電気施設管理11【電験3種 法規】ディマンドリスポンスは供給に合わせて消費を変える!ネガワット取引=(3) 平成30年度 A問題10 完全解説

電験3種 法規科目 電気施設管理 平成30年度 A問題10 使う側が需要を調整する!ネガワット取引とは

今回は平成30年度 法規科目 A問題10電力の需給——特にディマンドリスポンス(DR)ネガワット取引を扱う空欄補充問題です。近年の電力システム改革を反映した現代的テーマです。

ポイントは発想の転換。従来は需要に合わせて供給を調整していましたが、DRは逆に供給の状況に応じて需要家が消費パターンを変える。節電した分(ネガワット)を価値として取引するのがネガワット取引です。

目次

答えは(3):電力供給・消費・需要家・需要

電力の需給とディマンドリスポンス(電気施設管理)

★従来は、電力需要にあわせて電力供給を調整してきた。/★近年、電力供給の状況に応じ、スマートに消費パターンを変化させること、いわゆるディマンドリスポンスの重要性が強く認識されるようになっている。/★アグリゲーター=複数の需要家を束ねて、ディマンドリスポンスによる需要削減量を電気事業者と取引する事業者。/★ネガワット取引=電力の需要削減の量や容量を取引する取組。

★発想の逆転——供給に需要を合わせるのがDRです。

電力システム改革を反映した現代的テーマです——近年の出題傾向

平成30年度 法規科目 A問題10: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 法規科目 配電 平成30年度 A問題10 問題文
平成30年度 法規科目 A問題10 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成30年度 第三種電気主任技術者試験」法規科目 A問題10

電験3種 法規科目 【電気施設管理】 平成30年度 A問題10

 次の文章は、電力の需給に関する記述である。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)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。

電力システムにおいて、需要と供給の間に不均衡が生じると、周波数が変動する。これを防止するため、需要と供給の均衡を常に確保する必要がある。従来は、電力需要にあわせて電力供給を調整してきた。

しかし、近年、(ア)状況に応じ、スマートに(イ)パターンを変化させること、いわゆるディマンドリスポンス(「デマンドレスポンス」ともいう。以下同じ。)の重要性が強く認識されるようになっている。この取組の一つとして、電気事業者(小売電気事業者及び系統運用者をいう。以下同じ。)やアグリゲーター(複数の(ウ)を束ねて、ディマンドリスポンスによる(エ)削減量を電気事業者と取引する事業者)と(ウ)の間の契約に基づき、電力の(エ)削減の量や容量を取引する取組(要請による(エ)の削減量に応じて、(ウ)がアグリゲーターを介し電気事業者から報酬を得る。)、いわゆるネガワット取引の活用が進められている。

(ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)電力需要発電需要家需要
(2)電力供給発電発電事業者供給
(3)電力供給消費需要家需要
(4)電力需要消費発電事業者需要
(5)電力供給発電需要家供給
答え(ア)電力供給・(イ)消費・(ウ)需要家・(エ)需要 = (3)

★★発想の逆転を理解する

条文の言葉ダミー語違い
従来★★従来★ディマンドリスポンス★★需要に合わせて供給を調整/供給に合わせて需要を調整
発電所を動かす★★発電所を動かす★需要家が消費を変える★★調整する主体が違う

従来は「需要は動かせないもの」という前提でした——だから供給側で合わせる

DRはその前提を覆します——需要側も動かせるのです。

変えるのは「消費」パターン——「発電」パターンではありません

需要家は発電しないので、動かせるのは消費だけです。

★★ネガワットという考え方

\text{ネガワット} = \text{節電した電力}
使わなかった電力を「発電した」とみなす
negative watt
1\,\mathrm{kW}\text{の節電} \equiv 1\,\mathrm{kW}\text{の発電}
需給バランス上は同じ価値
★だから取引の対象になる

