自然を利用とした発電として環境に優しく、月々の光熱費を抑えることも可能な住宅用太陽光発電。余剰分の電気を売ることもできるので、導入を検討している家庭も多いかもしれません。しかし、電圧抑制により売電量が減るかもしれないと聞いて、本当にメリットがあるのかどうか不安に思っている人もいるのではないでしょうか。この記事では太陽光発電における電圧抑制の必要性と、その対策法について解説します。
電力送電の仕組みを知ろう
“私たちが日々使用している電気は、各地の発電所で作られています。しかし、一般的な家庭用の電圧が100Vであるのに対して、発電所で作る電気はもっと高い電圧を有しているので、そのままでは使用できません。電気は、発電所からの送電中に変電所を経由し、適切な電圧に変電されたうえで、工場や企業、そして家庭などへ送り届けられるのです。
発電所で作られた電気は、送電線に送り出されるときに27万5000～50万Vの電圧を持ちます。そうした電気は超高圧変電所や1次変電所において、6万6000～15万4000Vの電圧に変電されます。その一部は大規模な工場や鉄道会社、企業内の変電設備のように、高い電圧を利用した電気を使用する施設などへ届けられるのです。
一方、こうした施設以外に電気を送るために、中間変電所を経て2万2000Vまで電圧が落とされた電気は、工場やコンビナートへ送電されます。さらに、中間変電所の電気は配電変電所へ送られて6600Vに変電されると、大規模なビルや中規模の工場、そして街中を結ぶ電線に送電されるのです。
電気を家庭で利用するためには、電柱に設置された柱上変圧器を用います。トランスとも呼ばれるこの機器によって、ようやく電圧が100Vもしくは200Vへ変電されると、一般住宅でも電気が使用できるようになるのです。”
太陽光発電における電圧抑制の必要性
“電圧抑制とは、住宅用太陽光発電での電圧と、電線中の電圧のバランスの関係により、結果として売電量が減少してしまう状態のことを指します。実は、電圧抑制とは法律を遵守するために必要なものなのです。
家庭用の太陽光発電も発電所のひとつであるため、その設置に関しては、電気事業の運用や規制などについて定めた電気事業法を遵守しなければなりません。この電気事業法に基づき、電柱から住宅に引き込む電線と太陽光発電の電線を結ぶ接続点は、電圧が95～107Vの範囲に保たれている必要があります。住宅用太陽光発電にはパワーコンディショナーと呼ばれる機器が接続されており、これが適法範囲の電圧となるように調整を行っているのです。
パワーコンディショナーは、住宅の電気消費量と発電量のバランスを調整しながら適法範囲の電圧を保ち、発電した電気を電線へ送り出して売電できる量の電気を作ります。電気は電圧が高いところから低いところへ流れるので、電力を電線に送り売電量を作るためには、電線の電圧よりも住宅用太陽光発電の電圧のほうが高い必要があるのです。しかし、住宅用太陽光発電の電圧が上昇し続けると、接続点の電圧が適法範囲を超えてしまうことになるでしょう。こうした違法状態を防ぐために、パワーコンディショナーは電圧を調整する働きを持っています。”
電圧が抑制される原因1：電線内の電圧が高い
“電圧抑制が生じる原因のひとつは、太陽光発電の電圧よりも、住宅に引き込んだ電線内の電圧のほうが高い場合にあります。通常、住宅に引き込んだ電線内の交流電気は、平均して100Vです。しかし、電圧を常に一定の数値に保つことは難しいため、電気事業法により101Vの上下6Vの範囲、つまり95～107Vの範囲で維持することが認められているのです。実際には電柱に設置されたトランスがこの維持や調整を担当。太陽光発電による電気もまた、パワーコンディショナーによって同じく電圧が適法範囲となるように設定されています。
そして、電圧が一定の値を保つことなく、電線側の電圧が太陽光発電の電圧を超えることによって、電気抑制が生じます。電気事業法では、厳密には30分間における電圧の平均値が適法範囲に収まっていれば問題ありません。そのため、一時的に電線側の電圧がこの範囲を超えることにより、太陽光発電が電気を送り出せなくなることもあります。しかし、電線内の電圧が適法範囲の上限である107V近くを維持した状態が続くと、電圧抑制により売電量が著しく減少するため、思うような収益を上げられなくなってしまうのです。
なお、電線内の電圧が上昇する理由として、近隣に大規模な工業施設や商業施設などがあるケースが挙げられます。このような施設では多くの電気を消費するので、電力会社はその地域に対して高い電圧をかけて電気を送っていることがあるのです。施設が稼働している状態であれば問題はないのですが、休日などで施設内の電気使用量が減少すると、使用されない分だけ電線内の電圧が高くなってしまうことがあります。
