出版社内容情報
エネルギー等の諸分野での規制緩和と自由化が世界各国において進められており，とりわけ，米国での競争的電力市場の創設，英国での完全電力自由化への移行，さらにEU諸国の電力自由市場の統合が，わが国の電気事業のあり方にも大きな影響を与えた。1997年7月に，電気事業審議会基本政策部会から，日本型電力小売自由化と言うべき「部分自由化」が打ちだされ，1995年12月に施行された卸電気事業の自由化と相俟って，大口需要家は，従来の区域内電気事業者のみならず，区域内外の新規発電事業者及び電気事業者からの電力購入が可能となり，また，電力供給に参入しようとする事業者にとっては自社保有の発電設備以外の他発電事業者や区域内外の電気事業者からの電源調達も可能となるなど選択の自由度が向上した。さらに，小売り託送および料金設定ルールが明示され，2000年3月より，我が国においても競争原理に基づく電力市場自由化の本格的潮流が動きだしている。今後は，新たな環境下における電気事業の経営効率の向上，供給信頼度の確保のための電力設備形成及び公平性のある系統運用と送電サービスの確立が求められている。 このような電力自由化の流れの中で，建設期間が短く，需要地に近接して設置が可能であり送電ネットワークへの負担が軽く，またクリーンで地球温暖化の防止に貢献することから，天然ガスコジェネレーション，マイクロタービンや燃料電池などの新エネルギー利用技術及び風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー利用発電といった分散電源が注目を集めている。総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会（2001年5月）においては，2010年度における供給サイドの新エネルギー導入見通し（現行対策維持ケース）は，原油換算で約878万Klであり，1次エネルギー総供給に占める割合は，1.4％にとどまると見込まれている。これをふまえ官民の最大限の努力を前提とした新エネルギー導入見通し（目標ケース）では，石油換算で1,910万Klとなり，この場合の1次エネルギー総供給に占める割合は，3.2％になることが期待されている。新エネルギー（再生可能エネルギー）による電力の導入促進のための法的措置による諸般の制度の整備と並んで，このような新エネルギー利用の分散電源が電力系統に導入されるにあったては，系統の計画・運用への影響評価，系統連系時の接続技術要件と保護システムの整備，系統周波数，電圧，高潮波などの電力品質の管理と制御に関する技術開発が重要となっている。 一方，電力自由化に伴う電力系統運用に係わる懸念も指摘されている。規制緩和が進展するなかアメリカ西部地域の大停電事故（1994年12月，1996年7月，1996年8月），マレーシアの全系崩壊（1996年8月），ニュージランド北島の長期間停電（1998年1月）など電力系統支障が多発している。これは電力自由化により送電ネットワークはコモンキャリア化され，多くの市場参加者間の複雑な電力取引によりネットワーク運用に歪みが生じ，電力潮流が混雑（過負荷）状態に陥ったことが原因といわれている。これらの対応として，送電可能容量の算定と評価，系統安定度，電圧安定性，事故波及防止などの供給信頼性確保に係わる技術開発，パワーエレ機器による送電可能容量の向上技術が求められている。 また，アメリカで他州に先駆けて電力自由化に踏み切ったカリフォルニア州は，電力危機に襲われている。州の四割にあたる千三百万人が利用している最大手電力会社パシフィック・ガス＆エレクトリック（PG＆E）が経営難による資金不足から十分な電力の調達ができず，広い範囲で計画停電を実施せざるを得なくなり，ついには倒産にいたった。エネルギー分野への競争導入の旗の下に規制緩和がすすめられ，同州の電力会社は発電と送電部門が分離され，電力は卸電力取引所（PX）から調達することが義務付けられて，そこから電力を購入して企業や一般消費者に送電・販売するという仕組みとなった。同州では，厳しい環境規制と不透明な電力需要動向のもとでコストのかかる発電設備の新設はここ十年まったく行われていなかった。この状況において，シリコンバレーに代表されるIT産業の急成長，人口の急増加さらには豪雨，寒波，猛暑といった異常気象などの複数の要因が重なって電力需要が急増加し，電力供給力不足に陥り電力価格が暴騰したことがこの危機の第一要因と考えられている。