JP7509579B2 - Co2フリー電力の配分方法 - Google Patents
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Description
なお、ここで「時間情報有CO2フリー電力」とは、特定のCO2フリー電力発電手段(例えば○○水力発電所)と紐づけされて時間情報(例えば、単位時間ごとの発電量)を有するCO2フリー電力をいう。この「時間情報有CO2フリー電力」には、以下に示す態様の少なくともいずれかを含ませることができる。
(b)トラッキング付FIT非化石証書、相対取引を伴う非FIT非化石証書、Jクレジット、グリーン電力証書などからCO2フリー電力であることについて「非化石証書認定」を受けたもの。
一方、「時間情報無CO2フリー電力」とは、時間情報(単位時間ごとの発電量)を有さないものであって、単位時間ごとに紐づけできないが、特定のCO2フリー発電手段と年単位以下での発電合計量が紐づけされたCO2フリー電力をいう。この場合は、上記(a)の態様を除き、(b)、(c)と同様な態様を含ませることができる。
また、前記需要電力量設定のステップで設定された需要電力量を前記時間情報有CO2フリー電力若しくは時間情報無により充当できない場合に、前記電力供給者が、前記電力需要家に対してデマンドレスポンス指令を行うデマンドレスポンス指令のステップを実行することも望ましい。
まず最初に、本実施形態において前提となる電力の種類について説明する。
電力供給者3が供給する電力は、LNG・石炭・石油による火力発電、水力発電、太陽光、風力、バイオマス、地熱、波力、潮汐などの再生可能エネルギーによる発電など、その電力が由来するエネルギーは多岐にわたる。
図1は、本実施形態のCO2フリー電力配分システム1の電力と情報の流れの一例を示すブロック図である。図1は、本発明の説明のための概念的な一実施形態であり、実際には、電力事業者2、電力供給者3などの関係には、様々な態様がありうる。まず、図1を参照して本実施形態のCO2フリー電力配分システム1の概略を説明する。CO2フリー電力配分システム1は、電力事業者2、電力需要家4、第三者検証機関7、CO2フリー電力発電事業者8、非化石認証機関9のそれぞれのコンピュータにより構成される。それぞれの当事者・機関等は、それらの周知のコンピュータにより専用線やインターネットを介して相互に通信可能になっているが、詳細な説明は省略する。また、それぞれの当事者・機関等は、複数存在してもよいが、図1では説明のためにそれぞれを単純化している。
電力事業者2は、電力会社などにより構成され、電力供給者3、非CO2フリー電力発電設備5、時間情報有CO2フリー電力発電設備6a、時間情報無CO2フリー電力発電設備6bを有する。なお、ここでは、電力供給者3、非CO2フリー電力発電設備5、時間情報有CO2フリー電力発電設備6a、時間情報無CO2フリー電力発電設備6bをまとめて電力事業者2とするが、実際の経済的な結びつきは必要なく、CO2フリー電力の配分方法を説明するための便宜上のグループ分けであり、実際に経営的に無関係の会社であっても関係ない。
電力供給者3は、系統の送電線などで電力需要家4に電力を供給するとともに、その記録に基づいて電気料金を請求する。また、電力需要家4からの要請により、CO2フリー電力を計画に基づいて、時間情報有CO2フリー電力発電設備6aや時間情報無CO2フリー電力発電事業者8などから調達する。電気料金は、時間帯や電力の調達元によりその対価が異なる。電力供給者3は、これらの業務をそのコンピュータにより、後述するCO2フリー電力の配分方法の手順に従って実行する。
電力事業者2は、例えば、石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料を燃焼させて発電する火力発電所などの非CO2フリー電力発電設備5を有する。電力供給者3が通常供給する電力は、これらの非CO2フリー電力発電設備5によって発電された非CO2フリー電力に、その大半を依存している。このため、CO2フリー電力はその供給量が少ないものとなっている。
「時間情報有CO2フリー電力」は、電力供給者3が発電した再生可能エネルギー若しくは、電力供給者3が特定の発電事業者から買い取った再生可能エネルギーであることが例示できる。時間情報有CO2フリー電力発電設備6aは、電力供給者3により時間情報有CO2フリー電力と紐付けされて、電力需要家4に供給される電力を発電する施設である。典型的には大規模水力発電所であり、本実施形態も大規模水力発電所を例にしている。
水力発電は、一般水力と揚水発電があるが、一般水力は、河川の流れを利用して一定の出力で発電するが、揚水発電は夜間ポンプによりくみ上げた水の位置エネルギーにより発電するため、昼夜で発電量の差が大きい。そこで、本実施形態では、安定した供給が安定した一定量の発電量に依存しているため、水力発電は特に言及しなければ一般水力による発電を意味する。
