水力発电风力発电课件

0.本講目的(手法面）-再生可能、特再生可能電力再生可能電力地域別需給電源構成地域別需給電源構成問題理解 再生可能供給問題空間経済学応用(内容面)-再生可能地域別供給推移供給拡大上問題理解11.再生可能導入量比率国際比較1-1.国内再生可能導入量(2009FY)一次総供給20893 PJ再生可能1006 PJ(4.8%)21.再生可能導入量比率国際比較1-2.国内再生可能導入量内訳-再生可能半分以上水力発電水力発電-RPS法施行法施行(03)以降風力急増以降風力急増3水力発電水力発電風力発電風力発電1.再生可能導入量比率国際比較1-3.RPS法(電気事業者新電力特別措置法)-成立:2002年制定、2003年年施行-新電力対象:太陽光、風力、地熱、水力太陽光、風力、地熱、水力(1MW以下水路式)、*2009年太陽光一部別枠買取義務化-義務内容:電気事業者電気事業者前年度販売電力量応基準目標量*相当分新電力供給*現在約1相当、今後供給状況応引上-遵守判定:年毎判定 -弾力措置:(過剰達成量持越)可41.再生可能導入量比率国際比較1-4.RPS法効果限界 -風力特定源増加-RPS法電力対象制約多法電力対象制約多 再生可能全体寄与小再生可能全体寄与小5発電発電風力発電風力発電再生可能再生可能国内供給量国内供給量RPSRPS法買取量法買取量(1kWh=9.0MJ)(1kWh=9.0MJ)1.再生可能導入量比率国際比較1-5.再生可能比率国際比較 -一次供給占再生可能比率日米欧大差日米欧大差再生可能比率2005年度実績値日日 本本0.056 EU27 0.068 USA 0.063 (IEA統計)6石油石油天然天然石炭石炭1.再生可能導入量比率国際比較1-6.再生可能内訳構成国際比較 -再生可能内訳構成比率日米欧日米欧 異、異、欧州特異的水力小風力大(2005)日米欧 .44.5 48.6 68.1 水力 50.4 42.2 21.3 地熱 2.1 5.4 4.4 (小計)97.1 96.2 93.7 風力 1.2 2.8 5.0太陽光熱 1.8 1.0 1.3 7水力発電水力発電1.再生可能導入量比率国際比較1-7.再生可能国際比較指標(1)-単純数値比較、社会的条件 地理条件考慮多面的比較必要 -再生可能再生可能/最終消費比率最終消費比率(RNE/FEC)自給可能性一指標 -可住地人口密度可住地人口密度(PDHL)再生可能土地利用可能性 費用関一指標81.再生可能導入量比率国際比較1-8.再生可能国際比較指標(2)-可住地人口密度揃比較場合例：日本再生可能比率欧州低？日本再生可能比率欧州低？RNE/FEC=-0.095*PDHL (0.001)*+6.1x10-4*PDHL2 (0.004)*+22.32 (0.013)*R2=0.422 EU27 日本 RNE/FEC 8.5%8.4 PDHL 112 343RNE/FECRNE/FECPDHLPDHL 1.再生可能導入量比率国際比較1-9.再生可能比率比較考察-可住地人口密度揃比較場合、日本 再生可能比率欧米遜色 -日本相対的降水量多、地形急 峻水力発電有利(=風力不利)-一方、平地土地利用宅地化進農林 業生産減退気味 開発 利用拡大限界、緯度風況土地利 用制限(国立公園)条件風力問題多 独自路線再生可能戦略必要独自路線再生可能戦略必要102.再生可能導入状況空間分布2-1.大規模集中型/小規模分散型相違(電力)11大規模集中型再生可能電源大規模集中型再生可能電源大規模大規模(通常通常)電源電源小規模分散型再生可能電源小規模分散型再生可能電源石炭石油石炭石油LNGLNG火力発電火力発電原子力発電原子力発電揚水式水力発電揚水式水力発電貯水式水力発電貯水式水力発電地熱発電地熱発電風力発電風力発電式太陽光発電式太陽光発電発電発電(混焼分混焼分)高圧変電所高圧変電所供給変電所供給変電所太陽光発電太陽光発電水路式水力発電水路式水力発電需要家需要家高圧送変電系統高圧送変電系統配電網配電網大規模集中型再生可能電源大規模集中型再生可能電源高圧送変電系統配電網高圧送変電系統配電網両方経由両方経由.輸送問題重要輸送問題重要.小規模分散再生可能電源小規模分散再生可能電源配電網以下経由配電網以下経由需給調整需給調整屋内線屋内線2.再生可能導入状況空間分布2-2.