1kW節電することは、1kW発電することと同じ価値です——需給を合わせるという目的からは等価

だから節電量を商品として取引できる——それがネガワット取引です。

発電所を新設するより安く、速い——経済的な合理性があります

★アグリゲーターの役割

立場役割
★需要家★★要請に応じて消費を減らす
★アグリゲーター★★複数の需要家を束ねて取引する
★電気事業者★★削減量に対して報酬を支払う

個々の需要家の節電は数kW〜数十kWと小さい——それだけでは取引にならないのです。

束ねれば数MWになり、発電所1基分の調整力になります——これがアグリゲーションの価値

「発電事業者」を束ねるのではありません——束ねるのは需要家です。

★DRの2つの型

仕組み
★電気料金型★★時間帯で料金を変え、行動を促す★★時間帯別料金・ピーク時料金
★インセンティブ型★★要請に応じた削減に報酬を払う★★★ネガワット取引

本問のネガワット取引はインセンティブ型です——契約に基づいて報酬を得る

料金型は間接的、インセンティブ型は直接的——確実性が違うのです。

★なぜ周波数が変動するのか

P_{供給} – P_{需要} = \dfrac{d}{dt}\left(\dfrac{1}{2}J\omega^2\right)
需給の差が回転体の運動エネルギーを変化させる
系統全体の発電機が同期して回っている
P_{供給} < P_{需要} \Rightarrow \omega \downarrow \Rightarrow f \downarrow
供給不足なら周波数が下がる
運動エネルギーが取り崩される

系統の発電機はすべて同期して回っています——その回転速度が周波数です。

需要が供給を上回ると、回転が遅くなって周波数が下がる——物理的な必然です。

だから需給の均衡を常に確保する必要があるのです。

★再エネ拡大がDRを必要にした

変化影響
★太陽光の急増★★昼に供給過剰、夕方に急減
★出力の不確実性★★天候により予測が外れる
★火力の減少★★調整力を担う電源が減った

再エネは天候任せで、出力を自由に調整できません——調整力が不足するのです。

そこで需要側に調整を求める発想が生まれた——これがDRが重視される背景です。

ダックカーブ(夕方の急激な立ち上がり)への対応でもあります。

需要家にとってのメリット

メリット内容
★報酬★★削減量に応じて対価を受け取る
★電気料金の削減★★ピークを下げれば契約電力が下がる
★社会貢献★★需給ひっ迫の回避に寄与する

節電が収入になる——これまでにない発想です。

工場なら生産計画を調整して対応します——電気主任技術者が関わる領域です。

VPP(バーチャルパワープラント)

需要家の設備を束ねて、あたかも1つの発電所のように制御する仕組みです。

蓄電池・EV・自家発電も対象になります——DRを含むより広い概念

アグリゲーターがその中核を担います——今後の出題も予想されます

電力システム改革の流れ

段階内容時期
★第1段階★★電力広域的運営推進機関の設立★★平成27年
★第2段階★★電気の小売業への参入の全面自由化★★平成28年
★第3段階★★送配電部門の法的分離★★令和2年

3段階で進められた改革です——ネガワット取引もこの流れの中にあります

小売電気事業者・一般送配電事業者・発電事業者という区分もこの改革によるものです。

法規科目では制度の問題としても出題されます

需給調整市場

商品応動時間
★一次調整力★★10秒以内
★二次調整力★★5分以内
★三次調整力★★15〜45分

調整力を市場で取引する仕組みが整備されました——令和3年度から順次開設

DRもこの市場に参加できます——需要側が調整力の供給者になるのです。

同時同量を担保する仕組み

仕組み内容
★計画値同時同量★★事業者が30分ごとの計画を提出し、実績を合わせる
★インバランス★★計画と実績のずれ。精算の対象になる

ずれた分は一般送配電事業者が調整し、その費用を精算します——だから計画精度が経済性に直結します。

DRは、この計画に合わせるための手段としても使われます

⏱️ 本番での進め方
① DRは電力供給の状況に応じて消費を変える。
② アグリゲーターが束ねるのは需要家
③ 取引されるのは需要削減量=ネガワット。
④ 変えるのは「発電」ではなく消費パターン。

💡 覚え方
ディマンドリスポンス=電力供給の状況に応じてスマートに消費パターンを変化させること。ネガワット取引=アグリゲーター(複数の需要家を束ねる事業者)を介して、需要削減量や容量を電気事業者と取引する取組。従来の「需要に合わせて供給を調整」の逆転が本質。

⚠️ よくある間違い
変えるのは「発電」ではなく消費パターン。束ねるのは「発電事業者」ではなく需要家取引されるのは「供給」ではなく需要削減量。

まとめ

(ア)電力供給(の状況に応じ)
(イ)消費(パターンを変化)
(ウ)需要家(を束ねる)
(エ)需要(削減量=ネガワット)
キーワードディマンドリスポンス・アグリゲーター・ネガワット取引
答え(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・電力の需給(電気施設管理10):【法規】令和1年度 A問題10
・電気工作物に起因する供給支障事故(電気施設管理9):【法規】令和2年度 B問題11

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