電力事業者2は、太陽光発電設備、風力発電設備、小規模水力発電設備などからなる時間情報無CO2フリー電力発電設備6b由来の電力を調達している。これらもCO2フリー電力としては、水力発電による時間情報有CO2フリー電力と変わるところはないが、これらは多くの小規模施設から構成され、それぞれを個別に単位時間ごとの電力量の紐付けをすることが困難である。さらに、日照や風力により大きく発電量が変化するため、各電力需要家に自社の需要量に適合したCO2フリー電力の安定した供給ができないため、時間情報有CO2フリー電力として取り扱うことが難しい。本実施形態では、詳しく言及しないが、時間情報無CO2フリー電力発電事業者8と同等に扱われる。
時間情報有CO2フリー電力発電設備6aで特定の水力発電により発電した時間情報有CO2フリー電力は、電力事業者2が自らが厳格に管理したもので、間違いなくCO2フリー電力である。しかしながら、時間情報有CO2フリー電力発電設備6aと電力供給者3は同じ電力事業者2の配下にあるため、電力需要家4などに公式にCO2フリー電力であることを社会的に認めてもらうには客観性に欠けることになる。そこで、電力事業者2とは第三者の関係に当たる第三者検証機関7により、時間情報有CO2フリー電力発電設備6aで水力発電により発電した時間情報有CO2フリー電力を、確かに時間情報有CO2フリー電力発電設備6aで水力発電により発電した時間情報有CO2フリー電力であることを検証するものである。この第三者検証機関7による検証は、電力需要家4などに通知され、電力需要家4が供給を受けた電力が時間情報有CO2フリー電力であることを証明する。第三者検証機関7は、時間情報有CO2フリー電力の発電量と供給量の双方を監視する。
また、電力事業者2には属さない小規模太陽光発電設備を備えた家庭や、風力発電設備、小規模水力発電設備などからなる時間情報無CO2フリー電力発電事業者8があり、ここで発電したCO2フリー電力が化石燃料に由来しない電力であることを認証する非化石認証機関9が非化石証書を発行する。この非化石証書により電力を購入する電力小売業者である電力供給者3に対して、購入した電力が非化石電源により発電されたことを認証する。
電力需要家4は、典型的には電力の大口需要者である自動車製造工場や総合商業施設である大規模店舗などが挙げられる。これらの電力需要家4は、自らが消費する電力の需要の予測を行う。この実施形態では、例えば、1年間を一日ごとの期間に分けて、これを30分の単位時間ごとに需要の予測を行う。需要の予測は、過去の実績に基づいて季節や天候や生産計画を参照して30分ごとに行う。その方法についてはここでは詳しく述べない。
<CO2フリー電力の配分方法>
CO2フリー電力配分システム1は、以上のような概要となっている。このようなCO2フリー電力配分システム1により以下のようなCO2フリー電力の配分方法が実施される。
電力供給者3によりCO2フリー電力の配分が開始される。実際には、これに先駆けて各当事者間で契約が行われ、電力供給者3のコンピュータに情報が蓄積されているが、ここでは詳細な説明は割愛する。
まず電力需要家の需要の予測を入力する。図3は、縦軸に電力量、横軸に単位時間(30分)ごとに区切った期間(1日)の需要が予想される電力量のヒストグラムである。実際には幅方向に48マスあるが、ここでは説明のため、12マスに減らして説明する。
<需要に応じた電力を選択(S2)>
図4は、時間情報有CO2フリー電力の供給量の平均を示すヒストグラムである。次に、電力需要家4の規模に基づき需要に応じた電力を選択する。特定時間情報有CO2フリー電力は、水力発電を由来とする電力であるので、図4の太線で示す供給電力Sのように出力が一定であるため、時間情報有CO2フリー電力の供給を受ける場合には、一定の出力で電力の供給を受けることが基本である。また、電力供給者が同時に複数の電力需要家に時間情報有CO2フリー電力を供給する場合において、発電の総量が決まっている特定の水力発電所では、無制限に電力を供給できないため、無駄のないように各電力需要家に供給する電力を配分する必要がある。そのため、図4の太線で示す供給電力Sのようなフラットな出力の電力供給を受けることを基本とする。
この場合、需要のすべてを時間情報有CO2フリー電力で賄うか、あるいは需要の50%を賄うのか、20%を賄うのかを決定することができる。また、例えば、同じ県内の水力発電所で発電した時間情報有CO2フリー電力に限定して選択することもできる。
次に、予測した需要に応じた時間情報有CO2フリー電力の平均を配分する。図3に太線で示す山型の需要電力Dに対して、図4で太線で示す供給電力Sはフラットであるため、供給電力Sのグラフの下で需要電力Dのグラフの上のヒストグラムにおいて重なり合わない部分が生じる。この部分は、供給が需要を上回っているため、この単位時間に電力を供給することができない。