しかし，始まったばかりの自由電力市場の中で，発電事業者がより高く電力を売ろうと供給調整や価格調整をはかったのではないかとの意見，あるいは前日入札型スポット市場，強制的な発電設備の売却命令，ストランデッドコスト回収までの決済価格へのプライスキャップ制などの市場メカニズムの未熟さに起因するといった見方もある。これらの対応としては，供給信頼度監視機構の見直し，その維持のための送配電設備計画手法の確立，需給運用と設備補修計画の策定，信頼度解析ソフトウェア技術の開発，双方向情報通信技術の開発の重要性が認識されている。 我が国の電気事業体制のあり方に関しては，2000年3月の部分自由化の効果を3年に渡って検証し，さらなる自由化を進めるか否かを決定することとなっている。しかし，電力市場の自由化は，従来の供給体制，エネルギー事情，国際あるいは地域間連系構造，供給信頼性及び安定運用に対する需要家の要望等の国情によりその選択するべき道も大きく異なる。我が国の電力事業は，世界でも最も良質で信頼性の高い電力を安定に供給してきていることから，今後の電力自由化の方向は，他国を模倣することなく，我が国電気事業の特性に則した独自の最適選択をすることが望まれる。 本書においては，電力自由化という新環境下において電気事業の経営効率の向上と供給信頼度の確保のための重要ソフト及びハード技術：電力市場のための基礎経済理論(第二章 岡田健司)，送電サービスと送電料金設定理論(第三章 浅野浩志)，短期限界費用と最適潮流計算(第四章 久保川淳司)，系統維持運用・制御とアンシラリーサービス(第五章 栗原郁夫，岡田健司)，安定度評価と固有値解析(第六章 的場誠一)，供給信頼度評価と電力設備形成(第七章 陳洛南)，電力系統の運用・解析支援シミュレーション技術(第八章 中西要祐)，分散電源連系と電圧管理技術(第九章 福山良和)，分散型電源系統連系と単独運転検出技術(第十章 舟橋俊久)，新エネルギー導入と可変速回転機器技術(第十一章 小柳薫)，電力品質維持とパワーエレクトロニクス(第十二章 荒井純一)，新エネルギー利用と分散電源（第十三章 藤田吾郎），分散電源の系統計画への影響評価(第十四章 新村隆英)について述べる。本書において紹介する各種の先端技術が，廉価で信頼性の高い電力を安定的に供給できる電気事業及び電力系統の構築の一助となることを期待している。2001年8月
監修 横山隆一
第1章 電力自由化動向と技術課題
1.1 電力自由化の背景と供給形態の変遷
1.1.1 電力自由化の背景
1.1.2 電力自由化の世界的潮流と供給形態
1.1.3 資本所有形態による電力供給事業体系の分類
1.1.4 垂直統合型と水平分割型による電力供給事業体系の分類
1.1.5 競争導入による電力供給形態の変遷
1.2 イギリスにおける電力自由化の動向
1.2.1 電気事業の民営化と完全競争型供給体系
1.2.2 プール市場の設立と電力取引の手順
1.2.3 プール市場での電力取引の構造
1.2.4 競争導入後の電気事業への影響
1.2.5 完全自由化へ向けての今後の動向
1.3 アメリカにおける電力自由化の動向
1.3.1 アメリカにおける電力自由化の経緯
1.3.2 FERC Order No.888とNo.889による電力自由化の促進
1.3.3 ISO設立による電気事業再編
1.3.4 カリフォルニア州のハイブリッド型電力取引形態
1.3.5 送電線情報システムの設置
1.4 欧州連合（EU）における電力自由化の動向
1.4.1 EU電力市場自由化指令の背景
1.4.2 EU委員会の電力市場自由化の提案
1.4.3 自由化電力市場の選択制
1.4.4 送電事業の機能分離
1.4.5 EU域内電力市場構想と加盟国の対応
1.4.6 今後の課題
参考文献
第2章 電力市場のための基礎経済理論
2.1 電力産業の概要
2.1.1 電力供給体制と電力系統の特徴
2.1.2 電力産業における自然独占性と規制の根拠
2.2 需要と供給の経済的な考え方
2.2.1 基本的な経済問題
2.2.2 需要曲線の基本的な性質
2.2.3 供給関数と費用概念
2.3 完全競争市場での供給均衡と社会厚生
2.3.1 市場構造の特徴
2.3.2 完全競争市場における需要均衡
2.3.3 消費者余剰・生産者余剰と社会厚生
2.4 不完全競争市場の特徴
2.4.1 独占市場
2.4.2 独占的競争市場
2.4.3 寡占（および複占）市場
2.5 電力自由化に伴う諸問題
参考文献
第3章 送電サービスと送電料金設定理論
3.1 送電サービスと送電コスト
