中国気象局は、地球温暖化により気候システムの不確実性が増し、中国では異常高温や異常豪雨がより頻繁に、より激しく発生していると発表した。
産業革命以降、人間の活動によって排出される温室効果ガスは、異常な地球規模の高温や海面上昇を引き起こし、暴風雨、洪水、干ばつなどの異常気象がさまざまな地域で高密度かつ高頻度で発生しています。
世界保健機関（WHO）は、地球温暖化と化石燃料の過剰な燃焼が人類の健康に対する最大の脅威の一つとなっていると指摘しました。熱中症や心血管疾患の脅威だけでなく、気候変動は既知のヒト病原体の50%以上を悪化させる可能性があります。
気候変動は現代人類が直面する重大な課題です。中国は温室効果ガス排出大国として、2020年に「カーボンピークとカーボンニュートラル」の目標を掲げ、国際社会に厳粛な誓約を表明し、大国としての責任と決意を示すとともに、経済構造の転換・高度化を推進し、人間と自然の調和ある共存を推進するという喫緊の課題を浮き彫りにしました。
電力システムの乱流課題
エネルギー分野は、「デュアルカーボン」の実現に向けて最も注目される戦場です。
地球の平均気温が1℃上昇するごとに、石炭は0.3℃以上の上昇を引き起こします。エネルギー革命をさらに推進するには、化石燃料の消費を抑制し、新たなエネルギーシステムの構築を加速させる必要があります。中国は2022年から2023年にかけて、120件を超える「デュアルカーボン」政策を公布し、特に再生可能エネルギーの開発と利用への重点的な支援を強調しました。
中国は政策の強力な推進の下、新エネルギーと再生可能エネルギーの利用において世界最大の国となった。国家エネルギー局のデータによると、2024年上半期の再生可能エネルギー発電の新規設備容量は1億3,400万キロワットで、新規設備容量の88%を占めた。再生可能エネルギー発電量は1兆5,600億キロワット時で、総発電量の約35%を占めた。
より多くの風力発電と太陽光発電が電力網に組み込まれ、人々の生産と生活によりクリーンなグリーン電力をもたらすと同時に、電力網の従来の運用モードにも挑戦を挑んでいます。
従来の電力網の電力供給モードは、瞬時かつ計画的です。電源を入れるということは、誰かが事前にあなたの需要を計算し、同時にどこかで発電していることを意味します。発電所の発電曲線と送電路の送電曲線は、過去のデータに基づいて事前に計画されています。電力需要が急増した場合でも、バックアップ火力発電ユニットを起動することで、需要に間に合うように供給することができ、電力網システムの安全で安定した運用を実現します。
しかし、風力発電や太陽光発電の大量導入により、いつ、どれだけの電力を発電できるかは天候に左右され、計画が難しくなっています。天候が良好な時は、新エネルギーユニットがフル稼働し、大量のグリーン電力を発電しますが、需要が増加しなければ、この電力はインターネットに接続できません。一方、電力需要が高い時は、たまたま雨や曇りがちで、風力タービンが回転せず、太陽光発電パネルが加熱されず、停電問題が発生します。
これまで、甘粛省、新疆ウイグル自治区などの新エネルギー省における風力発電と光発電の放棄は、地域における季節的な電力不足と電力網の供給不足に起因していました。クリーンエネルギーの制御不能性は、電力網の配電網の運用に課題をもたらし、電力システムの運用リスクを増大させます。人々の生産と生活が安定した電力供給に大きく依存している今日、発電量と消費量の不一致は経済と社会に深刻な影響を及ぼします。
新エネルギーの設備容量と実際の発電量には一定の差があり、ユーザーの電力需要と発電所の発電量は「電源追従型」や「動的バランス」を実現できません。「新鮮な」電気は適時に使用または貯蔵する必要があり、これは整然とした電力網の安定運用の必要条件です。この目標を達成するには、気象や過去の発電データを正確に分析し、正確なクリーンエネルギー予測モデルを構築することに加え、エネルギー貯蔵システムや仮想発電所などのツールを通じて電力系統の給電指令の柔軟性を高める必要があります。国は「新エネルギーシステムの計画と建設の加速」を重視しており、エネルギー貯蔵は不可欠な技術です。
