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締切り済みの質問

家庭用太陽光発電は火力発電の削減につながっているか

タイトルどうりです。

家庭用太陽光発電は発電量が非常に少なく、また常に変動します。

それに対して、電力会社からの配電は常に数パーセントの余裕を見て行われています。

結果的に、家庭用の太陽光発電は電力会社からの余裕分の中に吸収されていて、電力会社の火力発電、または水力発電やまたは原子力発電の削減には役立っていないのではないかと思われます。
また、現状ではスマートメーターがほとんど普及していませんから、その意味で家庭用太陽光発電が電力会社の発電量削減につながっていないのは当たり前ですが、仮にスマートメーターが普及したとしても、原理的に家庭用小規模太陽光発電が電力会社の発電量削減に役立つのか疑問があります。

ある程度の規模の発電量があったり、または自家消費が行われている場合などは、かなり電力会社による発電量の削減に役立っていると思うのですが、一般家庭のソーラー発電の場合、次のような問題があると思います。

各家庭から配電網に電気を流すときに、配電網よりも電圧を上げる必要がある。しかし、地域一帯が同じ気象条件であるため、地域一帯で各家庭での発電量が増加する。結果的にその地域の配電網の電圧が高くなる。高くなった配電網へ各家庭から電流を送ることが出来なくなる。

もう少しきちんと述べると、普通の配電網は107ボルトが最高電圧になっていて、それ以上の電圧では電気を流せないようになっているようなのです。そのことは家庭用のソーラー発電でも同じであり、各家庭のソーラー発電機器についているパワーコンディショナーで電圧調整をしているはずなのですが、107ボルト以上にはならないようになっているようです。

地域一帯でどんどんソーラー発電がされると、配電網へどんどんと電気が流されるため、配電網の電圧が上がります。結果的に配電網の電圧が107ボルトになると、今度は各家庭から配電網へ電気を流すことが出来なくなるのです。

つまり、各家庭のソーラー発電機器についているパワーコンディショナーがうまく機能できなくなる可能性があるのです。この現象は家庭用ソーラー発電が普及すればするほど起こりやすくなり、問題が顕在化します。

なお、ここで配電網と言っていますが、実際には、電柱にある末端の変圧器につながっている多分5から8家庭で起こる問題のはずです。

また、仮にソーラー発電があまり普及しなければ、ある意味、電力会社の送電の余裕分に家庭用ソーラー発電は隠れてしまい、電力会社の発電量削減には役立たないのではないでしょうか。

投稿日時 - 2014-09-26 23:15:50

QNo.8769655

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回答(10)

ANo.10

hg3

難しく考えすぎです。
他の方の回答にあります通り、発電量と使用量(損失を含む)は常に同じです。
これを「現実からかい離したお話」と考えていらっしゃるようですが、それが間違いです。

>電圧降下の状況を見て、使用量を推測しているはずです。
違います。
発電量と使用量に差が生じれば、周波数が変動します。
従って周波数が常に一定となるように、発電量を調整すれば、発電量と使用量は常に同じにできるのです。
当然そうした制御を自動で行う設備があります。
使用量を推測してそれに合わせて発電量を調整しているのではありません。

>リアルタイムで使用量を感知することなどできていないと思うのですが、
実際は、それをきちんとやっているのです。
あなたが知らないだけです。

投稿日時 - 2014-09-30 22:28:19

ANo.9

他の方の回答などにはあまり目を通さずに回答することをご容赦ください。
とりあえず、電力の需給バランスについて説明させてください。
機関車が複数台(例えば3台)連なって、客車を牽引している列車を想像してください。
列車は坂を上っています。運転士は、列車が時速60kmで走るように注意深く運転しています。
60km/hで走行中に、客車に、人が30人同時に飛び乗ったとします。
運転士は、列車の速度が落ちそうになるのを感じとり、機関車の出力を上げてやります。
逆に30人が客車から飛び降りると、運転士は出力を下げ、60km/hの速度を維持させます。
太陽光発電は、3台連なっている機関車のうちの1台(最後尾の1台としましょう)ですが、
運転席に赤ちゃんが乗っていて、いたずらするように出力の上げ下げをしている状態です。
そこで、人が飛び乗った(電力需要増)と同時に、運悪く最後尾の機関車が出力を下げてしまう
(曇天で太陽光発電出力減)と、残り2台の機関車(水力や火力の発電所)は出力を上げて60km/h
(東日本であれば50Hz)を保とうとしますが、厳しい状況となるわけです。

さて、最初の質問にある数パーセントの余裕、ですが、送電線や変電所での損失があるので、需
要よりも多く発電していることを言われてるのですか?