また、近隣で多くの家庭が住宅用太陽光発電を使用することにより、電線内の電圧が上昇するケースも。どの住宅用太陽光発電も同じようなタイミングで売電量を増加させるので、その地域の電気が一時的に余ったような状態になることがあります。この状態もまた、電線内の電圧を高くしてしまうのです。なお、このケースでは電柱に設置したトランスから離れていればいるほど、電圧抑制が起こりやすくなります。トランスに近い住宅が太陽光発電で売電を行うと、その分だけ電圧が高くなるためです。”
電圧が抑制される原因2：住宅の配線の問題
“電圧抑制が起こるもうひとつの原因として、住宅の配線が問題となっている場合があります。これは、電気を通す配線ケーブルの断面積や長さが、電気抵抗に影響するためです。
配線ケーブルは長ければ長いほど、また断面積が小さければ小さいほど、電気抵抗が大きくなり、電圧が上昇します。そのため、仮に接続点の電圧が太陽光発電の電圧より小さかったとしても、パワーコンディショナーを結ぶ配線ケーブル中で電圧が上昇することがあるのです。その結果、パワーコンディショナーの電圧抑制機能が働いてしまうことになります。”
電圧抑制のデメリット
“太陽光発電における電圧抑制の最大のデメリットは、やはり売電量が少なくなってしまうことでしょう。当然、売電量が少なくなればなるほど、電気の売却益は減少します。したがって、できるだけ電圧抑制を起こさないような対策を講じることが、デメリットを解消する近道です。
もちろん、工場施設や商業施設の電気使用といったように、環境的な要因で一時的に電圧抑制が生じるのはやむを得ないといえます。しかし、そういった要因がないにもかかわらず、恒常的に電線中の電圧が上昇しているのであれば、太陽光発電の設置業者へ相談し、問題を特定するのがよいでしょう。”
電圧抑制されているかを確認する方法
電圧抑制が生じているかどうかを確認する一般的な方法は、パワーコンディショナーの確認です。パワーコンディショナーには、電圧抑制が生じていることを知らせるランプやエラー表示機能が付いています。また、太陽光発電の発電モニターでも確認が可能です。発電モニターの種類によっては、電圧抑制が発生している時間帯を表示させる機能が付いているものもあります。できればこうした機器を活用し、売電量が減少していないかどうかを常にチェックしておくことが大切です。
電圧抑制の対策方法1：電線内の電圧が高い場合
“電線内の電圧が高く、恒常的に電圧抑制が生じる場合は、設置業者へパワーコンディショナーの設定変更を依頼することによって、電圧抑制の発生を抑えることが可能です。通常、パワーコンディショナーの最大電圧は適法範囲の上限である107Vに設定されているので、設置業者を通じてこの上限を超えた電圧が出せるように変更を行います。
ただし、パワーコンディショナーの設定変更は電気事業法に抵触しないようにする必要があるので、これを勝手に行うことはできません。そのため、変更を行う場合は必ず設置業者もしくは電力会社へ依頼する必要があります。また、家庭内で使用する電気機器が100Vの電圧に対応したものである場合、これに高い電圧をかけた電気を通すと故障の原因になる可能性もあるので、注意しましょう。
住宅へ引き込んだ電線がトランスから遠く離れている場合は、新たにトランスを設置することで電圧抑制を解消できることもあります。ただし、トランスの設置は自己負担になるので注意しましょう。近くにトランスを設置できるような電柱がないときは、新たに電柱を設置する必要があり、この設置費用に関しても自己負担になります。当然ながら、設置に付随する工事等の諸経費についても同様です。
なお、電線内の電圧上昇については、住んでいる地域の環境に影響される部分もあります。そのため、太陽光発電の導入を急いでおらず、現在の持ち家にこだわらないのであれば、設置効果の高い地域へ引っ越してみるというのもひとつでしょう。周りに工業施設や太陽光発電を導入している住宅が少なく、最初からトランスが近くにあるような場所ならば、自己負担を減らすことも可能です。パワーコンディショナーの調整や、トランスの設置に関して後から悩む必要もありません。もちろん、そうした場所が実際に太陽光発電に適しているかどうかについては、設置業者へ相談してみるのが最適です。”
電圧抑制の対策方法2：住宅の配線が問題の場合
“電圧抑制が発生する原因が住宅の配線にある場合は、この配線を見直しましょう。細くて長い配線ケーブルは、配線内における電圧上昇の原因になります。また、既設の配線が各機器や接続点を最短距離で結んでいなかったり、余剰分が巻いた状態になっていたりすると、電気抵抗が上昇し、電圧が高くなりがちです。
