Energy Storage Summit Japan セッション１ エネルギー貯蔵の枠組み 国際比較 Session 1: The Framework for Energy Storage: International Comparison 日本における蓄電池関連の政策動向とビジネスチャンス Policy trends and business opportunities of energy storage in Japan 2018年10月17日 環境 エネルギー事業本部 エネルギーシステム戦略グループ Energy Systems Strategy Group, Environment and Energy Division 主任研究員 長谷川 功 Isao Hasegawa, Senior Consultant Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc.
はじめに : 三菱総合研究所のご紹介 調査 研究 政策支援などのシンクタンク機能 企業経営戦略サポートなどのコンサルティング機能に加え ICT ソリューションを提供する三菱総研 DCS と一体的にサービスを提供することで 社会とお客さまの課題を総合的に解決するシンクタンクグループとして活動 官公庁 民間企業と幅広いお客様へサービスを提供するために さまざまな分野のプロフェッショナル人財を所属することが特色 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 1 出所 ) 三菱総研ウェブサイトより作成 https://www.mri.co.jp/company/info/profile.html
目次 1. 関連政策動向 Policy trends 2. 蓄電池を活用した新たなビジネス New business utilizing energy storage 3. 今後の方向性 Future direction of business Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 2
１ 関連政策動向 第5次エネルギー基本計画での位置づけ 2018年7月に閣議決定されたエネルギー基本計画では 蓄電池の重要性が改めて位置づけられた あらゆる論点で蓄電池(蓄電)の重要性に言及 登場回数 43回(第５次) 22回(第４次) 蓄電池の位置づけ 主なポイント エネルギーシステムへの関わり方は多様に 再生可能エネルギーの主力電源化に資する 蓄電 水素と組み合わせれば脱炭素電源となりうる 太陽光 風力 蓄電池等との組み合わせにより長期安定的な電源として成熟 太陽光の自家消費に資する 調整力の脱炭素化に資する 我が国がリードする先端技術 水素 蓄電 原子力 脱炭素化技術の基盤 低コスト化に向けた取組や技術開発を進める Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 3 出所 第5次エネルギー基本計画 経済産業省を基に三菱総研作成 http://www.meti.go.jp/press/2018/07/20180703001/20180703001-1.pdf
1. 関連政策動向 - 背景 1:2019 年問題 - 背景として 2019 年以降 FIT 期間が終了し 売電契約の見直しに迫られる需要家が 100 万件以上発生 国内における家庭用蓄電池普及のきっかけとなりえる FIT 契約終了時の需要家の選択肢 1 発電事業を辞める ( パネルを撤去 ) 2 蓄電池や EV と組み合わせ自家消費する ( 余剰は売電する ) 3 小売事業者 アグリーゲーター等に全量売電する 4 何もしない ( 送配電事業者が無償で買い取る ) Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 4 出所 ) 再生可能エネルギー大量導入 次世代電力ネットワーク小委員会 ( 第 8 回 ) 資料 3 経済産業省 http://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/denryoku_gas/saisei_kano/pdf/008_03_00.pdf
参考 日本全国でのPV導入世帯の割合 戸建住宅全体に占める住宅用PV 10kW未満 導入件数の割合は以下の通り 地域としては九州 中部 中国地方の導入割合が導入当初から高く 北関東と近畿地方が追い上げている 2013.3 2017.12 佐賀県 9.5% 佐賀県 13.8% 熊本県 8.1% 熊本県 12.3% 宮崎県 8.1% 長野県 12.1% 長野県 7.9% 宮崎県 11.9% 大分県 7.5% 静岡県 11.7% Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 5 出所 費用負担調整機関 低炭素投資促進機構 公表資料を参考に三菱総研作成