3.1.1 オープン・アクセスと送電サービス
3.1.2 送電コスト
3.2 送電プライシング手法
3.2.1 総括費用方式と限界費用方式
3.2.2 固定費回収のためのアクセス料金設定
3.2.3 限界費用方式の特徴とノーダルプライシング
3.3 送電線混雑管理と送電利用権の導入
3.3.1 送電線混雑管理
3.3.2 送電線混雑料金
3.3.3 送電利用権の導入
3.4 欧米諸国における送電料金設定方式の動向
3.4.1 イギリスの送電料金
3.4.2 ドイツの送電料金
3.4.3 アメリカの送電料金
3.4.4 北欧の送電料金
3.5 日本の託送料金
3.5.1 託送制度の概要
3.5.2 託送料金体系
3.6 今後の課題
参考文献
第4章 短期限界費用と最適潮流計算
4.1 短期限界費用の算出方法
4.1.1 短期限界費用の定義
4.1.2 直流法潮流計算に基づくノーダルプライスの計算法
4.2 最適潮流計算法の定式化
4.2.1 OPF問題の定式化
4.2.2 目的関数
4.2.3 等式制約
4.2.4 不等式制約
4.3 内点法による最適潮流計算の解法
4.3.1 主双対内点法によるOPFの定式化
4.3.2 主双対内点法のアルゴリズム
4.3.3 主双対内点法によるOPF解法の実行例
4.4 最適潮流計算法の拡張
4.4.1 実行不可能な運用条件に対する最適潮流計算法
4.4.2 電圧安定度を考慮した最適潮流計算法
4.4.3 安定度制約を考慮した最適潮流計算法
4.5 まとめ
参考文献
第5章 系統維持運用・制御とアンシラリーサービス
5.1 電力市場におけるアンシラリーサービスの必要性
5.2 電力系統における系統維持運用・制御の現状
5.2.1 系統維持運用・制御の種類
5.2.2 個別発電事業者／需要家を対象とした系統運用・制御
5.3 アメリカにおけるアンシラリーサービスの考え方と問題点
5.3.1 アメリカにおけるアンシラリーサービスの考え方
5.3.2 カリフォルニア州におけるアンシラリーサービスの実例
参考文献
第6章 安定度評価と固有値解析
6.1 電力系統安定度解析手法と電力自由化におけるその役割
6.1.1 電力系統の安定度
6.1.2 近年の安定度と規制緩和
6.1.3 安定度解析における固有値法の位置づけ
6.2 線形微分方程式の安定性と固有値解析
6.2.1 線形微分方程式の解の固有値による表現
6.2.2 デジタル制御系に対応する固有値解析
6.3 電力系統解析における固有値解析の定式化
6.3.1 電力系統動特性方程式
6.3.2 固有値の数値解析手法
6.4 大規模電力系統における固有値解析手法
6.4.1 大規模電力系統の固有値法の特徴
6.4.2 行列のスパース性を考慮した固有値計算法
6.4.3 固有値計算の効率化
6.4.4 大規模固有値解析の今後の課題
参考文献
第7章 供給信頼度評価と電力設備形成
7.1 供給信頼性と生産コストの評価法
7.1.1 等価負荷持続曲線と信頼性指標
7.1.2 直接たたみ込み法（RCT）による評価
7.1.3 高速フーリエ変換法（FFT）による評価
7.1.4 フーリエ級数近似法（FEA）による評価
7.1.5 グラムシャリエ級数近似法（GCE）による評価
7.1.6 比較
7.2 電力市場における需要家向け信頼度指標とその評価法
7.2.1 需要家向け信頼度指標
7.2.2 モンテカルロ法による評価
7.2.3 高速モンテカルロ法による評価
7.3 多地域電源拡張計画法
7.3.1 多地域電源計画の定式化
7.3.2 下位問題と解法
7.3.3 上位問題と解法
7.3.4 評価
7.4 不確実性を考慮した電源拡張計画法
7.4.1 2-ステッジ統計計画問題の定式化
7.4.2 統計電源計画問題の解法
7.4.3 アルゴリズム
7.4.4 小規模系統の計算と比較
7.4.5 大規模系統の計算と比較
7.4.6 評価
参考文献
第8章 電力系統の運用・解析支援シミュレーション技術
8.1 電力系統のシミュレーション技術
8.1.1 系統解析ソフトウェア
8.1.2 シミュレータ
8.2 電力自由化におけるシミュレーションの課題例
8.2.1 配電系統における分散型電源のシミュレーションの必要性
8.2.2 送電線の利用に対するシミュレーション
8.3 シミュレーションの実例
8.3.1 供給信頼度評価解析支援ソフトウェア：PROMODIV
8.3.2 送電可能容量評価支援ソフトウェア：PSS/E
