中国気象局は、地球温暖化によって悪化した気候システムの不確実性により、中国では極端な高温と極端な豪雨の現象がより頻繁に、より強力になっていると述べた。
産業革命以降、人間の活動によって発生した温室効果ガスは、地球規模の異常な高温、海面上昇を引き起こし、豪雨、洪水、干ばつといった異常気象が、さまざまな地域でより高密度かつ頻繁に発生するようになった。
世界保健機関は、地球温暖化と化石燃料の過剰燃焼が、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る。
気候変動は、現代において人類が直面する大きな課題です。温室効果ガスの主要排出国である中国は、2020年に「炭素排出量のピークアウトとカーボンニュートラル」目標を発表し、国際社会に対し厳粛な約束をしました。これは、大国としての責任と決意を示すとともに、経済構造の転換と高度化を推進し、人と自然の調和のとれた共存を促進するという、中国にとって喫緊の必要性を反映したものでした。
電力システムの乱流による課題
エネルギー分野は、「デュアルカーボン」の実現を巡る、非常に注目度の高い戦場である。
世界の平均気温が1℃上昇するごとに、石炭は0.3℃以上上昇させる要因となっている。エネルギー革命をさらに推進するためには、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る。2022年から2023年にかけて、中国は120以上の「デュアルカーボン」政策を発表し、特に再生可能エネルギーの開発と利用に対する重点的な支援を強調した。
強力な政策推進の下、中国は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年上半期における中国の再生可能エネルギー発電の新規設備容量は1億3400万キロワットで、新規設備容量全体の88％を占めた。再生可能エネルギー発電量は1兆5600億キロワット時で、総発電量の約35％を占めた。
風力発電や太陽光発電が電力網にさらに多く組み込まれることで、よりクリーンなグリーン電力が人々の生産活動や生活にもたらされる一方で、電力網の従来の運用方式にも課題が生じている。
従来の電力網の電力供給方式は、即時供給と計画供給を基本としています。電源を入れるということは、誰かが事前にあなたの電力需要を計算し、同時にどこかで発電していることを意味します。発電所の発電量曲線と送電線の送電量曲線は、過去のデータに基づいて事前に計画されています。たとえ電力需要が急激に増加した場合でも、予備の火力発電設備を起動することで需要に迅速に対応でき、電力網システムの安全かつ安定した運用を実現しています。
しかし、風力発電や太陽光発電を大量に導入すると、発電できる時期や量はすべて天候に左右されるため、計画が難しい。天候が良いときは、これらの新エネルギー設備はフル稼働して大量のクリーン電力を生成するが、需要が増加しなければ、この電力をインターネットに接続できない。また、電力需要が高いときにたまたま雨や曇りの日だと、風力タービンが回転せず、太陽光パネルが熱を発しないため、停電問題が発生する。
これまで、甘粛省や新疆ウイグル自治区などの新エネルギー地域における風力発電や太陽光発電の放棄は、地域における季節的な電力不足と、電力網がそれを適時に吸収できないことに起因するものでした。クリーンエネルギーの制御不能性は、電力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高めます。今日、人々は生産と生活において安定した電力供給に大きく依存しており、発電量と電力消費量の不均衡は、深刻な経済的・社会的影響を及ぼします。
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、利用者の電力需要と発電所の発電量との間に「供給が負荷に追従する」ことや「動的バランス」が実現できない。新たに得られた電力は適時に使用するか貯蔵する必要があり、これは適切に組織化された電力網の安定運用に不可欠な条件である。この目標を達成するためには、気象データや過去の発電データを正確に分析して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用いて電力系統の運用柔軟性を高めることも必要である。国は「新エネルギーシステムの計画と構築の加速」を重視しており、エネルギー貯蔵は不可欠な技術である。
新エネルギーシステムにおける「グリーンバンク」
エネルギー革命の時代において、揚水発電所の重要な役割はますます顕著になってきている。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開発されたものだ。急速な工業化と原子力発電所の建設を背景に、急速に発展し、徐々に成熟してきた。
その原理は非常にシンプルです。山の上と麓に2つの貯水池が建設されます。夜間や週末になると電力需要が減少し、安価で余剰な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達すると、貯水池から水を放流して発電を行い、電力を時間的・空間的に調整・配分します。
100年以上の歴史を持つエネルギー貯蔵技術である揚水発電は、「デュアルカーボン」の時代において新たな役割を担うようになりました。太陽光発電や風力発電の発電能力が高く、電力需要が減少する時期には、揚水発電によって余剰電力を貯蔵できます。そして、電力需要が増加すると、貯蔵された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。