と、こんな回答でいかがでしょう?
続けましょうか??

投稿日時 - 2014-09-30 20:30:00

再度補足に回答します。

その前にこの何日か前にOKWaveの投稿方式が変更になったようですが、気付けば同意数とやらがおかしな事になってますね。
正しい根拠のある書き込みさえすれば第三者が必然的に同意してくれるんじゃないでしょうかね?
誰かの自作自演なんでしょうが、みっともないですね。


さて

>それは、仮に、日本中の半数程度の家屋の屋根にソーラー発電装置が付けられたとして、それが例えば近くにある工場の電源となるようなことがあり得るのかという問題です

仮に1件当たり5KWの太陽光発電装置を乗せた住宅が密集して100件あったとして、単純に合計して500KWの装置に見立てるくらいに簡単ではありません。
とても好条件が重なれば発電量は500KWhになりますが、1時間ものあいだ全く雲ひとつなく好天という事は非常に稀です。
まして100件全てが全て高効率の装置を設置しているとは限りませんし、みながみな余剰電力を高容量で売電しているとは限りません。
いかなる規模であろうと刻々と変化する太陽光発電装置の発生する電力のみでは、大きな工場の使用する電力を賄う事はかなり難しいでしょう。
ただ単に状況次第では部分的に補てんするくらいは可能です。

>ということですが、現実に1次側に6000ボルト程度がかかっているときに2次側に多少の電流・電圧の変動があっても一次側にはまったく影響がないように思えるのです

何度も説明しているように、電力というのは消費する負荷が回路上にあるからそちらに向かって電流が発生するのです。
企業や工場などの高圧需要家でも太陽光発電による余剰電力販売はあり、一般家庭同様に自己消費を上回る発電量があれば構内の受変電設備内で高圧に変圧されて電力会社の配電線に潮流されます。
電力会社の配電路内の仕組みと全く同じです。

>メガソーラーと一般家庭の屋根を使ったソーラー発電とは機器の構成の仕方や変電の方法がそもそも根本的に異なるはずで、一般家庭のソーラー発電は自家消費を前提として作られていて、送電網への給電は、仮に一般家庭の半分以上がソーラー設備を備えても、現実にはできていないのではないでしょうか

基本的には一般家庭用も事業用も太陽光発電における機器の構成も変電の方法も同じです。
設備容量が大きくなればそれに見合った自家設備にしているだけです。
例えば設備容量が20KWくらいまでなら単相200Vの電灯回線への変電ですし、40KWくらいにもなれば三相200Vの動力回線への変電で電力会社の低圧配電線に潮流します。
設備容量が50KWを超えるくらいにもなれば、三相高圧6600Vへの変電が一般的です。

配電線上の電力を消費する側の負荷がどういった方式の負荷であれ、その負荷に見合った方式の電圧に変圧して送電できるだけの設備が電力会社の配電線には存在し、一般家庭であろうとメガソーラーであろうと連系された設備が売電できるのは、紛れもなく配電線への潮流がなされているからです。

電力会社の配電線設備の問題と近隣の需要家である負荷の問題が合わさり、実際に一般家庭での太陽光発電における売電に支障があるケースもあります。
残念ですが日本中のどこの家でも太陽光発電装置さえ設置すれば、パネルメーカーの想定の売電が必ずできるわけではありません。
理由はここでは書ききれないので詳細は割愛しますが、簡単に言えば太陽光発電を連系させる事により電力会社の配電線の電圧を上昇させてしまう問題のある地域での話です。
なのでパワコンは電圧上昇抑制のために出力を低下させて問題を開放します。

