スマートグリッド という用語は、一般的には、生産者と消費者間の双方向通信を可能にするためにデジタル化された電力網と定義されています。[ 1 ]スマートグリッドの目的は、より高度な通信、制御、およびセンサー技術を組み込んだ電力インフラを刷新し、消費者とエネルギー生産者間のコミュニケーションを向上させることです。スマートグリッドの潜在的なメリットには、信頼性の向上、電力利用の効率化、経済性の向上、持続可能性の向上などが挙げられます。
スマートグリッドの概念は2000年代初頭に登場し始めました。それ以来、多くの国がスマートグリッドの実現を目指してきました。各国は、それぞれの政策と目的に基づき、スマートグリッドを独自の定義で定義しています。そのため、スマートグリッドの実現に向けたアプローチは、各国で少しずつ異なっています。[ 2 ]
以下は、一部の国における主要なスマートグリッド法とプロジェクトの概要です。
南アフリカでは、スマートグリッドへの取り組みは、再生可能エネルギー発電の普及率向上、発電の脱炭素化、ネットワークの信頼性と可用性の向上という 3 つの目標に重点が置かれています。
中国のスマートグリッドへの取り組みは、3つの主要分野に重点を置いています。第一の重点分野は発電設備の拡大であり、過去20年間の電力需要の爆発的な増加に対応し、今後も増加が続くと予想されています。[ 5 ]第二の重点分野は発電設備の拡大と相関関係にあり、中国の送電・配電システムの拡張に重点を置いています。第三の重点分野は、発電部門の環境影響の低減です。
中国は、自国の発電需要を満たすために、上記のすべての戦略を追求しています。現在、中国の電源構成の大部分は石炭と石油で占められており、この傾向は電源拡張計画でも続くでしょう。[ 6 ]中国は2015年までに9つの新しい石炭火力発電所を建設する計画があります。 [ 7 ]中国はまた、原子力発電も拡張計画に含める予定です。第12次5カ年計画では、2015年までに40GWを設置すると定められています。 [ 7 ]中国は再生可能エネルギー発電の拡大計画もあります。最大の拡大は水力発電で、120GWに拡大されると予想されています。[ 7 ]風力発電の拡張には70GWの容量が含まれ、太陽光発電には5GWの設備容量が含まれます。[ 7 ]
積極的な電源拡張計画を支えるため、送電網の拡張についても大規模な計画が進められている。送電線の拡張は、中国が新たな電源を需要地に接続し、現在中国に存在する7つの独立した電力網を統合するのに役立つだろう。[ 7 ] [ 8 ]中国の新たな送電網の多くは超高圧(UHV)送電線となる。 [ 8 ] UHV送電線は、より低コストでロスの少ない電力を送電する。2009年5月21日、中国はスマートグリッド展開のための積極的な枠組みを発表した。米国や欧州と比較すると、中国のスマートグリッドは送電中心型であるように見受けられる。[ 9 ]
排出懸念に対処するため、第12次5カ年計画では、GDPの単位当たりのCO2排出量を17%削減することを定めている。 [ 7 ]この目標を達成するために、中国は電力部門で2つの取り組みを計画している。第1に、 2015年までに消費量がGDPの単位当たり16%削減されるまでエネルギー効率を高めることである。これは、消費者が電力使用について教育を受けられるように、さまざまな消費者教育プログラムとスマートメーターアプリを導入することで達成される。 [ 7 ] 第12次5カ年計画では、電圧変動を減らし電力品質を改善して電力効率を高めるために、スマート変電所とスマート制御アルゴリズムの設置も検討されている。[ 7 ] 2つ目の取り組みは、石炭火力発電所から発生する汚染を削減することです。中国は石炭火力発電所からの排出に対処するため、クリーンコールテクノロジー(CCT)に多額の投資を行ってきた。[ 7 ]中国はすべての新しい発電所にCCTを導入し、汚染の大きい古い発電所を閉鎖している。[ 10 ]
中国は現行の5カ年計画の一環として、広域監視システム(WAMS)を構築しており、2012年までに300メガワット以上のすべての発電機と500キロボルト以上のすべての変電所にPMUセンサーを設置する計画です。すべての発電と送電は国家によって厳しく管理されているため、基準とコンプライアンスのプロセスは迅速に進められます。同じ中国メーカーの同じPMUと、国家が指定した同じ規格に適合した安定器を使用するという要件は厳格に遵守されています。すべての通信はプライベートネットワークを使用したブロードバンド経由で行われるため、データは大きな遅延なく制御センターに送られます。[ 11 ]
韓国政府は、済州島において、業界の主要企業と共同で6,500万ドル規模の実証プログラムを開始しました。このプログラムは、6,000世帯を対象とした完全統合型スマートグリッドシステムで構成され、風力発電所と4本の配電線も含まれています。これは、韓国が環境に配慮した未来に向けてどれほど真剣に取り組んでいるかを示すものです。