そこで、時間情報有CO2フリー電力の配分を修正する。ここで上記重なり合わない部分を移動電力Aということにする。この移動電力Aは、図4において左右に3マスずつある。この移動電力Aの部分を、供給電力Sの平均電力量を超え、かつ需要電力Dを超えない部分に図3の矢印で示すように移動する。図3では、横軸の4コマ目から9コマ目の供給電力Sの平均電力量を超えた部分である充当電力Bに平均して移動したので、電力供給が需要電力Dに適合したものとなっている。この例では、充当電力Bが平均して配分されているが、供給電力Sの平均電力量を超え、かつ需要電力Dを超えない部分であれば中央部に配分するなどしてもよい。また、最大値や最低値を定めて配分してもよい。このように移動することで、電力需要家4が契約した需要電力量を変更することなく、かつ、使用できない電力を生じることなく、時間情報有CO2電力の供給を受けることができる。なお、前述のとおり、移動電力Aを、これと同量の充当電力Bに移動しても、この充当電力Bは、特定の水力発電所において発電したものとして紐づけされた時間情報有CO2フリー電力として認識される。
なお、一般には時間情報有CO2フリー電力のコストは時間情報無CO2フリー電力のコストより高い場合が多いのと時間情報有CO2フリー電力はその総電力量が限られている。そのため、時間情報有CO2フリー電力は時間情報無CO2フリー電力よりも確保が難しい場合がある。たとえば図3、図4に示す例では、需要電力Dに対して供給電力Sの総電力量が不足しているので、前記時間情報有CO2フリー電力充当のステップでは、需要電力Dのすべてが充当できない。そこで、充当できなかった電力を、時間情報無CO2フリー電力で賄う。すなわち、図3に示すヒストグラムの5マス目と8マス目に1マス分、6マス目と7マス目に2マス分の時間情報無CO2フリー電力を充当する。
このような手順を経て充当したため、電力需要家4が電力供給者から供給を受ける電力は、すべて時間情報有CO2フリー電力若しくは時間情報無CO2フリー電力であり、化石燃料を使った火力発電などの非CO2フリー電力ではない。そこで、この電力需要家が使用した電力がCO2フリー電力であることを証明するため、時間情報有CO2フリー電力、時間情報無CO2フリー電力ともに非化石認証機関から非化石証書を授与されることにより環境価値が認められる。さらに時間情報有CO2フリー電力については、第三者検証機関7による検証を受けることで、その時間単位の発電量の情報に対する信頼性を高めることもできる。これらの情報が、電力供給者のコンピュータに入力される。
電力供給者3は、電力需要家4に供給した電力の種類、供給した時刻などに応じて、所定の料金規定により料金を計算して請求する。ここでは詳しい説明は省略する。
以上で電力供給者3のコンピュータが実行するCO2フリー電力の配分が完了する。
(配分方法の実施例)
次に、CO2フリー電力の配分についての実施例を説明する。前述のとおり、電力需要家4は希望により、どの程度電力供給者3から時間情報有CO2フリー電力の供給を受けるかを契約により決定することができる。そして需要電力Dに対する供給電力Sの量によりその配分方法が異なることになる。そこで、ケースで分けた実施例を説明する。
図5は、需要電力Dの全量を時間情報有CO2フリー電力で賄う場合を説明する図である。電力需要家4は、自らの電力需要に応じて需要電力Dを時間情報有CO2フリー電力で賄いたい場合がある。例えば、地産地消など地場産業の振興のため、特定の水力発電所の電力を使用したい場合である。この場合は、需要電力Dの電力量の総量と同量の供給電力Sを受ける場合である。図5に示すように、この場合は、供給過多及び供給不足とならないように需要電力Dの面積と供給電力Sの総電力量、図5では面積が同じとなる。そして、移動電力A,Aを需要電力Dに充当して充当電力Bとする。この場合は、充当電力Bは、需要電力Dが供給電力Sを超えた移動電力A,A部分に一致する。
図6は、需要電力Dよりも供給電力Sが多く、時間情報有CO2フリー電力に余剰が出る場合である。図6に示すように、この場合は、充当電力Bに移動電力A,Aを充当しても、過剰電力E,Eが生じる場合である。
(実施例3:需要電力D>供給電力Sで、時間情報有CO2フリー電力のみでは、需要電力が賄いきれない場合)
図7は、時間情報有CO2フリー電力による供給電力Sよりも需要電力が多い場合である。この場合、移動電力A,Aを充当電力Bに充当しても、不足分が生じる。この場合は、時間情報有CO2フリー電力に替えて、時間情報無CO2フリー電力で不足分を充当する。