1. 関連政策動向 - 背景 2: 需給調整市場の開設 - さらに 電力システム改革の一環として 2021 年度をめどに需給調整市場を開設予定 指令 制御 監視 回線 一次調整力 (FCR) オフライン ( 自端制御 ) 二次調整力 1 (S-FRR) オンライン (LFC 信号 ) 二次調整力 2 (FRR) オンライン (EDC 信号 ) 三次調整力 1 (RR) オンライン (EDC 信号 ) オンライン ( 一部オフラインも可 ) 2 オンラインオンラインオンライン 専用線 1 ( 監視がオフラインの場合は不要 ) 三次調整力 2 (RR-FIT) 上げ下げ区分上げ / 下げ上げ / 下げ上げ / 下げ上げ / 下げ上げ / 下げ 1 簡易指令システムと中給システムの接続可否について サイバーセキュリティの観点から国で検討中のため これを踏まえて改めて検討 2 事後に数値データを提供する必要あり ( データの取得方法 提供方法等については今後検討 ) ただし 中給システムとオンラインで接続している場合は不要 3 沖縄エリアはエリア固有事情を踏まえて個別に設定 4 中給システムと簡易指令システムの接続が可能となった場合においても 監視の通信プロトコルや監視間隔等については 別途検討が必要 5 簡易指令システムには上り情報を送受信する機能は実装されていない 現時点ではDRの参入がその体操を占めることが想定され エリア需要値の算定に影響が生じないが 今後 VPP 等の発電系が接続することでエリア需要の算定制度が低下することが考えられるため 上り情報が不要な接続容量の上限を設ける等の対応策を検討 出所 ) 第 6 回需給調整市場検討小委 資料 2 電力広域的運営推進機関 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. https://www.occto.or.jp/iinkai/chouseiryoku/jukyuchousei/2018/2018_jukyuchousei_06_haifu.html 6 オンライン 専用線 : オンライン簡易指令システム : オフライン 2,5 専用線 1 専用線 1 専用線 1 専用線または簡易指令システム 応動時間 10 秒以内 5 分以内 5 分以内 15 分以内 3 45 分以内 継続時間 5 分以上 3 30 分以上 30 分以上商品ブロック時間 (3 時間 ) 商品ブロック時間 (3 時間 ) 並列要否必須必須任意任意任意 指令間隔 -( 自端制御 ) 0.5~ 数十秒 4 1~ 数分 4 1~ 数分 4 30 分 監視間隔 1~ 数秒 2 1~5 秒程度 4 1~5 秒程度 4 1~5 秒程度 4 未定 2,5 供出可能量 最低入札量 10 秒以内に出力変化可能な量 ( 機器性能上の GF 幅を上限 ) 5MW ( 監視がオフラインンの場合は 1MW) 5 分以内に出力変化可能な量 ( 機器性能上の LFC 幅を上限 ) 5 分以内に出力変化可能な量 ( オンラインで調整可能な幅を上限 ) 15 分以内に出力変化可能な量 ( オンラインで調整可能な幅を上限 ) 45 分以内に出力変化可能な量 ( オンライン ( 簡易指令システムを含む ) で調整可能な幅を上限 ) 5MW 1,4 5MW 1,4 5MW 1,4 専用線 :5MW 簡易指令システム :1MW 刻み幅 ( 入札単位 ) 1kW 1kW 1kW 1kW 1kW
2. 蓄電池を活用した新たなビジネス -1VPP 実証 - 2016 年度から METI が開始した VPP 実証においても 蓄電池をリソースとして活用している 応答性の早いリソースと持続力のあるリソースを組合せ 各社は需給調整市場への参画を目指しているところ Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 7 出所 ) 第 7 回 ERAB 検討会 資料 8-1 経済産業省 http://www.meti.go.jp/committee/kenkyukai/energy_environment/energy_resource/pdf/007_08_06.pdf