投稿日時 - 2014-09-29 16:48:25

ANo.7

えーとまず1分ごとあるいは1秒ごとの発電量の変化を、人間が需要予測してあらかじめ行っていると思ってませんか?
こういった細かい変化は負荷追従です。あらかじめ人が変化させてるわけではないです。
1分ごと、あるいは1秒ごとの電力需要を予想するのはさすがに不可能でしょう。

あと発電量という言葉の意味を把握してますか?
発電量とはエネルギー(仕事)をあらわす言葉で、エネルギー=仕事率(W)×時間(s)です。
24時間(太陽光だから役12時間か)働いてるって意味まで含まれていません。
一部働いてない時間帯があってもそれ以外で働いていればそのぶん火力等の発電量を減らしていることになります。

どこかこのあたりのことを誤解して回答と捕捉と質問が行き違いになっているように思うのですが。

投稿日時 - 2014-09-29 14:52:11

ANo.6

電力会社は毎年の売上実績を見て長期計画をたてますので、太陽光発電が売り上げに与える影響の結果として数年~数十年後に発電所建設が減るのではないでしょうか?
特に太陽光発電の発電量はあてにならないとはいえ(北海道以外は)夏の猛暑のクーラー需要が最大消費電力を決定しますので、その時間帯に多く発電する太陽光発電は経済性は悪いものの今後の電力会社の最大需要電力を押し下げるはずです。それはデータとして我々がタッチするのは難しいですが、電力会社のその後の発電所建設計画に大きく影響を与えると思います。

質問者さんは火力・原子力発電所に言及していますが、ピーク需要確保のための水力発電機の増設をストップする効果が強いような気がします。

投稿日時 - 2014-09-28 13:55:39

補足

回答をしていただきどうもありがとうございました。

確かに、ソーラー発電で自家消費用電力が減りますから、それらがおっしゃるように

>夏の猛暑のクーラー需要が最大消費電力を決定しますので、その時間帯に多く発電する太陽光発電は経済性は悪いものの今後の電力会社の最大需要電力を押し下げる

ことは事実でしょうし、結果的に

>電力会社のその後の発電所建設計画に大きく影響を与える

のは確かなことだと思います。

ただ、自分の疑問は、家庭用のソーラー発電で電力会社の例えば火力発電などの発電量削減につながるかというものなのです。

例えば、夏の暑い日、ソーラーで発電がされていても、その発電はいつ日陰になって止まるか分からないわけです。そういったときに、いちいち火力発電の発電量を増減するだろうかという疑問があるのです。現状は、まだまだほとんどの家庭でソーラー発電をしてはいませんから、当然、電力会社がそういったソーラー発電の状況に応じて発電量の増減をやっているわけはないのですが、仮に、半分程度の家庭にソーラー発電がついても、電力会社での発電量が削減されるか疑問なのです。もちろん、ピークカットという意義があることは分かります。

ピークカットではなくて、例えば秋のよく晴れた日に全世帯の半数でソーラー発電をやり、ほとんど過程での自家消費がなかったとして、ソーラー発電の電力が配電網を逆流して、どこかの工場の電気になることがあるのかという意味です。

投稿日時 - 2014-09-29 12:25:40

補足を頂いたので再度投稿します。

私は某電力会社の配電線工事を請け負う電気工事会社を経営する者で、他にも自家用電気工作物や一般用電工作物の一般電気工事も請け負っております。
当社の取引会社には国内大手の電気工事会社も何社かあり、いわゆるメガソーラーから一般家庭の余剰電力販売の太陽光発電なども部分請負で施工しております。


他の回答者さんで太陽光連系により配電線内の電圧が上昇した際には変電所側で線路電圧を調整していると言ってる人もいるようですが、変電所単位でそのような操作をするような事実はありません。
なぜならば高圧配電線路内にはひとつの変電所からの電力のみではなく、複数の変電所からの電力が混在しているからです。
ましてやひとつの変電所内においても特別高圧を高圧に変電するための設備も複数存在し、それら各フィーダー回線の電力も合わせて配電線路内において混在させてループ回路を構成しているからです。
それらはどこかいずれかのフィーダー回線が事故などで停止しても、他変電回線からのループ回路が構成されているから配電線全体での事故停電にならないようにするものであり、もしもどこかひとつのフィーダー回線で線路電圧を調整するような事でも実際にあれば、せっかくのループ回路なのに位相がずれてしまい同期がとれなければ位相短絡で大事故に繋がります。