韓国は、2030年までに総エネルギー消費量を3%削減し、総電力消費量を10%削減する計画です。また、この目標達成までに温室効果ガス排出量を4,100万トン削減する計画です。政府は、2030年までに全国規模でスマートグリッドの導入を実施すると発表しました。
2010年1月、韓国はスマートグリッド技術の共同開発および試験を行うためイリノイ州と協定を結び、世界のスマートグリッド分野での足掛かりを得るための取り組みで大きな一歩を踏み出した。両者は済州島の施設でスマートグリッド技術を作るためのパイロットプログラムを立ち上げるため、イリノイ州商務省と了解覚書を締結した。計画によると、この協力を通じて開発され、商用化が可能と判断された技術は、イリノイ州と韓国の各都市で展開される。両者は済州島でスマートグリッドのビジネスモデルを立ち上げ、その後ソウルとシカゴに適用することで合意した。韓国電気技術研究院とその他の関連地元のセンターはイリノイ州のアルゴンヌ国立研究所およびシカゴ大学と協力し、技術の試験および開発を行う予定である。
今後3年間の具体的な協力計画を策定するため、共同協力委員会が設置される。韓国政府は、2030年までに国内のスマートグリッド整備を完了し、電気自動車用充電ステーションを2万7000カ所以上増設することを目指している。ロードマップによると、総額27兆5000億ウォンが投入される。政府は、中核技術、新市場、新インフラの開発、そして企業からの自発的な投資誘致を通じて、この取り組みを推進していく予定だ。
オーストラリア政府はスマートグリッドに1億ドルを投資することを約束している。[ 12 ] 連邦政府は2009年にスマートグリッド技術を研究するための提案を募集し、2010年6月に優勝チームが発表された。顧客の認識とエネルギー使用への関与を高め、分散型需要管理と分散型発電管理を確立することを目的としたこの研究は、2010年夏に開始される。オーストラリアでスマートグリッドを研究するための連邦政府後援コンソーシアムの主導公益企業として発表されたEnergyAustraliaは、パートナーのIBM、サンフランシスコに拠点を置くエネルギーソフトウェア会社のGrid Net、およびGE Energyとともに、ニューサウスウェールズ州の5か所にスマートグリッドを構築する。WiMAXベースのスマートグリッドは、変電所自動化やプラグインハイブリッド電気自動車(PEV)などのアプリケーションをサポートし、最終的には5万台のスマートメーターと1万5000台の家庭内デバイス(IHD)もサポートする。
オーストラリアでは、電力配電事業者に分散型発電装置をタイムリーに接続するためのサービスレベル義務がないため、スマートグリッドの導入が妨げられている。[ 13 ]
スマートグリッド技術の開発は、欧州技術プラットフォーム(ETP)イニシアチブの一部であり、スマートグリッド技術プラットフォームと呼ばれています。[ 14 ]未来の電力網のためのスマートグリッド欧州技術プラットフォームは2005年に活動を開始しました。その目的は、2020年以降を見据えた欧州電力網の発展ビジョンを策定し、推進することです。[ 15 ]
現在導入が始まっているスマートグリッドの概念は、2006年に欧州スマートグリッド技術プラットフォームによって開発されました。この概念は、電力網が接続されたすべてのユーザー(発電者、消費者、そしてその両方)の行動をインテリジェントに統合し、持続可能で経済的かつ安全な電力供給を効率的に提供するというものです。欧州技術プラットフォームは、スマートグリッドが革新的な製品とサービス、そしてインテリジェントな監視、制御、通信、そして自己修復技術を組み合わせることで、以下のことを実現すると定義しています。
EUは、費用便益分析で肯定的な結果が示された地域では、2020年までに現在の電力メーターの80%をスマートメーターに置き換えることを目指しています。[ 17 ]このスマートメーターとスマートグリッドの導入により、EUの排出量を最大9%削減し、年間の家庭のエネルギー消費量を同程度削減することができます。
2016年11月30日、欧州委員会は、すべての消費者が供給業者にスマートメーターの設置を要求する権利を持つべきとする提案を発表しました。スマートメーターは、様々な機能を通じて、消費者がエネルギー市場のデジタル化の進展による恩恵を享受できるようにする必要があります。また、消費者は動的な電力価格契約にもアクセスできる必要があります。[ 18 ] 2014年の欧州委員会によるスマートメーター導入に関する報告書では、以下の点が指摘されています 。
