Renewable electricity transmission and supply-demand balance in 2040, considering effects of grid development and electric vehicles
| Project/Area Number |
21K12356
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64060:Environmental policy and social systems-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
竹濱 朝美 立命館大学, 産業社会学部, 教授 (60202157)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
歌川 学 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40356572)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 電力需給 / 風力発電 / 太陽光発電 / 再エネ発電比率６０％ / デマンドレスポンス / 石炭火力廃止 / 柔軟性 / 最適化計算 / 電力需給解析 / IEA Net Zero / 接続検討申込量 / 出力制御 / 原子力発電 / 再エネ電力60％ / 広域送電 / 地域間連系線 / 石炭発電廃止 / 原子力発電停止 / 再生可能エネルギー / 需給解析 / 炭素税 / 電気自動車 |
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| Outline of Research at the Start |
(1)再生可能電源に関する長期シナリオを作成する．地域別ボトムアップによるデマンドレスポンス可能量，石炭火力削減を考慮し，再生可能電力比率で2030年50％，2040年80％の実現可能性を考察する．(2)火力発電機の起動停止‐経済負荷配分（UC-EDC）の簡易モデルにより，蓄電池，電気自動車充電とデマンドレスポンスを考慮して，需給を推計する．(3)地域間連系線を増強し，再生可能電力を優先的に広域送電する場合の需給を推計する．再エネ電力比率，燃料輸入費用，出力制御率，炭素税費用，容量市場追加費用を推計する．(4)再エネ電力と火力発電の発電量について，地域別・時間別の供給量推定を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
①2030年までに石炭火力52GWを廃止し，原子力を稼働ゼロとする場合について，再エネ電力比率60%の可能性を分析した．電力需給解析には，各電力エリアの電源種類を22種類に合算区分し，Matlabのoptimization tool box の線形計画法を使用して，１時間ごとの燃料費を最小化するように供給計画を作成する簡易モデルを用いた．
②想定条件：風力発電導入量について，各電力エリアの接続検討申込量の50％，および，関西及び中部エリアは，接続検討申込量の100％を目安に接続し，太陽光発電の導入量は，接続検討申込量の100％を接続するとして，風力を83GW，PVを115GW導入する．蓄電池は，電力管区の年間最大需要の15％，または，揚水発電出力の70％の出力規模＊6 時間*5 日分を目安に，蓄電池導入量を20GWとした．蓄電池は，電力管区の季節特性に応じた充放電パターンを用意し，充電率を一日単位でバランスさせる．需要側対応（デマンドレスポンス）として，産業およびサービス・業務部門の推定需要について，残余需要水準に応じて，上げ DR（需要増大），下げDR（需要抑制）を行う．連系線運用容量は，OCCTOの2030年の長期計画目標値に加えて，北海道ー東北―東京，中国―関西，九州―関西を追加増強すると想定した．
③解析結果：東京，関西，中部エリアでは，残余需要の多い1月，8月に，40%の下げDR（各時間の需要を40%削減）を実施する必要がある．風力/PVの出力制御を実施すると，再エネ比率60％を達成できない．出力制御を削減するための追加対策（蓄電池，EV充電）を講じる場合に，再エネ60%を達成できる．原子力が稼働すると，風力/PVの出力変動に対応する柔軟性が不足し，出力制御率が数％ポイント悪化する．冬季の残余需要ピークに対応するため，6日分の蓄電池容量が必要である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナ感染拡大防止の対応の影響で，２０２２年度に予定した国内国外の調査の実施計画を一部実施できず，２０２３年に延期にしたが，２０２３年のみでは，予定した調査計画の全てを実施できなかった．このため，調査旅費に関して，予算執行に未執行分が出た．来年度は，未執行になった調査計画を実行して，研究計画を完了させる予定である．データの解析作業自体は，予定どおりに進行した．
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| Strategy for Future Research Activity |
①国内外の事例調査を実施する．風力太陽光発電の出力変動に応じた残余需要変動に対応する方法（柔軟性の創出）について，国内および国外の需要側管理の事例を調査する．国内については，昼間需要を拡大する利用可能性について，産業分野，利用用途，バイオマス発電の変動運転の可能性について，ヒアリングする．
②産業用および業務サービス部門の需要を変動させることで，需給調整に対応する方法について，どの程度の規模で，上げ需要，下げ需要を行う必要があるのか，電力管区を限定して，必要規模を算定する作業を進める．残余需要は，季節変動，地域偏差が大きいため，まずは，九州，東北など，特定のエリアに焦点を当てて，風力，太陽光の導入量，残余需要パターン，蓄電池，デマンドレスポンスの規模について相関を分析する．，
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
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[Book] Local Energy Governance: Opportunities and Challenges for Renewable and Decentralised Energy in France and Japan2022
Author(s)
Magali Dreyfus, Aki Suwa, Asami TAKEHAMA, Manabu UTAGAWA, Luis Roman Arciniega Gil, Laure Dobigny, Kenji INAGAKI, Takuo Nakayama, Blanche Lormeteau, Guillaume Dezobry, Masayoshi Iyoda, Raphael Languillon, Francois-Mathieu Poupeau, Bomi Kim, Marie-Anne Vanneaux,
Total Pages
274
Publisher
Routledge
ISBN
9780367458911
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