先の回答でも述べたように電流というものは電力を消費する負荷があるから発生するのであり、同じ変圧器バンク内にある需要家が全て消費電力量がゼロに近ければ低圧配電路内での電流の流れは全く起きず、それはすなわち太陽光発電での売電が全く不可能であるという事になってしまいます。
ですが実際にはそういった事象は起きていませんよね?
なぜならば変圧器以下のバンク内で負荷により電力を消費されなくても、例えば近隣の変圧器以下の低圧配電線だったり高圧需要家が消費する電力により変圧器を逆潮流して電流が流れるからです。

街中の電柱の上に乗っている変圧器の変圧比は60:1ですので、入力の高圧が6600Vならば出力の低圧は110Vです。
変圧器には変圧の向きは理論上ないので、低圧の二次側端子に100Vを印加すれば高圧の一時側端子に6000Vが出力されます。
もし太陽光連系により低圧配電線を5Vも電圧を押し上げてしまうとしたら、高圧側は300Vも電圧差が発生します。
そうなると高圧配電線内の周波数が若干早くなり、当然位相も微妙にずれてしまいます。
高圧配電線内でそれだけの電圧を押し上げる機器があればとんでもないことになってしまいます。

なのにそれをどうやって察知して変電所内で電圧調整出来うるでしょうか?
なぜ配電線事故に繋がらないのでしょうか?
理由は太陽光発電装置により発電する側の発生電力量が小さいからであり、負荷に要求される消費電力量が大きければ全く問題になる事なく統合されてしまう電圧差だからです。

水は水圧や落差がないと水流は発生しませんが、そういう部分では水と電気が流れる理由とシステムは全く異なります。
例えば低圧配電線内の電圧と太陽光発電の潮流電圧に多少の電圧差があっても全く問題がないのはそういう事からであり、先の回答で述べたように常に大量の水を入れながらも水位を保ってるような巨大なプールにバケツで熱湯を何度入れても水温は変わらないのと同じような理屈だからです。
一般家庭向けの太陽光発電装置が現状程度の普及率では、発電所単位での発電量にそれほど影響を与えるには至っておりません。
なので一般家庭用にはまだまだ発電所単位での発電量削減に繋がるほどではありません。

九州や東北の電力会社が問題視しているのはそういうプールの水温を上げてしまうくらいに大量のお湯を注ぐに匹敵するメガソーラーシステムや大容量の全量売電の契約が増えすぎてしまっている事です。
主に郊外に発電電力量が偏り過ぎてしまい、最寄りの変電所のフィーダー間で電圧差問題が発生するほどに逼迫した状態に近づいています。

投稿日時 - 2014-09-27 23:35:05

補足

とても詳しく回答を下さり、ありがとうございます。プロの方なのですね。お忙しい中回答をしていただき恐縮です。

自分が確認したかったことは実を言うと二つあるのです。一つは、今回のご回答で書かれている

>一般家庭向けの太陽光発電装置が現状程度の普及率では、発電所単位での発電量にそれほど影響を与えるには至っておりません。なので一般家庭用にはまだまだ発電所単位での発電量削減に繋がるほどではありません。

ということでした。その意味で、きちんと確認ができ、ありがたいと思います。

もう一つは、しかしながら、やはり疑問があるのです。

それは、仮に、日本中の半数程度の家屋の屋根にソーラー発電装置が付けられたとして、それが例えば近くにある工場の電源となるようなことがあり得るのかという問題です。

>変圧器には変圧の向きは理論上ない

ということですが、現実に1次側に6000ボルト程度がかかっているときに2次側に多少の電流・電圧の変動があっても一次側にはまったく影響がないように思えるのです。

メガソーラーと一般家庭の屋根を使ったソーラー発電とは機器の構成の仕方や変電の方法がそもそも根本的に異なるはずで、一般家庭のソーラー発電は自家消費を前提として作られていて、送電網への給電は、仮に一般家庭の半分以上がソーラー設備を備えても、現実にはできていないのではないでしょうか。

