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東芝エネルギーシステムズ株式会社

特集・トピックス:見えない発電所 バーチャルパワープラントとは?

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近年、「バーチャル(仮想)」という言葉をよく耳にする。仮想空間を体感できる「バーチャルリアリティ(VR)」や、ビットコインなどの「仮想通貨」はおなじみの言葉になってきた。実はエネルギーの世界でも、この「バーチャル」という言葉が使われ始めている。発電所そのものがバーチャルになる、「バーチャルパワープラント(VPP)」が話題だ。

さて、バーチャルな発電所とは、いったいどういうことなのか。

バーチャルな発電所、VPPとは?

電気はその性質上、作る電気と使う電気が常に同じ量である必要がある(同時同量の原則)。そのため、送配電事業者(電力会社)は電力を安定的に供給するため、電気の使用量に応じて瞬時に発電量を調整し、需給バランスを調整するという働きをしている。しかし、このバランスが崩れると電気が不安定になったり、時には停電を引き起こしてしまう。

こうした電力のバランスを保つことを期待されている新たなエネルギーサービスの構想がVPPだ。VPPとはバーチャルパワープラント、つまり仮想発電所だ。発電所といえば火力発電所や原子力発電所のように大規模な施設が連想されるが、VPPを構成するのは小さな発電設備を束ねたものである。

近年、太陽光発電などの小規模な発電設備がオフィスや住宅に設置されるようになってきた。また、電気自動車や蓄電池、ヒートポンプなども普及が進みつつあり、エネルギーを蓄える仕組みも各所に点在している。これまで電力を使うだけだった企業や家庭などの需要家も、電力会社と同じように電力を作ることができる時代になった。

「仮想発電所」という言葉通り、VPPはこれら複数の小規模発電設備を、IoTを活用した高度なエネルギーマネジメント技術により束ね(アグリゲーション)、あたかも一つの発電所のように制御し、電力の需給バランス調整に活用することができる。

また、節電によって使わずに済んだ電力を、発電した電力と同じ価値だとする考え方をネガワットというが、このネガワットを創出し、制御できるのもVPPの特長の一つ。

VPPでは、分散するたくさんの発電設備や蓄電設備を、刻々と変化する需給の状況に応じて、リアルタイムに細かく制御する必要がある。そのためには、分散する機器を遠隔で制御する優れたIoT技術や、電力需要量や太陽光の発電量をより的確に予測する技術などがVPP構築のカギとなる。細かな電力の調整をVPPによりできるようになれば、天候によって発電量が大きく変わる再生可能エネルギーで発電した電力もムダなく使うことができるようになるため、脱炭素社会への貢献も期待されている。

東日本大震災以降、大規模な発電所に依存した従来型のエネルギー供給システムが見直されるとともに、太陽光発電、風力発電など再生可能エネルギーや分散型電源の普及が進んできた。再生可能エネルギーは天候によって発電量が大きく左右されるため、普及が進むにつれ、エネルギー供給が不安定になっていくのは避けられない。

このような背景から、大規模発電と分散型電源を調和して制御し、電力の需要と供給のバランスを調整する仕組みとして、VPPが誕生した。発電量の変化を吸収する「調整力」を生み出すことができるVPPは、再生可能エネルギーの供給過剰分の吸収、電力不足時の供給などの機能として活躍することが期待される。VPPは、発電側・需要側の課題を解決するソリューションになるのだ。

2021年、新たなVPP市場ができる

国内でのVPP構築はまだスタートしたばかりだ。2017年度から、企業や家庭の節電を電力需要の山(ピーク)を抑制するために用いる「ネガワット取引」が開始された。

「ネガワット取引」では、ネガワットアグリゲーターが電気事業者と連携して、工場などの大口需要家との間を取り持ち、電力の需給が逼迫しそうなときに、契約を結んでいる需要家に節電要請(デマンドレスポンス)を発して電力の使用を減らしてもらい、節電(ネガワット)によって需給のバランスを保つ。そして、節電要請に応えてくれた需要家に対して、インセンティブ(報酬)が与えられる仕組みである。

2021年には経済産業省が主導して「需給調整市場」が開設される見込みだ。これまでは電力会社が需給調整に、自社(グループ会社含む)の発電設備を主に活用していたが、需給調整市場が開設されると、需要家などが保有する発電コストの安い電源など、多様な電源から生み出された電力を市場から調達できるようになる。

2020年代、この新しいエネルギー供給の市場が伸びていく中、分散型電源を広くあまねく活用することで、VPPも活発化していく。電気自動車との連携を含めて家庭、オフィス、工場に点在する小規模電源、発電設備のポテンシャルは計り知れない。VPPは、今後の脱炭素社会の実現に欠かせないものとなるだろう。

【出典】TOSHIBA CLIP (https://www.toshiba-clip.com/detail/6961

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