大規模集中型/小規模分散型事例(電力)大規模集中大規模集中型 可住地人口密度負負相関 小規模分散小規模分散型 可住地人口密度正正相関12太陽光発電太陽光発電正相関正相関小規模分散型小規模分散型風力発電風力発電負相関負相関大規模集中型大規模集中型PDHLPDHL 2.再生可能導入状況空間分布2-3.大規模集中型:風力発電風力発電 -国内風力発電設備容量分布、可住地人口密度負相関保拡大 (風力発電設備容量極端低都道府県、外洋面内陸都道府県多:（海陸風利用 高地国立公 園多)13PDHLPDHL 2.再生可能導入状況空間分布2-4.大規模集中型:風力発電風力発電14-ln-lnWCiWCi=0 0+1 1*ln*lnPDHLiPDHLi+2 2*lnlnSNOWiSNOWi+3 3*lnlnRAINiRAINi+4 4*ln*lnWINDiWINDi+5+5*INLDiINLDi+ei(CrossSection,+ei(CrossSection,97,97,02,02,07)07)WCiWCi:都道府県別風力発電設備設置容量都道府県別風力発電設備設置容量(kW)NEDO(kW)NEDOPDHLiPDHLi:都道府県別可住地人口密度都道府県別可住地人口密度(人人/km/km2 2)総務省総務省SNOWiSNOWi:30:30年平均年平均 10cm10cm以上積雪日数以上積雪日数(days)(days)東京天文台理科年表東京天文台理科年表 RAINiRAINi:30:30年平均年平均 降水量降水量(mm)(mm)同同 WINDiWINDi:30:30年平均年平均 10m/10m/以上風速日数以上風速日数(days)(days)同同INLDiINLDi:内陸都道府県内陸都道府県(外洋面都道府県外洋面都道府県)(p)(p)1 1PDHLPDHL2 2SNOWSNOW3 3RAINRAIN4 4WINDWIND5 5INLDINLD0 0.1997-0.687-0.019-0.806-0.020-2.503+15.601997-0.687-0.019-0.806-0.020-2.503+15.60(0.061)*(0.747)-(0.464)-(0.912)-(0.000)(0.061)*(0.747)-(0.464)-(0.912)-(0.000)*(0.073)*(0.073)*2002-0.839-0.001+0.030+0.071-3.707+12.712002-0.839-0.001+0.030+0.071-3.707+12.71(0.046)*(0.989)-(0.985)-(0.733)-(0.000)*(0.286)(0.046)*(0.989)-(0.985)-(0.733)-(0.000)*(0.286)2007-0.964+0.050+1.621+0.203-4.459+4.7492007-0.964+0.050+1.621+0.203-4.459+4.749(0.028)*(0.408)-(0.342)-(0.300)-(0.000)*(0.705)(0.028)*(0.408)-(0.342)-(0.300)-(0.000)*(0.705)2.再生可能導入状況空間分布2-5.大規模集中型:(木質木質:林業生産林業生産)-国内林業木質系生産額、可住地人口密度負相関(国内生産停滞:RPS 法施行以降 増加輸入依存 (間伐材国内 集荷費用嵩)15PDHLPDHL 2.再生可能導入状況空間分布2-6.大規模集中型:水力発電水力発電(公営水力公営水力)-国内公営水力発電量、可住地人口密度 負相関 (国内発電電力量 停滞:(RPS 法上1000kW 以下流下式水力 対象)16PDHLPDHL 2.再生可能導入状況空間分布2-7.小規模分散型:太陽光発電太陽光発電(住宅用住宅用)-国内住宅用太陽光発電設備設置容量可住地人口密度正相関保拡大(可住地人口密度 設備容量関係 飽和傾向：人口密度過度高一戸建住宅比率低下推察)17PDHLPDHL 2.再生可能導入状況空間分布2-8.