スマートグリッドフォーラムは、スマートテクノロジーによってエネルギー消費者がエネルギー使用量や料金をより適切に管理できるようになり、供給の安定性が向上し、二酸化炭素排出量も削減できると指摘しました。さらに、スマートグリッドを通常のテクノロジーと統合することで、2050年までに最大120億ポンドの節約が可能になり、9,000人の雇用が創出され、50億ポンド規模の輸出市場が創出されるとの見通しを示しました。[ 19 ]
スマートグリッドへの移行を完了するため、英国は2015年から2020年にかけて2,600万世帯に5,300万台のスマートメーターを展開する計画である。[ 20 ] 2010年から2015年にかけてキャメロン=クレッグ連立政権下でエネルギー・気候変動省が開始し、現在はビジネス・エネルギー・産業戦略省とガス・電力市場局の管轄となっているスマートメーターの展開には110億ポンドの費用がかかると推定され、英国経済に67億ポンドの純利益をもたらす。Smart Energy UKは、スマートメーターの展開に関与する6つの利害関係者の異なる役割を特定している。
スマートグリッドへの支援は、2007年のエネルギー独立安全保障法の成立により連邦政策となった。[ 22 ]この法律(タイトル13)は、2008年から2012年まで毎年1億ドルの資金提供を定め、州、公益事業会社、消費者にスマートグリッド機能を構築するためのマッチングプログラムを確立し、需要反応の利点を評価し、必要なプロトコル標準を勧告するためのグリッド近代化委員会を設立した。[ 23 ] 2007年のエネルギー独立安全保障法は、米国国立標準技術研究所にスマートグリッド標準の開発を調整するよう指示し、その後、FERCが公式の規則制定を通じて公布する。[ 24 ]
スマート グリッドは、2009 年のアメリカ復興・再投資法の成立により、スマート グリッドの構築に 110 億ドルが割り当てられ、さらなる支援を受けました。
ブラジルのスマートグリッドへの取り組みは、主に発電源の多様化と電力網インフラの強化に重点を置いてきました。その背後には3つの原動力があります。最初の原動力は、過去20年間の電力需要の大幅な増加であり、今後もこの傾向が続くと予測されています。[ 25 ] [ 26 ]ブラジルは増大する電力需要に対応するために多大な努力を払っており、それがスマートグリッド政策の決定に大きく影響しています。2つ目の原動力は、現在の水力発電への過剰な依存です。ブラジルは水力発電に大きく依存しているため、干ばつの時期に電力供給が不足しやすくなります。ブラジルのスマートグリッド政策アジェンダは、他の発電源の開発を奨励することでこの問題に対処しようとしています。3つ目の原動力は、ブラジルの非技術的損失が高いことです。[ 27 ]ブラジルは、これらの損失を減らすために最新のスマートグリッド技術を実装したいと考えています。
ブラジルは、さまざまな発電源についてエネルギーオークションを実施することで、発電の多様化に力を入れている。バイオマスは、ブラジルが発電ミックスの多様化に投資している電源の 1 つである。バイオマスは現在、ブラジルで 3 番目に大きな発電源である。[ 25 ]ブラジルでは、特にサトウキビなどの農業が盛んで、バイオマスのピーク発電シーズンが水力発電の谷間のシーズンとよく相関するため、バイオマスは好ましい電源である。[ 28 ] ブラジルは 2012 年に、地元の配電会社が 10 年間にわたり毎年少なくとも 2 GW のバイオマス発電を取得することを義務付ける新しい改正を導入した。[ 29 ] バイオマス発電への投資を奨励することに加えて、ブラジルは風力発電も推進している。バイオマス発電と同様に、風力もピーク発電シーズンが水力発電の谷間のシーズンと相関するため、好ましい電源である。風力発電の潜在能力は 143.5 GW と推定されている。[ 28 ]ブラジルは2009年に風力エネルギーの入札を開始し、11GWの設備容量を見込んでいる。[ 30 ] 2013年からは太陽光発電の入札も開始された。[ 31 ]ブラジルの太陽光市場は風力やバイオマスの市場に比べてはるかに小さいが、政府の支援を受けて成長している。
ブラジルは発電設備の拡張に加え、スマートメーターの大規模な導入も計画している。2012年、ブラジル電力規制当局は、すべての新規住宅および農村部の消費者にスマートメーターを配備することを義務付ける法令を制定した。スマートグリッドを希望する既存の顧客は、申請することができる。[ 32 ] Green Tech Mediaは、2030年までに2,700万台のスマートメーターが設置されると推定している。[ 33 ]ブラジルは、スマートメーターの設置によって非技術的損失の削減が期待されている。[ 34 ]
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