新エネルギーシステムにおける「グリーンバンク」
エネルギー革命の下、揚水発電所の重要性はますます高まっています。19世紀後半に誕生したこの技術は、もともと河川の季節的な水資源を調整して発電するために構築されました。その後、工業化の加速と原子力発電所の建設を背景に、急速に発展し、徐々に成熟してきました。
その原理は非常にシンプルです。山頂と麓に2つの貯水池を建設します。夜間や週末になると電力需要が減少し、安価で余剰の電力を使って上流の貯水池に水を汲み上げます。電力消費がピークになると、水を放出して発電することで、電力を時空間的に調整・配分します。
揚水発電は、百年の歴史を持つエネルギー貯蔵技術として、「デュアルカーボン」のプロセスにおいて新たな役割を担っています。太陽光発電や風力発電の発電能力が強く、ユーザーの電力需要が減少する時期には、揚水発電は余剰電力を貯蔵することができます。電力需要が増加すると、その電力を放出することで、電力網の需給バランスの維持に貢献します。
柔軟性と信頼性に優れ、起動・停止が迅速です。起動からフル負荷発電まで4分以内で完了します。電力系統に大規模事故が発生した場合でも、揚水発電は迅速に起動し、電力系統への電力供給を回復できます。電力系統の暗闇に灯火をともす最後の「マッチ」とみなされています。
最も成熟し、広く利用されているエネルギー貯蔵技術の一つである揚水発電は、現在世界最大の「バッテリー」であり、世界のエネルギー貯蔵設備容量の86%以上を占めています。電気化学エネルギー貯蔵や水素エネルギー貯蔵などの新しいエネルギー貯蔵と比較して、揚水発電は安定した技術、低コスト、大容量といった利点を備えています。
揚水発電所の設計耐用年数は40年です。1日5～7時間稼働し、連続的に揚水が可能です。水を「燃料」として使用し、運転・保守コストが低く、リチウム、ナトリウム、バナジウムなどの原材料価格の変動の影響を受けません。その経済的メリットとサービス能力は、グリーン電力のコスト削減と電力網の炭素排出量削減に不可欠です。
2024年7月、広東省で我が国初となる省レベルの揚水発電による電力市場参入実施計画が正式に公布されました。揚水発電所は「数量見積り・価格見積り」という新たな方式で全電力をスポット取引し、「揚水して電気を貯める」「放水して電気を得る」という効率的な運用を電力市場で展開し、新エネルギーの貯蔵と活用という「グリーン電力銀行」という新たな役割を果たし、市場主導の利益獲得への新たな道を切り開きます。
「私たちは科学的に価格戦略を策定し、電力取引に積極的に参加し、ユニットの総合効率を向上させ、新エネルギー消費の割合の増加を促進しながら、電力と電気料金の優遇措置の獲得に努めます」と、南方電力網エネルギー貯蔵計画財務部の王北副部長は述べた。
成熟した技術、巨大な容量、柔軟な貯蔵とアクセス、長期的な出力、ライフサイクル全体にわたる低コスト、そしてますます改善される市場志向のメカニズムにより、揚水発電はエネルギー革命のプロセスにおいて最も経済的で実用的な「万能型」となり、再生可能エネルギーの有効利用を促進し、電力システムの安全性と安定性を確保する上で重要な役割を果たしています。
物議を醸す大規模プロジェクト
国のエネルギー構造調整と新エネルギーの急速な発展を背景に、揚水発電所の建設ブームが到来しました。2024年上半期、中国の揚水発電所の累計設置容量は5,439万キロワットに達し、投資成長率は前年同期比30.4ポイント上昇しました。今後10年間で、中国の揚水発電所への投資余地は1兆元に迫る見込みです。