投稿日時 - 2014-09-29 11:09:55

ANo.4

>それに対して、電力会社からの配電は常に数パーセントの余裕を見て行われています。

これが誤りです。
発電量と使用量は常にイコールです。太陽光の発電量は変動しますが、それに合わせて火力の発電量を「太陽光+火力=使用量」になるように調整します。従って太陽光は火力の削減に貢献しています。

投稿日時 - 2014-09-27 08:53:23

補足

ご回答ありがとうございます。

>発電量と使用量は常にイコールです。太陽光の発電量は変動しますが、それに合わせて火力の発電量を「太陽光+火力=使用量」になるように調整します。従って太陽光は火力の削減に貢献しています。

おっしゃることは分かります。ただ、理想論というか、あまりに現実からかい離したお話のように思います。

>太陽光の発電量は変動しますが、それに合わせて火力の発電量を「太陽光+火力=使用量」になるように調整します。

この部分がまず疑問です。どうやって、太陽光の変動する発電量をリアルタイムで知ることが出来るのでしょうか。

次に、「太陽光+火力=使用量」になるように調整しますということですが、発電量が数パーセントは多くなるようにしているはずです。使用量をリアルタイムで知ることはできず、簡単に言えば、電圧降下の状況を見て、使用量を推測しているはずです。

使用量をどうやって感知しているのでしょうか。リアルタイムで使用量を感知することなどできていないと思うのですが、どうですか。

投稿日時 - 2014-09-27 19:18:48

先ずはタイトルの質問への回答。

家庭用の太陽光発電装置の現状の普及率程度では火力発電の削減など夢です。


次にスマートメーターについてですが、スマートメーターは主にピークカットが役割であり、年間の中で消費電力が多くなる季節に稼働させるのが目的です。
結果して発電量の削減が目的ではなく、過剰な発電を抑えるための策です。


次は電圧の問題。

>地域一帯でどんどんソーラー発電がされると、配電網へどんどんと電気が流されるため、配電網の電圧が上がります。結果的に配電網の電圧が107ボルトになると、今度は各家庭から配電網へ電気を流すことが出来なくなるのです

常時流水のある大きなプールの中にバケツで熱湯を何度も注ぐのと同じくらいの話です。

>実際には、電柱にある末端の変圧器につながっている多分5から8家庭で起こる問題のはずです

その変圧器バンク内にある需要家だけで消費されない電力は変圧器を潮流して高圧に変圧されて更に高圧配電線に統合されます。

>つまり、各家庭のソーラー発電機器についているパワーコンディショナーがうまく機能できなくなる可能性があるのです。この現象は家庭用ソーラー発電が普及すればするほど起こりやすくなり、問題が顕在化します

宮城県仙台市北部の富谷町にセキスイハウスが造ったコモンシティ明石台というところがあり、その区画の百数十棟ほとんどが太陽光発電装置を設置しています。
大半の家が若い世代ですので夫婦共稼ぎが多く、発電した電力は自己消費ではなくほぼ全て売電しています。
どの家庭もメーカーのシュミレーション以上の売電量があります。

電流というのは発電して流すからただ流れるのではなく、それを消費する負荷があるから流れるのです。
質問者さんが言うように変圧器バンク内に太陽光から発電した電力を流しても、近隣に消費してくれる家があればそちらに流れますし、なければ変圧器を遡って高圧に変圧されて遠くの負荷に流れます。

>普通の配電網は107ボルトが最高電圧になっていて、それ以上の電圧では電気を流せないようになっているようなのです。そのことは家庭用のソーラー発電でも同じであり、各家庭のソーラー発電機器についているパワーコンディショナーで電圧調整をしているはずなのですが、107ボルト以上にはならないようになっているようです

違います。
各需要家の受電点電圧が法規で101プラスマイナス6V以内と定められています。
低圧配電線や引込線の段で総長による電圧降下が必ず起きえますのと、その変圧器バンク内の需要家が一斉に電力を消費する時間帯には全体に渡っての電圧降下が起きますので、その分高くしているのです。
よって正確には低圧の配電線は110V程度あるので、質問者さんがどこからか引っ張ってきたそういう理論は論破されます。


