再生可能エネルギー大量導入で生じた、電力の供給・消費の新たな課題

再生可能エネルギーがもたらす課題

太陽光発電（PV）や風力発電といった再生可能エネルギー（再エネ）の大量導入は、カーボンニュートラルを推進する重要な手段ですが、新たな課題をもたらしてもいます。電力は需要に比べて供給が少なかったり多かったりすると停電が起こります。そのため供給量と使用量を常に一致させなければいけませんが、再エネによって調整の難易度が上がっているのです。

発電量の変動にどう対処する？

PVや風力発電の発電量は天候によって大きく変わります。発電量が増えすぎそうなときは出力抑制が必要となりますし、予定よりも発電量が減りそうなときは、電力の需要と供給とのバランス（需給バランス）の維持のために火力発電や揚水発電など別の手段で供給量を補い、調整します。再エネの導入量の増大に伴い、このような調整する能力がますます必要となります。また、生成AIなどに必要なデータセンターは、将来の電力需要を大きく押し上げる可能性があります。再エネでデータセンターの電力需要をまかなう場合も、需給バランスを保たなければいけません。そのため、電力の需要と供給の将来も見越した長期的視点からの運用方法の検討が必要です。

データから電力運用を考える

PVや風力発電の出力は、短い時間で急に増減し、需給バランスの維持を難しくさせることがあります。そのため、過去の発電量データを使ったシミュレーションで、どうすればこの急激な変化を抑えることができるか検討されました。その結果、こまめにうまく出力抑制をすることで、出力の変化幅を大きく減らせることがわかりました。さらに、PVや風力発電が需給バランスの維持に貢献する方法についても、シミュレーションによって検討されました。その結果、PVと風力発電の両方が、電気が余りそうになったときには、すぐに出力を下げたり、逆の場合には出力抑制を解除できれば、PVと風力発電の出力抑制も減らせることがわかりました。
このように再エネを上手に活用できれば、環境に優しい電力システムに進化させられます。

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東京都市大学理工学部電気電子通信工学科准教授占部千由先生

研究室

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電力システム工学、数理モデリング

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メッセージ

大学で学んだ内容の中には、卒業後は使わないものもあるでしょう。私が研究している電力の需給バランスに関する知識も、就職先によっては発揮する場面はないかもしれません。しかし授業や研究を通して身につく論理的な思考法や発想力は、どんな場面でも役立つと思います。また、再生可能エネルギーは、現実的な問題を踏まえて多角的に考えることが求められる分野です。課題全体を客観視して論理的に分析する訓練にもなるので、大学でチャレンジングなことをしたいと感じたら、ぜひ一緒に学びましょう。

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２０２９年に１００周年を迎える東京都市大学は２００９年に武蔵工業大学から校名を変更。武蔵工業大学時代の伝統を引き継ぎつつ、自動車、エネルギー、建築、情報といった理工学分野に加え、環境、IoT、メディア、教育など数多くの専門分野を網羅する総合大学として成長を重ねています。今後も東急グループの一員としての強みを生かし、産学連携や地域社会との共同研究を積極的に進めつつ、未来の都市生活を創造し、そのなかで能力を発揮できる専門性と実践力を養成する「都市の総合大学」として、たゆまぬ発展を続けていきます。