小規模分散型:太陽光発電太陽光発電(住宅用住宅用)18-lnSCi=-lnSCi=0 0+1 1*lnPDHLi+*lnPDHLi+2 2*lnHHDIi+lnHHDIi+3 3*lnSUNSilnSUNSi+4 4*lnRAINi+5*lnRAINi+5*lnSNOWi+ei(CrossSection,lnSNOWi+ei(CrossSection,97,97,02,02,07)07)SCi:SCi:都道府県別住宅用太陽光発電設備設置容量都道府県別住宅用太陽光発電設備設置容量(kW)NEF(kW)NEFPDHLi:PDHLi:都道府県別可住地人口密度都道府県別可住地人口密度(人人/km/km2 2)総務省総務省HHDIi:HHDIi:都道府県別県民所得都道府県別県民所得(百万円百万円/年年)県民経済計算県民経済計算 SUNSi:30SUNSi:30年平均年間日照時間年平均年間日照時間(時間時間)東京天文台理科年表東京天文台理科年表 RAINi:30RAINi:30年平均年間降水量年平均年間降水量(mm)(mm)同同SNOWi:30SNOWi:30年平均年平均10cm10cm以上積雪日数以上積雪日数(日日)同同(p)(p)1 1PDHLPDHL2 2HHDIHHDI3 3SUNSSUNS4 4RAINRAIN5 5SNOWSNOW0 0.1997+0.538+0.931+2.796-0.750-0.008-15.131997+0.538+0.931+2.796-0.750-0.008-15.13(0.000)*(0.177)-(0.028)*(0.047)*(0.727)-(0.000)*(0.177)-(0.028)*(0.047)*(0.727)-(0.130)-(0.130)-2002+0.360+0.650+4.515-0.368-0.022-26.362002+0.360+0.650+4.515-0.368-0.022-26.36(0.001)*(0.374)-(0.001)*(0.437)-(0.423)-(0.060)*(0.001)*(0.374)-(0.001)*(0.437)-(0.423)-(0.060)*2007+0.387+0.831+3.669-0.266-0.029-20.152007+0.387+0.831+3.669-0.266-0.029-20.15(0.000)*(0.223)-(0.010)*(0.535)-(0.211)-(0.083)*(0.000)*(0.223)-(0.010)*(0.535)-(0.211)-(0.083)*2.再生可能導入状況空間分布2-9.大規模集中型/小規模分散型空間問題-現状日米欧再生可能大半大 規模集中型水力、国地域別国地域別 比較可住地人口密度負相関比較可住地人口密度負相関19水力発電水力発電3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-1.大規模集中型再生可能空間的問題-大規模集中型、用地取得周辺環 境対策費用、送電線輸送 費用関係、最適立地距離存在 輸送整備問題存在輸送整備問題存在20大都市距離大都市距離Z(km)Z(km)00 大都市距離大都市距離Z(km)Z(km)Z Z*Z Z*風況一様仮定風況一様仮定 3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-2.再生可能導入時間的問題-電力需給、季節別時間帯 別変化需要対供給側追従 必要（大規模集中型小規模分散型共通)季節追従時間帯追従問題存在季節追従時間帯追従問題存在21+-+-太陽光発電供給太陽光発電供給 家庭電灯需要家庭電灯需要0006121824(0006121824(時時)(前日分前日分)住宅用太陽光発電住宅用太陽光発電時間帯追従性問題時間帯追従性問題(例例)3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-3.再生可能導入需給上問題点問題点 空間的問題 時間的問題種類 輸送 季節追従 時間帯追従(大規模集中型)(貯蔵輸送容易)地熱発電 要 水力発電(貯水式)要 追従不可 水力発電(流下式)要 追従不可 追従不可 風力発電 要 追従不可 追従不可 太陽光発電()要 追従不可 追従不可(小規模分散型)太陽光発電 (需要地設置)追従不可 追従不可223.大規模集中型再生可能拡大上問題3-4.大規模集中型費用最小化距離問題(1)-再生可能電源多海岸山林立地-戒能用費用最小化距離等試算23稼動率稼動率 80%帯帯稼動率稼動率 40%帯帯3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-5.