一般家庭でも今以上にもっと効率の良い太陽光発電装置が普及されれば発電量削減に貢献できるでしょう。
そのためには海外メーカー製の安価で発電効率の低いものではなく、国内メーカー製の発電効率の高い装置の普及が求められます。
理由はパナソニックのHITのコマーシャルのように、曇っても雨天でも、早朝や夕方の薄暗い時でもしっかり発電するからです。

投稿日時 - 2014-09-27 08:09:16

補足

かなり詳しい方のようですね。とても詳細な回答をありがとうございます。

ただ、自分にはよく理解できないところがあります。

>電流というのは発電して流すからただ流れるのではなく、それを消費する負荷があるから流れるのです。
>質問者さんが言うように変圧器バンク内に太陽光から発電した電力を流しても、近隣に消費してくれる家があればそちらに流れますし、なければ変圧器を遡って高圧に変圧されて遠くの負荷に流れます。

「変圧器を遡って高圧に変圧されて遠くの負荷に流れます」について、どうもよく理解できません。電圧の問題は水圧を思い浮かべることで理解しているつもりですが、変圧器を遡るという点が疑問です。水流であれば、どこかで水を足せば、その分全体の分量が増えますが、配電網の場合は、変圧器があり、その部分で電流が逆流するということは起こり得るのでしょうか。

投稿日時 - 2014-09-27 19:12:21

ANo.2

タイトルにお答えします。本文は長すぎます…

家庭用太陽光発電は、
 火力発電所(設備)の建設の削減には役に立ちませんが、
 火力発電所の稼動削減(出力電力量の低減→燃料代の削減・CO2の削減)には役に立ちます。

太陽光発電がゼロの場合は、その分を火力発電で補う必要があるため、設備として備えている必要があります。
しかし、太陽光発電が生じれば、火力発電の発電量を減らす事になります(出力調整をしています)。
太陽光発電を自家消費してもそれは系統需要電力の低下になるので、売電量の大きさだけに依るものではありません。

> 電力会社からの配電は常に数パーセントの余裕を見て行われています。
いいえ。電力会社からの送出(配電)電力は需要電力に常に一致しています。当然送配電損失も含みますが。

> 電力会社の火力発電、または水力発電やまたは原子力発電の削減には役立っていないのではないかと思われます。
先に書いた通り、「火力発電、または水力発電」等の発電電力が容易に調整できる設備については、太陽光発電の電力に応じて削減されています。
なお、原発は出力調整が出来ません。
震災前の原発稼動時期に電力安売り合戦、オール電化普及が起きたのは出力を容易に下げられないため、「使ってもらわないと困る」からです。

途中から書かれている、「PCSの出力競争で電圧が上昇、結果PCSの出力抑圧が発生」については、同一点出力では起こり得る問題ですが、
通常は線路長を介して接続されるので問題ありません。また、電力上昇時は変電所側で線路電圧を調整しているので、高止まりすることはありません。

しかし、住宅での太陽光発電の普及に伴って長距離配電区域では問題となっているのは事実です。
実際には、配電設備(電線、トランス、柱上設備など)の容量不足が起こす電圧降下が局所的に起こる事です。
でも、昨日の九電の再エネ電力購入の新規受付停止は、住宅の太陽光発電(余剰電力の購入)は対象外との事。今の所影響を与える量では無い、と言うことでしょう。

投稿日時 - 2014-09-27 00:25:40

補足

かなり長い回答をいただき、恐縮します。

>太陽光発電が生じれば、火力発電の発電量を減らす事になります(出力調整をしています)。

ただし、質問の趣旨について誤解をされていると思います。

自分の疑問は現状の電力会社が使っている発電機は何万キロワットという発電をやっているのに、それに比べたら数千万分の1程度の家庭用ソーラー発電で個々の仮定につながれている配線から配電網へ電気を流しても、あまりに微力で、電力会社の発電量削減にはつながらないのではという意味です。

投稿日時 - 2014-09-27 19:03:15

ANo.1

>家庭用太陽光発電は火力発電の削減につながっているか

 無理!
夜は、太陽光発電出来ないので!

以上!

投稿日時 - 2014-09-27 00:02:17

お礼

ご回答ありがとうございました。

ただ、回答していただいたものとは趣旨が違うと思います。

投稿日時 - 2014-09-27 18:56:23

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