柔軟性と信頼性が高く、起動・停止も迅速です。起動から最大負荷発電まで4分未満で完了します。電力網で大規模な事故が発生した場合、揚水発電は迅速に起動し、電力網への電力供給を復旧させることができます。まさに、暗闇に包まれた電力網を照らす最後の「一撃」と言えるでしょう。
揚水発電は、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り、現在、世界最大の「バッテリー」として、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といった新しいエネルギー貯蔵技術と比較すると、揚水発電は、技術の安定性、低コスト、大容量といった利点があります。
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、連続放水が可能です。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。その経済的な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二酸化炭素排出量削減に不可欠です。
2024年7月、我が国初の揚水発電による電力市場参加に関する省レベルの実施計画が広東省で正式に発表されました。揚水発電所は、電力市場において「数量と価格を提示する」という新たな方法で全ての電力をスポット取引し、「揚水発電」と「放水発電」を効率的かつ柔軟に行うことで、新エネルギーの「グリーン電力バンク」として貯蔵・活用する新たな役割を果たし、市場志向型の利益を得るための新たな道が開かれます。
「我々は、科学的な価格設定戦略を策定し、電力取引に積極的に参加し、各事業体の総合効率を向上させ、電力および電気料金からのインセンティブ利益の獲得に努めるとともに、新エネルギー消費の割合の増加を促進していく」と、南方電力網エネルギー貯蔵計画財務部の王北副総経理は述べた。
成熟した技術、巨大な容量、柔軟な貯蔵とアクセス、長期にわたる発電能力、ライフサイクル全体を通じた低コスト、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過程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効率的な利用を促進し、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る。
物議を醸す大規模プロジェクト
国家エネルギー構造の調整と新エネルギーの急速な発展を背景に、揚水発電所は建設ブームを迎えています。2024年上半期、中国の揚水発電の累積設備容量は5439万キロワットに達し、投資成長率は前年同期比で30.4ポイント増加しました。今後10年間で、中国の揚水発電への投資余地は1兆元近くに達する見込みです。
2024年8月、中国共産党中央委員会と国務院は「経済社会発展の包括的なグリーン転換加速に関する意見」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見込みである。
好機が訪れる一方で、投資の過熱という問題も生じます。揚水発電所の建設は、規制、準備作業、認可など、複数の段階を経る厳密かつ複雑なシステムエンジニアリングです。投資ブームの中で、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側面を無視し、プロジェクト開発のスピードと規模を過度に追求する傾向があり、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、地理的位置（負荷中心やエネルギー拠点に近いこと）、生態学的レッドライン、落差、用地取得、移転などの要素を考慮する必要があります。計画や配置が不適切だと、発電所の建設が電力網の実際のニーズを満たさなかったり、利用できなくなったりする可能性があります。建設費や運転費がしばらくの間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もあり、完成後も技術や運転・保守レベルが基準を満たしていないと、安全上のリスクが生じることになります。
「一部のプロジェクトでは、立地選定が不合理なケースが依然として見られます。」と、南方電網エネルギー貯蔵会社のインフラ部門副総経理である雷興春氏は述べ、「揚水発電所の本質は、電力網のニーズを満たし、電力網への新エネルギーの供給を確保することです。揚水発電所の立地選定と容量は、配電特性、電力網の運用特性、電力負荷分布、電力構造に基づいて決定されなければなりません。」
「このプロジェクトは規模が大きく、多額の初期投資が必要です。そのため、天然資源、生態環境、林業、草原、水利などの各部門との連携を強化し、生態保護レッドラインや関連計画との整合性をしっかりと図る必要があります」と、南方電網エネルギー貯蔵会社の計画部長である江樹文氏は付け加えた。
数百億ドル、あるいはそれ以上の建設投資、数百ヘクタールに及ぶ貯水池の建設面積、そして5年から7年に及ぶ建設期間も、揚水発電が他のエネルギー貯蔵方法に比べて「経済的でも環境的にも優しくない」と批判される理由の一つである。