2024年8月、中国共産党中央委員会と国務院は「経済社会発展の全面的なグリーン化の加速に関する意見」を発表した。2030年までに揚水発電所の設備容量は1億2000万キロワットを超える予定である。
チャンスが訪れる一方で、投資過熱の問題も引き起こしています。揚水発電所の建設は、規制、準備作業、認可など、多くの手続きを経る、厳格で複雑なシステムエンジニアリングです。投資ブームの中、一部の地方自治体や事業者は、立地選定や容量飽和の科学的性質を無視し、プロジェクト開発のスピードと規模を過度に追求し、一連の悪影響をもたらしています。
揚水発電所の立地選定においては、地質条件、地理的条件（負荷中心に近い、エネルギー基地に近い）、生態学的レッドライン、落差、土地収用と移住者などの要素を考慮する必要があります。無理な計画や配置は、発電所建設が電力網の実際のニーズから外れたり、使用不能になったりする可能性があります。建設費と運用コストが一時的に負担になるだけでなく、建設中に生態学的レッドラインを侵害するなどの問題が発生する可能性があり、完成後に技術レベルや運用・保守レベルが基準を満たさない場合は、安全上のリスクにつながります。
「一部のプロジェクトでは、立地選定に無理があるケースが依然として存在します」と、南方網エネルギー貯蔵公司インフラ部門副総経理の雷星春氏は述べた。「揚水発電所の本質は、電力網のニーズに応え、新エネルギーの電力網へのアクセスを確保することです。揚水発電所の立地選定と容量は、電力配電特性、電力網運用特性、電力負荷分布、電力構造に基づいて決定する必要があります。」
「このプロジェクトは規模が大きく、初期投資も多額です。天然資源、生態環境、林業、草地、水利などの部門とのコミュニケーションと連携を強化し、生態保護レッドラインや関連計画との連携をしっかりと図ることがさらに重要です」と、南方網エネルギー貯蔵公司計画部長の江書文氏は付け加えた。
建設投資額は数百億から数百億円、建設面積は数百ヘクタールの貯水池、建設期間は5～7年かかることから、揚水発電は他のエネルギー貯蔵方法に比べて「経済的で環境に優しくない」と批判されることが多い。
しかし実際には、化学エネルギー貯蔵の放電回数の制限と10年の稼働寿命と比較すると、揚水発電所の実際の耐用年数は50年以上に達する可能性があります。大容量のエネルギー貯蔵、無制限の揚水頻度、そしてキロワット時あたりのコストの低さにより、その経済効率は他のエネルギー貯蔵よりもはるかに高いのです。
中国水資源・水力発電計画設計研究所の上級エンジニア、鄭静氏は、次のような調査を行っています。「プロジェクトの経済効率を分析したところ、揚水発電所の1キロワット時当たりの均等化発電原価は0.207元/kWhです。一方、電気化学エネルギー貯蔵の1キロワット時当たりの均等化発電原価は0.563元/kWhで、揚水発電所の2.7倍に相当します。」
「電気化学エネルギー貯蔵は近年急速に規模を拡大していますが、様々な潜在的危険性があります。安全性確保の観点から、継続的にライフサイクルを延長し、単位コストを削減し、発電所の規模を拡大し、位相調整機能を配置することで、揚水発電所に匹敵するレベルにする必要があります」と鄭静氏は指摘した。
発電所を建設し、土地を美しくする
南方電力網エネルギー貯蔵のデータによると、2024年上半期、南方地域の揚水発電所の累計発電量は約60億kWhに達し、550万世帯の半年間電力需要に相当し、前年比1.3%増となった。また、ユニット発電の起動回数は2万回を超え、前年比20.9%増となった。各発電所の各ユニットは平均して1日に3回以上ピーク電力を発電し、電力網へのクリーンエネルギーの安定的な供給に重要な貢献を果たしている。