出荷台数千台 累積台数千台 2. 蓄電池を活用した新たなビジネス -2 定置用蓄電池の拡大 - 定置用蓄電池は 2011 年より着実にその導入量は拡大中 需要家向けに設置されている 累積で 20 万台 容量ベースでは 1GWh 超であり 蓄電池の市場として今後もさらに進展する見通し 100 200 出荷台数 ( 左軸 ) 累計台数 ( 右軸 ) 175 150 50 91 126 49 100 0 54 38 35 2 30 13 17 24 2 11 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 50 0 注自主統計の対象範囲は 定置用リチウムイオン蓄電システムで かつ ピークカット ( ピークシフト ) や急速充電などを目的とする機器などであり 移動用途 ( 電動バイク 自動車関連 建設機械関連 自動搬送機等 ) や産業用 ( ロボット 無停電電源装置 (UPS)) は自主統計の対象外とする なお 鉄道用などバックアップ電源 及び使用時は定置用蓄電システムであるが 使い終わったら移動できるモノ ( 可搬形の定置用蓄電システム ) は 対象に含む 蓄電容量は 1kWh 以上で スタンドアロン型と系統連系型がある 用途には産業用 業務用 家庭用などを含む 出所 ) 定置用リチウムイオン蓄電システム自主統計 日本電機工業会 (JEMA) 自主統計より三菱総研作成 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 8 https://jema-net.or.jp/japanese/data/lib.html
2. 蓄電池を活用した新たなビジネス -3 非常時での活用 - 9/6 に発生した北海道胆振東部地震において 北海道電力管内に設置されていた蓄電池が貢献 地震発生時に自動解列され 再エネ再稼働や非常用電源として活用され その価値が再評価されつつある レドックスフロー電池を活用し風力発電の再稼働に貢献 北海道電力の依頼により 15MW 分の蓄電池の運転を再開 蓄電池を調整力として活用することで 系統から解列していた風力発電 (4 サイト 103MW) が再稼働することに貢献 定格出力 蓄電池容量 その他 15 MW 60 MWh 南早来変電所 66kV 連系運転開始日 :2015 年 12 月 NAS 電池から球場等への電力供給 当該蓄電池は系統から自動解列 すぐに系統から独立して 自営線で連系した公園 球場等に電力を供給し 非常電源として活躍 定格出力 蓄電池容量 その他 1.5 MW 11.8 MWh 北海道電力変電所 33kV 連系運転開始日 :2009 年 2 月 実証終了後の平成 23 年に稚内市に無償譲渡 大型蓄電システム外観 建屋内 1F 大型蓄電システム施設メガソーラー ( 左 ) と自営線で連系している球場 ( 右上 ) Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 9 出所 ) 第 38 回調達価格算定委員会資料等より三菱総研作成 http://www.meti.go.jp/shingikai/santeii/pdf/038_01_00.pdf
２ 蓄電池を活用した新たなビジネス ④系統蓄電池の事業性 2015年度の資エ庁調査の結果を踏まえて MRIで系統用蓄電池の事業性評価を実施 電気学会で発 表 蓄電池のマルチユースが可能となれば 十分なIRRの水準での事業性があることを示した 事業性評価の結果 2030年断面 蓄電池のシステム価格とIRRとの関係 2030年断面における10電力会社の全国平均を想定 蓄電システムを９万円/kWh イニシャルのみ想定 とし 充放電効率85%寿 命15年として1MW 2時間率 の蓄電池をマルチユースした時の収益を算出 火力の運転維持費削減やアンシラリーへの貢献による収益が大きい 短周期用途 による収入 2020年に1MWの系統用蓄電池を設置して15年間運用した場合に期待されるIRR を計算 時間容量を2h 4ｈ 6hとしたときの結果を算出 マルチユースにより2.3万円/kWh注より高いシステム価格でもIRR5%を達成可能 注 系統用蓄電池の目標価格 長周期用途 による収入 10% 2.3[万円/kWh] 9% 8% IRR [%] 7% 6.8[万円 /kwh] 4.5[万円 /kwh] 6% 5% 2時間率 4% 3.3[万円 /kwh] 3% 4時間率 6時間率 2% 1% 0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 蓄電池システム価格 [万円/kWh] 出所 系統用蓄電池によるマルチユースサービスの事業性に係るフィージビリティスタディ H30電気学会 B部門大会 弊社発表 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 10