こうした原因を解消するためには、短くて太い配線ケーブルをできるだけ短い距離でつなぐようにすることが大切です。もちろん、配線ケーブルの調達や敷設については自己負担になります。したがって、これから太陽光発電の導入を検討する場合は、配線ケーブルが最短となるように、あらかじめ太陽光パネルの設置場所などについても考慮しておくのがよいでしょう。設置業者には前もってその旨を相談しておくと、最適なプランを提案してくれるはずです。”
出力抑制のルール1：360時間ルール
“出力抑制とは、電力の需要と供給のバランスを一定に保つために、電力会社が太陽光発電事業者からの送電を抑制する制度のことです。これは、安定した電気を供給するためにとても大切な制度だといえます。電力需要と供給のバランスが一致していないと、供給される電気の周波数に影響が生じてしまい、さまざまな不具合を引き起こしてしまうのです。
電力供給量が需要量を著しく上回ると、電気の周波数は上昇します。周波数の上昇は発電設備に大きな負担をかけるので、場合によっては設備の故障を引き起こし、大規模停電につながる恐れがあるのです。一方、電気供給量が需要量を著しく下回った場合、電気の周波数は低下し、電気を使用して動く機器のパフォーマンスが思うように出ない原因となります。時計が正確な時間を刻まなくなったり、モーターの回転数が低下したりするので、場合によっては生活への影響が出ることになるでしょう。こうした不具合を防ぐために、これまでは30日を上限として送電を抑制するルールが定められていました。
その後、法律の改正に伴い、電力会社は太陽光発電事業者に対して360時間ルールという時間単位のルールを設けて、出力抑制を行っています。360時間ルールとは、電力会社が無補償で発電を抑制することができる上限を、年間360時間に定めたルールのことです。この時間内で実施された出力抑制に対して、電力会社は太陽光発電事業者へ損失を補償する義務を負いません。
また、電力会社の接続可能量を超えて太陽光発電の申し込みがあった場合、指定電気事業者制度に基づく指定ルールを適用することができます。この指定ルールは360時間ルールとは異なり、無補償で出力を抑制する期間に上限がありません。大手電力会社のうち、2018年8月の時点で指定ルールを適用しているのは、北陸電力、中国電力、四国電力、北海道電力、東北電力、九州電力の6社です。”
出力抑制のルール2：遠隔出力抑制の義務化
“送電の出力抑制は、自動的に行われます。自動的に、なおかつ時間単位で細かく抑制するために、太陽光発電事業者は遠隔出力抑制のためのシステム導入が義務づけられているのです。導入するシステムでは、電力会社から出力制御のスケジュールを取得し、パワーコンディショナーの出力を調整します。システムの導入については、太陽光発電事業者が自己負担しなくてはなりません。
手動ではなくシステムによる出力抑制を自動化する背景には、太陽光発電が自然を利用しているという点にあります。燃料さえあれば安定的な電力を供給できる発電所とは異なり、風力発電や太陽光発電は天候によって発電量が左右されるものです。たとえば局所的に太陽光が強くなった場合、発電量は一時的に増大するでしょう。しかし、これにより電力供給が過剰になったとしても、太陽光を手動で完全に防ぐことはできません。
また、太陽光発電による発電量は時期によっても左右されます。ソーラーパネルは夏のような高温にはむしろ弱く、発電効率が低下します。もちろん、日照時間が短いと、それだけ太陽光を受け取れなくなってしまうことに。気温がそれほど高くなく、日照時間が長い季節である3～5月ごろが、最も太陽光発電の発電量が増える時期です。特に5月は気温も穏やかであり、暖房や冷房のように電力を消費する機器があまり使われない時期のため、自然と電気供給量が上昇します。したがって、出力制御が起こりやすい時期でもあるといるでしょう。あらゆる自然条件に対して、どの事業者に対しても公平に抑制を行うために、システムによる自動化で供給の調整を行う必要があるのです。
なお、出力抑制ルールに基づき抑制が行われる発電所には優先順位があり、火力発電所やバイオマス燃料を使用する発電所が優先的に抑制を受けることになります。これは優先順位の高い発電所ほど、ある程度容易に発電出力を調整できるためです。ただし、天変地異などにより著しく供給と需要のバランスが崩れた場合、優先順位に基づき太陽光発電を含めて抑制を受けることは十分に想定されるので、注意しましょう。”
出力抑制のルール3：住宅用太陽光発電も電力抑制の対象
“これまで出力抑制の対象となる発電所は、500kW以上の発電容量を持つ大規模な太陽光発電所に限られていました。しかし、2015年からは、500kW未満の太陽光発電も出力抑制の対象となっています。具体的には、10～500kW未満の発電容量を持つ個人もしくは中小企業が扱うことの多い発電所、そして主に住宅用で設置される10kW未満の家庭用太陽光発電所も対象です。