図7において、実施例3のように時間情報無CO2フリー電力充当電力Cでも需給が逼迫して需要電力Dが大きくなり時間情報無CO2フリー電力の調達ができず、需要電力Dを賄いきれない場合が生じうる。賄いきれないと判断したときは、需要電力Dを減少させるために、電力供給者3が、電力需要家4に対して、電力の使用量を低減させるデマンドレスポンス指令を行うデマンドレスポンス指令のステップを実行することも好ましい。
この場合は、やむを得ない場合であるが、時間情報有CO2フリー電力充当のステップ及び時間情報無CO2フリー電力充当のステップにおいても充当されない電力量を、非CO2フリー電力で充当することも可能である。
図8に示すように、時間情報有CO2フリー電力による供給電力Sが、需要電力Dより非常に少ない場合に、供給電力Sがすべての単位時間ごとの需要電力Dより小さい場合がある。この場合に時間情報有CO2フリー電力充当のステップにおいて、期間中の単位時間における時間情報有CO2フリー電力の供給量を、需要電力Dのすべての単位時間の最低量を超えないため、移動電力Aが発生せず、供給電力Sは一定量の電力量を供給する。
(実施例7:需要電力D>供給電力Sで、時間情報有CO2フリー電力では、需要電力が賄いきれない場合に一定比率で供給)
図9に示すように、需要電力Dに対して、時間情報有CO2フリー電力を一定の比率で配分することもできる。時間情報有CO2フリー電力の供給電力Sが、需要電力Dより少ない場合に、時間情報有CO2フリー電力充当のステップにおいて、時間情報有CO2フリー電力が、単位時間ごとの需要電力Dに一定の比率で配分される。まず需要電力Dの曲線を一定比率で高さ方向を縮小し、補正需要電力D´を生成し、供給電力Sと同じ面積とする。そして、このとき、供給電力Sの上端と補正需要電力D´とに挟まれた左右両端の移動電力A´,A´は、供給電力Sの上端と補正需要電力D´とに挟まれた充当電力B´と同じ面積となっているため、移動電力A´,A´を充当電力B´に移動する。そうすると時間情報有CO2フリー電力は、いずれの単位時間でも需要電力Dに対して一定の比率となっている。
(別例)
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
2…電力事業者
3…電力供給者
4…電力需要家
5…非CO2フリー電力発電設備(火力発電)
6a…時間情報有CO2フリー電力発電設備(時間情報有CO2フリー電力発電手段/水力発電)
6b…時間情報無CO2フリー電力発電設備(太陽光発電、風力発電等)
7…第三者(第三者検証機関)
8…時間情報無CO2フリー電力発電事業者(時間情報無CO2フリー電力発電手段・太陽光発電)
9…非化石認証機関
S…供給電力
D…需要電力
D´…補正需要電力
A、A´…移動電力
B、B´…充当電力
C…時間情報無CO2フリー電力充当電力
E…過剰電力
Claims (2)
- 電力供給者のコンピュータが行う再生可能エネルギーであるCO2フリー電力の配分方法であって、
特定の電力需要家が予め設定された期間において、単位時間毎に特定の電力需要家の需要電力量を設定する需要電力量設定のステップと、
前記需要電力量設定のステップにおいて設定された需要電力量に基づいて、前記期間において単位時間ごとに、需要電力量の全部または一部を、特定のCO2フリー電力発電手段と紐づけされて単位時間ごとの発電合計量である時間情報を有し、一定量が供給される時間情報有CO2フリー電力により充当する時間情報有CO2フリー電力充当のステップと、
前記時間情報有CO2フリー電力充当のステップで充当できなかった電力量の全部または一部を、単位時間ごとに紐づけできないが、特定のCO2フリー発電手段と年単位以下での発電合計量が紐づけされ、時間情報を有さない時間情報無CO2フリー電力で充当する時間情報無CO2フリー電力充当のステップと
前記時間情報有CO2フリー電力と前記時間情報無CO2フリー電力との配分に基づいて、環境価値の移転を行う環境価値移転のステップと、を備えたことを特徴とするCO2フリー電力の配分方法。 - 前記時間情報有CO2フリー電力と前記時間情報無CO2フリー電力との配分に基づいて行う料金請求のステップと、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のCO2フリー電力の配分方法。
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水力発電は安定供給性にすぐれた再生可能エネルギー,スペシャルコンテンツ 資源エネルギー庁 [online] ,2018年01月30日,[令和6年2月8日検索], インターネット<URL : https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/suiryokuhatuden.html> |
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