3. 今後の方向性 - 蓄電池市場の見通し - 蓄電池の市場は段階的に展開すると考える 再エネ併設の蓄電池がまずは顕在化し 再エネ導入拡大に伴い 系統側での課題解決に使われる蓄電池ニーズが台頭 これらにより託送料金増加 需要家側での自家消費ニーズが進展 という順番で進むと想定 これらは再エネ導入スピードや制度設計によっては前倒しになる可能性が十分考えられる 短期中期長期 発電設備併設 PV WT 向け 火力併設 出力抑制や系統制約の可能性から蓄電池併設の案件が増加 既存火力の付加価値増のため 蓄電池併設の案件も顕在化 系統用 TSO 向け DSO 向け 再エネ導入拡大に伴い 需給バランス ローカル課題が顕在化し 系統側での蓄電池設置に進展 需要家用 特高向け 高圧向け 低圧向け FIT 卒業の低圧需要家向け PV への蓄電池併設が顕在化 丸の大きさは市場規模の大きさを示す 託送料金増加等に伴い 需要家での自家発自家消費ニーズが進展 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 11 出所 ) 各種資料より三菱総研作成
３ 今後の方向性 次世代蓄電池の開発と導入 NEDOでは 先進 革新蓄電池材料評価技術開発 第2期 SOLiD-EV を実施 2025-2030年度にむけて全個体リチウムイオン電池の開発を進めている 全固体 LIB を適用した EV PHEV 及び電池パックの実用化目標仕様の例 全固体リチウムイオン電池の構造 EV用バッテリーの技術シフトの想定 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 12 出所 先進 革新蓄電池材料評価技術開発 第2期 基本計画 NEDO http://www.nedo.go.jp/activities/zzjp_100146.html
３ 今後の方向性 将来ビジョン 当社で以下のような将来ビジョンを公表 次頁にて拡大版 供給側の調整力依存から プロシューマーとも化す需要側の調整力の存在が大きくなってくる 需要家はその価値観に応じ ①定額制 ②高付加価値 ③グリッド接続是非を選択できるようになる そのためのさらなる施策が今後検討される必要がある 大規模 供給者の低炭素化が拡大 需要者が供給者にもなる エネマネを介した安価なエネルギー 蓄電池と統合制御システムにより 低廉なエネルギーを供給 定額サービスが一般化 太陽光発電 貸与等により需要家の 負担が最小限 となる形で蓄電池が最大限に普及 変革ドライバー 低炭素化 分散化 ネットワーク上のあらゆる蓄電池が 協調し 高品質の電力を維持 サービス事業者 他サービスとの組み合わせ より多様な価値の提供 再エネの長期安定電源化 種類 産地指定 常時無制限など 高付加価値のエネルギー 蓄電池と再エネの需要家への普及拡大 EV/FCVの普及拡大 CSR ESG等の観点からも選択される 風力発電 低コストな再エネを最大限活用 小売事業者 余 剰 電 力 を エ ネ ル ギ ー キ ャ リ ア へ 機器の省エネ化 制御の高度化 蓄電池内蔵 変電所 原子力発電所 再エネで賄えない 低炭素価値を補う 需要側からの 余剰エネルギー 省エネ余地を 集約して活用 火力発電所 再エネで賄えない調整力を補う バイオマスなど含む IoT/AI/ビッグデータ 分散エネルギーの有効活用 エネルギーを自らつくり 貯めて 売ることも主流に 省エネの推進 電気自動車も ネットワーク安定化に貢献 ネットワークの高度化 需給バランスの改善 エネルギーシステム改革 EMS アグリゲーター 発送電分離におけるネットワークの維持 分散エネルギーが有効活用される市場創設 合成燃料 水素 地産地消 マイクログリッド サービスステーション スローライフ志向のエネルギー活用等 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 13 出所 三菱総研 将来ビジョン 再エネ主力電源化のための需給大改革 2018年発表
大規模 供給者の低炭素化が拡大 エネマネを介した安価なエネルギー 蓄電池と統合制御システムにより 低廉なエネルギーを供給 定額サービスが一般化 太陽光発電 ネットワーク上のあらゆる蓄電池が 協調し 高品質の電力を維持 サービス事業者 需要者が供給者にもなる 貸与等により需要家の 負担が最小限 となる形で蓄電池が最大限に普及 他サービスとの組み合わせ より多様な価値の提供 種類 産地指定 常時無制限など 高付加価値のエネルギー CSR ESG等の観点からも選択される 風力発電 低コストな再エネを最大限活用 小売事業者 余 剰 電 力 を エ ネ ル ギ ー キ ャ リ ア へ 変電所 原子力発電所 再エネで賄えない 低炭素価値を補う 需要側からの 余剰エネルギー 省エネ余地を 集約して活用 エネルギーを自らつくり 貯めて 売ることも主流に 電気自動車も ネットワーク安定化に貢献 火力発電所 再エネで賄えない調整力を補う バイオマスなど含む 合成燃料 水素 機器の省エネ化 制御の高度化 蓄電池内蔵 EMS アグリゲーター サービスステーション 地産地消 マイクログリッド スローライフ志向のエネルギー活用等 Copyright (C) Mitsubishi Research Institute, Inc. 14
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