大規模な太陽光発電所に比べると、住宅用太陽光発電は発電量が少なく、なおかつ自家消費しなかった余剰分のみを売電します。そのため、住宅用太陽光発電が実際に電力抑制を受ける確率は低いとされています。もちろん、たとえ家庭用といえども、10kWを超えるような発電容量を持つ太陽光発電所を持ち、多くの余剰分を売電する場合は、注意が必要です。出力抑制のルールは、太陽光発電の接続申し込みをした電力会社によって異なります。
こうした出力抑制ルールはあくまで適切な電力供給を目的としたものであり、決して太陽光発電の設置を妨げるものではありません。また、電力の過剰供給を抑制することは停電のリスクを回避するだけではなく、多くの太陽光発電やその事業者を受け入れる機会を増やすことにもつながります。むしろ、太陽光発電により売電を行うことができるのは、出力抑制ルールによる管理があるから、ともいえるのです。”
電力会社ごとの抑制ルール1：東京電力：中部電力：関西電力
東京電力、中部電力、および関西電力の3社は、同一の出力抑制ルールを設定しています。発電容量が10～50kWの太陽光発電は出力抑制ルールの対象外です。一方、発電容量が50kW以上の太陽光発電に対しては、360時間ルールを適用しています。ただし、2015年4月以前に電力会社へ接続申し込みをした分については、出力抑制ルールの対象外です。
電力会社ごとの抑制ルール2：北陸電力
北陸電力では発電容量が10kW未満を含む全ての太陽光発電について、2017年1月24日以降に接続申し込みを行った分については、指定ルールが適用されます。なお、2015年4月1日以降の接続申し込みについては360時間ルールが適用、それより前の接続申し込みについては出力制御の対象外です。
電力会社ごとの抑制ルール3：中国電力
中国電力では発電容量が10kW未満、および10～50kW未満の太陽光発電が接続申し込みを行った場合、これまでは360時間ルールが適用されてきました。しかし、太陽光発電の接続量が可能量を超えたことに伴い、2018年8月12日から制限時間の上限を設けない指定ルールが適用されています。なお、2015年4月1日以前に接続申し込みのあった分については、抑制ルールの対象外です。
電力会社ごとの抑制ルール4：四国電力
四国電力では発電容量が10kW未満を含む全ての太陽光発電に対して、2016年1月25日以降に接続申し込みを行う分については指定ルールの適用を受けます。なお、10kW未満の太陽光発電の場合、2015年4月1日から2016年1月22日までに申し込みがあった分については、適用される抑制ルールは360時間ルールです。また、2015年4月1日より前に申し込みがあった分については抑制ルールの対象外です。
電力会社ごとの抑制ルール5：沖縄電力
沖縄電力では発電容量が10kW未満の太陽光発電について、2015年4月1日以降に接続申し込みがあった案件については360時間ルールを適用しています。なお、太陽光発電の接続可能量が超えた後に申し込みがあった分については、指定ルールが適用される予定です。また、2015年4月1日より前に申し込みがあった分については、抑制ルールの対象外となっています。
電力会社ごとの抑制ルール6：北海道電力：東北電力：九州電力
北海道電力、東北電力、九州電力の3社は、同一の抑制ルールを運用しているのが特徴です。3社に対して、2015年4月1日以降に発電容量が10kW未満の太陽光発電の接続申し込みを行った案件は、指定ルールが適用されます。なお、2015年4月1日より前に申し込みのあった分については、抑制ルールの対象外です。
まとめ
“電圧抑制が恒常的に続けば続くほど、余剰売電ができなくなります。せっかく太陽光発電を導入したにもかかわらず、不利益が生じてしまうことになるので、できる範囲で対策を講じたいものです。また、出力抑制ルールは住宅用太陽光発電への影響は少ないとされていますが、実際に抑制が行われた場合、どのような影響を及ぼすかについては不透明な部分もあります。
特に、電圧抑制に関してはできるだけ不利益が生じないよう、日頃から電圧抑制が生じていないかどうかをパワーコンディショナーなどで確認することが大切です。恒常的に電圧抑制が生じている場合は、改善点に対して対策を講じることで、不利益を減らすことができます。
ただし、電圧抑制の対策に関しては、どれも自己負担によるものが多いものです。結果的に自己負担額が大きくなってしまっては元も子もありません。そのため、将来的な損失額とのバランスも考慮しながら、設置業者に見積もりを出してもらうことが大切です。近くに相談できる業者がいない場合は、愛知県に本社を置くヒラソルに依頼してみるのもよいでしょう。全国における太陽光発電の施工を対応しているので、電圧抑制に関しても安心して相談することができます。”
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