火力15【電験3種 電力】太陽光の大量導入と揚水式・蓄電池・運転予備力！電力の需要と供給 令和4年度下期 A問題11 完全解説

今回は令和4年度下期 電力科目 A問題11を解説します。電力の需要と供給について、日中の発電量が需要を上回る原因、需給バランスの確保に使われる発電方式、電力貯蔵装置、そして周波数回復のために確保される予備力を問う空欄補充問題です。

キーワードは運転予備力。天候の急変や発電所の事故で周波数が乱れたとき、10分程度以内に応動できる予備力のことで、すでに並列して部分負荷で回っている水力・火力の発電機が担います。

出題のポイント

令和4年度下期 電力科目 A問題11：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 【火力】 令和4年度下期 A問題11

　次の文章は、電力の需要と供給に関する記述である。電力の需要は1日の間で大きく変動し、一般に日中に需要が最大となる。一方で、(ア)の大量導入に伴って、日中の発電量が需要を上回る事例も報告されている。需要電力の平準化や、電力の需給バランスの確保のために、(イ)発電が用いられている。また近年では、(ウ)電池などの電力貯蔵装置の技術が向上している。

　天候の急変時や発電所の故障発生時にも周波数を標準周波数へと回復させるために、(エ)が確保されている。部分負荷運転中の水力発電機や(オ)発電機などが(エ)の対象となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)	(オ)
(1)	ベース供給力	流込み式	燃料	運転予備力	原子力
(2)	ベース供給力	揚水式	蓄	運転予備力	原子力
(3)	ベース供給力	流込み式	燃料	ミドル供給力	火力
(4)	太陽光発電	揚水式	燃料	ミドル供給力	火力
(5)	太陽光発電	揚水式	蓄	運転予備力	火力

ポイント解説：太陽光の大量導入→揚水式・蓄電池で調整、周波数回復は運転予備力

(ア)(イ)(ウ)：日中に需要が最大になるのが従来の姿だが、太陽光発電が大量に導入されたことで、晴天の休日などは日中の発電量が需要を上回る（出力制御が必要になる）事例が報告されている。この余った電力を汲み上げに使い、需要が大きい時間帯に放流して発電するのが揚水式発電で、需要電力の平準化と需給バランス確保に用いられる。近年は蓄電池などの電力貯蔵装置の技術も向上している。「ベース供給力」は原子力・石炭火力など一定出力で運転する電源のことで、日中に発電量が需要を上回る原因にはならないので(1)(2)(3)は不適。

(エ)(オ)：天候の急変や発電所の故障が起きても周波数を標準周波数へ回復させるために確保しておく供給力が運転予備力。すでに系統に並列して部分負荷で運転している水力発電機や火力発電機は、10分程度以内に出力を上げられるのでこれに当たる。原子力は出力調整に向かずベース供給力として一定出力で運転するので(オ)には入らない。なお「ミドル供給力」は需要の中間帯を担う電源の区分であって、周波数回復のための予備力の名称ではない。よって答えは(5)。

問題の解説

STEP1　(ア)

日中の発電量が需要を上回る原因＝太陽光発電の大量導入（ベース供給力ではない）。

STEP2　(イ)(ウ)

余剰電力で汲み上げ需要ピークに放流＝揚水式発電。電力貯蔵装置＝蓄電池。

STEP3　(エ)(オ)

周波数を標準周波数へ回復させるために確保するのが運転予備力。部分負荷運転中の水力・火力発電機が対象→(5)。

答え：(5)

まとめ

(ア)	日中に発電量が需要を上回る原因＝太陽光発電
(イ)	余剰で汲み上げピークに放流＝揚水式発電
(ウ)	電力貯蔵装置＝蓄電池
(エ)	周波数回復のために確保＝運転予備力
(オ)	部分負荷運転中の水力・火力発電機が対象→(5)

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