8.3.3 長周期系統現象評価解析支援シミュレータ：EUROSTAG
8.4 電力系統シミュレーション技術の開発動向
8.4.1 モデルのライブラリー化とシミュレーション結果の可視化技術
8.4.2 リアルタイムシミュレーション技術
8.4.3 統合型シミュレーション技術
8.4.4 独立系（IPP）の導入評価および運用支援技術
8.4.5 緊急時給電指令の公平性の検証技術
参考文献
第9章 分散電源連係と電圧管理技術
9.1 送電系統の電圧安定性解析による管理
9.1.1 連続型潮流計算
9.1.2 P-Vカーブのシナリオ作成
9.1.3 簡単なシミュレーションによる比較
9.2 送電系統の想定事故解析による電圧管理
9.2.1 Look-Ahead法
9.3 配電系統の電圧管理のための高速潮流計算
9.3.1 放射状系統潮流計算
9.4 電圧制御機器の最適整定
9.4.1 最適整定問題の定式化
9.4.2 Reactive Tabu Search（RTS）の概要
9.4.3 最適整定方式
9.4.4 シミュレーションによる検証
9.5 配電系統の電圧制御機器の協調制御
9.5.1 協調制御方式の基礎検討
9.5.2 協調制御システムの概要
9.5.3 シミュレーションによる検証
9.6 まとめ
参考文献
第10章 分散型電源系統連系と単独運転検出技術
10.1 分散型電源系統連系と電力品質
10.1.1 周波数変動
10.1.2 電圧変動
10.1.3 高調波
10.1.4 信頼度
10.2 単独運転検出の必要性
10.2.1 単独運転とは
10.2.2 単独運転の弊害
10.2.3 従来の単独運転検出技術
10.2.4 受動的方式と能動的方式
10.3 単独運転検出技術（受動的方式）
10.3.1 周波数変化率検出方式（ROCOF）
10.3.2 電圧位相シフト検出方式
10.4 単独運転検出技術（能動的方式）
10.4.1 無効電力変動方式
10.4.2 QCモード周波数シフト方式
10.4.3 負荷変動方式
10.4.4 周波数シフト方式
10.4.5 次数間高調波注入方式
10.4.6 その他の能動的方式
10.5 単独運転検出リレーシーケンス
10.5.1 周波数変動量の検出
10.5.2 無効電力変動方式の単独運転検出シーケンス
10.5.3 無効電力変動方式に対する電圧変動低減対策
10.6 今後の課題と将来展望
10.6.1 分散型電源複数台連系時の単独運転検出
10.6.2 誘導発電機を用いた風力発電機の単独運転検出
10.6.3 パワーエレクトロニクス技術や通信網を活用した新しい自律分散型電源の実現可能性
参考文献
第11章 新エネルギー導入と可変速回転機器技術
11.1 新エネルギー導入と可変速技術の応用
11.1.1 新エネルギー電源の系統導入
11.1.2 風力発電の概要と課題
11.1.3 風力発電システムへの可変速技術応用
11.2 可変速揚水発電システムの構造と特徴
11.2.1 夜間揚水運転時における揚水電力調整が可能
11.2.2 系統安定度の向上
11.2.3 発電運転時における運転効率の向上
11.3 可変速揚水発電システムの制御方式
11.3.1 過渡安定度などの短時間領域での解析
11.3.2 周波数応答解析などの長時間領域での解析
11.4 可変速揚水発電システムと系統安定度
11.4.1 可変速機による系統安定度向上効果の解析モデル
11.4.2 可変速機の安定化装置の設計例
11.4.3 設計した安定化装置適用の効果
11.5 可変速回転機器の系統連系装置としての適用研究事例
11.5.1 回転形系統連系装置の構成と特性，モデリング
11.5.2 簡単なモデル系統での系統連系装置の動特性シミュレーション
11.5.3 ウインドファームと系統との連系装置への適用研究事例
参考文献
第12章 電力品質維持とパワーエレクトロニクス
12.1 電力託送と既存送電線の送電能力向上
12.1.1 送電電力
12.1.2 FACTS機器
12.1.3 SSSC
12.1.4 UPFC
12.1.5 TCSC
12.1.6 TCBR
12.1.8 TCPST
12.2 部分系統の運用と制御
12.2.1 自励式直流送電
12.2.2 他励式直流送電
12.2.3 サイリスタスイッチ
12.2.4 限流器
12.3 高調波とアクティブフィルタ
12.3.1 LCRパッシブフィルタ
12.3.2 アクティブフィルタ
12.3.3 組み合わせ型
12.4 電力品質における今後の多様化と課題
参考文献
