應用于電力系統的大型蓄電池，筆者（圖）擔任副主席的全球智能電網聯合會（Global Smart Grid Federation，GSGF）馬上就要發布與其應用相關的白皮書了。電力系統用大型蓄電池因價格昂貴，被普遍認為未來才有可能大量普及。此次的白皮書針對這種蓄電池，介紹了各國導入蓄電池的具體事例以及在經濟上可行性，并探討了通過修改電力系統相關制度等措施來促進蓄電池市場擴大的可行性。

本文將介紹隨著可再生能源的普及而需要運營的電力系統的變化，以及蓄電池有望發揮的新作用。

日本從保障能源安全、保護環境、刺激經濟增長等觀點出發，大力普及可再生能源。因采用固定價格收購制度（FIT）等，近幾年可再生能源的導入增長率不斷提高，為了今后促進可再生能源在電源構成中所占的比例繼續擴大，日本政府打算完善各種規章并進行技術開發。

雖然可再生能源的導入時機越來越成熟，但隨著其不斷普及，目前電力系統也在供需調整方面出現了嚴重問題。要穩定地提供電力，必須使系統內的電力供應量和需求量一直保持一致。其原因是，如果系統內的供需量產生巨大差別，頻率就會發生大幅波動，最壞的情況下可能會導致停電。

為了防止這種情況的發生，以往的系統運營機制是由供應方（主要是容易調整輸出功率的火力發電站）根據需要進行供需調整。但是，隨著可再生能源的不斷普及，除了以前的電力需求會發生變動之外，估計供應方設置的光伏發電系統等也會發生變動（而且是很難預測的變動）。而且，如果光伏發電普及到各個家庭，很多電力需求者擁有發電設備的話，就無法像以前一樣簡單地進行發電運營商和電力需求者的劃分了，估計今后的電力系統運營將會越來越復雜。

可再生能源發電容易受到很難預測和控制的氣候等原因的影響，因此估計大量導入可再生能源發電會導致整個電力系統不穩定。而且，因光伏發電大量普及，還出現了以前沒有遇到過的課題。比如，日照條件好、預計光伏發電會大量普及的美國加利福尼亞州就是一個典型例子。

下圖是加利福尼亞的電力系統運營機構為體現這種問題的特異性而繪制的，因形狀像鴨子，該圖也被稱為“鴨形曲線”。橫軸表示時間，縱軸表示傳統發電設備（主要是采用化石燃料的火力發電）的發電量。該圖顯示，2020年之前，傳統發電設備的白天發電量高峰將會消失，而在同一時間段，光伏發電則會供應過多，即便最大限度地降低可以調整的傳統發電設備的輸出功率，也可能無法應對（圖中“overgeneration risk”）。

另外，從傍晚到夜間這一時間段，光伏發電量會減少，因此必須迅速提高火力發電設備的輸出功率，或者啟動新的火力發電設備（圖中“ramp need”）。提高輸出功率或啟動新設備的速度會隨著光伏發電的増加逐年加快，使用以往的發電機很難追趕上。隨著可再生能源的大規模導入，出現了新的供電要求，比如需要供應方來應對以前根本想不到的劇烈的需求變化。

表示電力需求與光伏發電量之差（傳統發電設備的發電量）的“鴨形曲線” 從該圖可以看出，傍晚到夜間出現了緊急的調整需求。出處：CAISO Demand Response and Energy Efficiency Roadmap

在電力系統運營越來越復雜的背景下，以歐美為中心，各國展開了與需求方的“機動應對”相關的討論。而以前這種機動應對則是由火力發電等電力供應方來進行的。但是，隨著系統運營的不斷復雜化，除了供應方之外，需求方也需要應對。作為新的應對方法，使用蓄電池來進行系統運營，以及根據市場交易量來進行需求調整等方式備受關注。

在上面列舉的需求方機動應對方法中，蓄電池具有其他方法所不具備的出色特性。首先，第一個特性是反應快。即便因發電設備事故及氣候變化而導致輸出功率突然變化，蓄電池也能快速應對巨大變化。其次，蓄電池可根據所需量靈活分散設置，其功能不會因規模而受到損害。尤其是局部出現高峰時，通過恰當削峰，可以減少總體設備投資。比如，變電所已開始廣泛采取移峰（PeakShift）這樣的措施（參考圖片）。

設置在西班牙變電所的蓄電系統 出處：2015/9/30 NEDO發布資料

具有這種出色特性的蓄電池今后有望在有助于系統運營的多種用途中發揮功能。目前有望在系統運營中使用蓄電池的主要領域如下圖所示。（特約撰稿人：國吉浩，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）特任副主任）

有望使用蓄電池的主要領域 有望使用蓄電池發揮的作用包括①調整系統頻率、②將可再生能源電力并入電力系統時，調整輸出功率變化、③在微電網中進行需求調整、④配電設備及需求者的移峰、⑤隨著分散電源不斷普及，進行地區性電壓調整。