大規模集中型費用最小化距離問題(2)-山林立地前提費用最小化距離最小費用求、貯水式水力風力貯水式水力風力最廉価費用最小化最小費用(/kWh)距離(km)低稼働率(40%)高稼働率(80%)貯水式水力貯水式水力 140140 24.612.312.3地熱12039.519.7風力発電風力発電36018.736018.7-(実現困難)太陽光()44020.4-(実現不能)LNG複合16018.213.0石炭火力24018.211.4243.大規模集中型再生可能拡大上問題3-6.大規模集中型RPS法影響(1)-現実RPS法場所時間帯関制約、風力発電最小費用等実現風力発電最小費用等実現25360km500600人人/km2500600人人/km23.大規模集中型再生可能拡大上問題3-7.大規模集中型RPS法影響(2)-送電線輸送費用考慮、部分最適立地点本来最適点遠方部分最適立地点本来最適点遠方26500600人人/km2 建設費用建設費用 C C C C*z z*(本来本来)総費用総費用 C C 送電費用送電費用 CtCt 発電費用発電費用 CgCg zgzg3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-8.大規模集中型RPS法影響(3)-風力発電設備容量増加発電電力発電電力量非需要期偏在、季節追従改善量非需要期偏在、季節追従改善27水力発電水力発電風力発電風力発電3.大規模集中型再生可能拡大上問題3-9.大規模集中型支援政策問題点-大規模集中型再生可能費用最小化距離最小費用問題、通常火力発電空間配置問題同-従、送電線輸送費用問題、季節時間帯追従問題考慮形供給拡大支援政策行不合理、過度条件制約量的拡大阻害-大規模集中型再生可能導入支援、輸送費用季節時間帯別価輸送費用季節時間帯別価値反映簡明支援政策値反映簡明支援政策改284.小規模分散型再生可能拡大上問題4-1.小規模分散型時間帯問題 -小規模分散型再生可能、主時 間帯別需要供給側追従必要 特電力蓄電設備役割特電力蓄電設備役割 重要、以下太陽光発電議論重要、以下太陽光発電議論29+-+-太陽光発電供給太陽光発電供給 家庭電灯需要家庭電灯需要0006121824(0006121824(時時)(前日分前日分)住宅用太陽光発電住宅用太陽光発電時間帯追従性問題時間帯追従性問題(例例)4.小規模分散型再生可能拡大上問題4-2.太陽光発電設備価格推移 -太陽光発電設備太陽光発電設備価格量産効果量産効果(累積生産 効果)価格低減影響非常大30価格価格補助中断補助中断(2007-08)(2007-08)補助開始補助開始(1994)(1994)累積導入容量累積導入容量(対数対数)価格価格(対数対数)4.小規模分散型再生可能拡大上問題4-3.蓄電池設備価格推移 -蓄電池設備蓄電池設備価格量産効果量産効果価格 低減影響非常大31鉛蓄電池鉛蓄電池Li Li電池電池Li Li電池電池鉛蓄電池鉛蓄電池4.小規模分散型再生可能拡大上問題4-4.住宅用太陽光発電時間帯追従2方式-系統側調整型()-需要家側調整型()32系統系統(電力会社電力会社)系統系統(電力会社電力会社)(需要家側蓄電池需要家側蓄電池)需要家需要家需給調整需給調整 需要家需要家 配電網配電網 配電網配電網需給調整需給調整太陽光発電設備太陽光発電設備太陽光発電設備太陽光発電設備(不足分緊急時不足分緊急時)（系統側蓄電池）（系統側蓄電池）(配電網強化配電網強化)4.小規模分散型再生可能拡大上問題4-5.時間帯追従方式別費用比較予測(08)-需要家側調整系統側調整方費用低系統側調整方費用低-2020年前後系統等価系統等価(Grid Parity)実現33需要側系統等価需要側系統等価DemandSideG.P.DemandSideG.P.供給側系統等価供給側系統等価SupplySideG.P.SupplySideG.P.電灯料金電灯料金4.小規模分散型再生可能拡大上問題4-6.小規模分散型支援政策問題点-住宅用太陽光発電時間帯追従必要蓄電池費用、量産効果影響非常大、今後価格逐次低減期待可-現時点支援費用多少嵩、量産効果将来費用低減大量普及寄与現状支援正当化可能-逆量産効果発現費用低減高額買取助成行 過剰過剰助成助成(利権化利権化)問題注意問題注意(ex.旧食糧管理政策下政府購入米価)34