南部電力網エネルギー貯蔵は、電力網のピークカットエネルギー貯蔵能力の向上を支援し、社会経済の発展のためにクリーンな電力を供給することを基盤として、美しい発電所の建設と、地元の人々に「グリーンでオープンで共有」な生態環境製品の提供に取り組んでいます。
毎年春になると、山々は桜で満開になります。サイクリストやハイカーは深圳市塩田区へ足を運び、湖と山々を映し出し、桜の海を散策します。まるで楽園にいるかのようです。ここは、中国で初めて都心部に建設された揚水発電所、深圳揚水発電所の上部貯水池で、観光客の口を揃える「山海公園」となっています。
深セン揚水発電所は、計画当初からグリーンエコロジーの理念を取り入れ、環境保護・節水施設・設備の設計・建設・運用をプロジェクトと並行して進めてきました。このプロジェクトは、「国家品質プロジェクト」や「国家土壌・水保全モデルプロジェクト」などの賞を受賞しています。発電所の運用開始後、中国南方電力網エネルギー貯蔵は、上部貯水池エリアの「脱工業化」景観を生態公園の基準に引き上げ、塩田区政府と協力して上部貯水池周辺に桜を植え、「山海花城」塩田の名刺を作り上げました。
生態保護への重点は、深圳揚水発電所に限ったことではありません。中国南方電力網エネルギー貯蔵は、プロジェクトの建設プロセス全体を通じて、厳格なグリーン建設管理システムと評価基準を策定しています。各プロジェクトは、周辺の自然環境、文化的特徴、地方政府の関連計画と調和し、環境保護予算に生態環境の修復と改善のための特別費用を設定することで、プロジェクトの産業景観と周辺の生態環境の調和のとれた融合を確保しています。
「揚水発電所は、立地選定において比較的高い要件を課せられます。生態学的レッドライン（赤線）を回避することを基本に、建設区域内に希少保護植物や古木がある場合は、事前に林業局と協議し、林業局の指導の下、現地保護や移行保護などの保護措置を講じる必要があります」と蒋淑文氏は述べた。
南方電力網エネルギー貯蔵の各揚水発電所には、巨大な電子ディスプレイが設置されており、マイナスイオン含有量、空気質、紫外線、温度、湿度などの環境データがリアルタイムで表示されます。「これは私たち自身で監視を依頼したもので、ステークホルダーが発電所の環境品質を明確に把握できるようにしています。」江樹文氏は、「陽江と梅州の揚水発電所の建設後、『環境監視鳥』として知られるサギが群れをなしてねぐらに止まるようになりました。これは、発電所区域の空気や貯水池の水質など、生態環境の質を最も直感的に認識できるものです」と述べました。
1993年に広州で中国初の大規模揚水発電所を建設して以来、南方電力網エネルギー貯蔵は、ライフサイクル全体にわたるグリーンプロジェクトの実施方法に関する成熟した経験を積み重ねてきました。2023年には、「揚水発電所グリーン建設管理方法及び評価指標」を発表し、建設プロセスにおけるプロジェクト参加各ユニットのグリーン建設責任と評価基準を明確にしました。これは実践的な目標と実施方法を規定しており、業界全体の生態保護の実践を導く上で重要な意義を持っています。
揚水発電所はゼロから建設されており、多くの技術と管理は前例がありません。当社は、Southern Power Grid Energy Storageのような業界リーダーを基盤として、上流から下流までの産業チェーンを牽引し、継続的な革新、探求、検証を行い、産業の高度化を段階的に推進しています。生態系保護は、揚水発電業界の持続可能な発展に不可欠な要素です。これは、当社の責任を体現するだけでなく、このグリーンエネルギー貯蔵プロジェクトの「グリーン」価値と金含有量を際立たせています。
カーボンニュートラル達成の期限が迫る中、再生可能エネルギーの開発は新たな飛躍を遂げ続けています。電力系統の負荷バランスにおける「調整器」、「電力バンク」、「安定器」としての揚水発電所の役割は、ますます重要になっています。
投稿日時: 2025年2月5日