第13章 新エネルギー利用と分散電源
13.1 概要
13.2 背景
13.2.1 新エネルギーへの転換政策
13.2.2 研究・普及支援体制
13.2.3 電力業界のグリーン制導入
13.2.4 余剰電力の購入
13.2.5 ESCOの成立
13.3 連系方法
13.3.1 分散電源導入への法規整備
13.3.2 連系の要件
13.4 風力発電
13.4.1 開発の背景
13.4.2 標準システム
13.4.3 基本技術
13.4.4 導入事例
13.5 太陽光発電
13.5.1 開発の背景
13.5.2 標準システム
13.5.3 基本技術
13.5.4 導入事例
13.6 コジェネレーションシステム
13.6.1 開発の背景
13.6.2 標準システム
13.6.3 基本技術
13.6.4 開発・導入状況
13.7 燃料電池
13.7.1 開発の背景
13.7.2 標準システム
13.7.3 基本技術
13.7.4 導入事例
13.8 まとめ
13.8.1 そのほかの開発動向
13.8.2 分散型電源の限界
13.8.3 今後の動向
参考文献
第14章 分散電源の系統計画への影響評価
14.1 背景：分散電源の影響評価
14.2 影響評価の指数
14.2.1 最適潮流計算の概要
14.2.2 評価指標
14.3 ファジィ指標による総合評価
14.3.1 送電損失
14.3.2 環境影響
14.3.3 系統混雑度
14.3.4 系統信頼度
14.3.5 電圧分布
14.3.6 総合評価
14.4 適用事例
14.4.1 モデル系統と設定
14.4.2 評価シミュレーション(1)：託送なしの場合
14.4.3 評価シミュレーション(2)：託送がある場合
14.5 考察
参考文献
第15章 電力自由化の今後の展望
15.1 わが国における電力自由化の動向
15.1.1 部分自由化の採用
15.1.2 電力自由化の効果の検証
15.1.3 わが国の小売部分自由化における制度整備
15.2 主要諸国における電力自由化の動向
15.2.1 電力市場統合へ向けての諸国の動向
15.2.2 フランスの電力自由化の動向
15.2.3 北欧諸国の動向
15.2.4 ドイツの動向
15.2.5 イタリアの電力自由化動向
15.2.6 スペインの電力自由化動向
15.2.7 EU区域電力市場統合のための新たな取り組み
15.3 電力市場自由化に伴う諸課題
15.3.1 電力系統の計画・運用における諸課題
15.3.2 送電線開放に伴う諸課題
15.3.3 電気事業の競争への対応
15.4 NERCの送電線混雑解消（TLR）の提案
15.4.1 送電線混雑解消（TLR）の手順提案
15.4.2 混雑解消のための地点別限界価格（LBMP）料金
15.4.3 送電利用権の導入
15.5 送電可能容量の算定と公開
15.5.1 競争的電力取引と送電可能容量算定
15.5.2 送電可能容量の定義
15.5.3 送電可能容量の算定
15.6 補助サービスの必要性と費用回収
15.6.1 補助サービスの必要性
15.6.2 補助サービスの定義
15.6.3 補助サービスの提供項目
15.7 供給信頼度確保のための系統連系運用サービス（IOS）
15.7.1 系統連系運用サービス（IOS）の提案
15.7.2 系統連系運用サービス（IOS）の分類
15.7.3 補助サービスの費用算定
15.8 地域送電機構（RTO）に関する最終規則（Order2000）
15.8.1 地域送電機構（RTO）の提案
15.8.2 地域送電機構（RTO）の特徴と機能
15.8.3 地域送電機構（RTO）の形成動向
参考文献
索引
目次
電力自由化動向と技術課題
電力市場のための基礎経済理論
送電サービスと送電料金設定理論
短期限界費用と最適潮流計算
系統維持運用・制御とアンシラリーサービス
安定度評価と固有値解析
供給信頼度評価と電力設備形成
電力系統の運用・解析支援シミュレーション技術
分散電源連系と電圧管理技術
分散型電源系統連系と単独運転
新エネルギー導入と可変速回転機器技術
電力品質維持とパワーエレクトロニクス
新エネルギー利用と分散電源
分散電源の系統計画へ
電力自由化の今後の展開
著者等紹介
横山隆一［ヨコヤマリュウイチ］
工学博士。東京都立大学大学院工学研究科教授
※書籍に掲載されている著者及び編者、訳者、監修者、イラストレーターなどの紹介情報です。
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