しかし実際には、化学エネルギー貯蔵の限られた放電回数と10年の運転寿命と比較すると、揚水発電所の実際の耐用年数は50年以上にも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低コストにより、その経済効率は他のエネルギー貯蔵方法よりもはるかに優れています。
中国水利水電計画設計研究院の上級技師である鄭静氏は、次のような研究結果を発表した。「この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コストは0.207元/kWhである。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コストは0.563元/kWhであり、揚水発電所の2.7倍である。」
「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、様々な潜在的な危険性も存在します。揚水発電所と同等の性能を実現するには、安全性を確保する観点から、ライフサイクルの継続的な延長、単位コストの削減、発電所規模の拡大、位相調整機能の導入などが必要です」と鄭静氏は指摘した。
発電所を建設し、土地を美しくする
南部電力網エネルギー貯蔵のデータによると、2024年上半期、南部地域の揚水発電所の累計発電量は約60億kWhに達し、これは550万世帯の半年間の電力需要に相当し、前年同期比1.3%増加した。また、発電ユニットの起動回数は2万回を超え、前年同期比20.9%増加した。平均すると、各発電所の各ユニットは1日に3回以上ピーク電力を発電しており、電力網へのクリーンエネルギーの安定供給に大きく貢献している。
南方電力網エネルギー貯蔵は、電力網のピークカット型エネルギー貯蔵能力の向上と、社会経済発展のためのクリーンな電力供給を支援することを基本理念として、美しい発電所の建設と、地域住民への「グリーンでオープン、共有型」の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、山々は桜でいっぱいになります。サイクリストやハイカーは深セン塩田区を訪れ、湖と山々を映し出す桜の海を散策します。まるで楽園にいるかのようです。ここは深セン揚水発電所の上流貯水池で、国内初の都心に建設された揚水発電所であり、観光客にとっては「山と海の公園」とも呼ばれています。
深セン揚水発電所は、計画段階から環境に配慮したエコロジーコンセプトを取り入れました。環境保護と節水のための施設や設備は、プロジェクトと同時に設計、建設、運用開始されました。このプロジェクトは、「国家品質プロジェクト」や「国家土壌保全模範プロジェクト」などの賞を受賞しています。発電所の運用開始後、中国南方電網エネルギー貯蔵は、上流貯水池エリアの「脱工業化」された景観を生態公園の基準にアップグレードし、塩田区政府と協力して上流貯水池周辺に桜を植え、「山海花の都」である塩田の名刺を作り上げました。
生態系保護を重視しているのは、深セン揚水発電所に限ったことではありません。中国南方電網エネルギー貯蔵は、プロジェクト建設プロセス全体を通して、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。各プロジェクトでは、周辺の自然環境、文化的特徴、地方自治体の関連計画を考慮に入れ、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統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求水準が求められます。生態系のレッドラインを避けることを前提として、建設区域内に希少な保護植物や古木がある場合は、事前に林業部門と連絡を取り、林業部門の指導の下で保護措置を講じ、現地での保護や移動保護を実施する必要があります」と江樹文氏は述べた。
南方電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画面があり、マイナスイオン濃度、空気質、紫外線、温度、湿度などの環境に関するリアルタイムデータが表示されます。「これは、関係者が発電所の環境品質を明確に把握できるように、私たちが自ら監視を依頼したものです」と江樹文氏は述べ、「陽江揚水発電所と梅州揚水発電所の建設後、『環境モニタリング鳥』として知られるサギが群れをなしてねぐらにやってくるようになりました。これは、発電所周辺の空気や貯水池の水質などの生態環境品質を最も直感的に認識できるものです」と付け加えました。
1993年に中国初の大型揚水発電所を広州に建設して以来、南方電網エネルギー貯蔵は、ライフサイクル全体を通してグリーンプロジェクトを実施する方法について豊富な経験を蓄積してきました。2023年には、「揚水発電所のグリーン建設管理方法と評価指標」を発表し、建設プロセスにおけるプロジェクト参加企業すべてのグリーン建設に関する責任と評価基準を明確にしました。このガイドラインは、具体的な目標と実施方法を示しており、業界における環境保護の推進に大きく貢献するものです。
揚水発電所はゼロから建設されており、多くの技術や管理体制には前例がありません。そのため、南方電力網エネルギー貯蔵などの業界リーダーが、上流・下流の産業チェーンを牽引し、継続的な革新、探求、検証を行い、段階的に産業の高度化を推進していく必要があります。生態系保護は、揚水産業の持続可能な発展に不可欠な要素です。これは企業の責任を示すだけでなく、このグリーンエネルギー貯蔵プロジェクトの「グリーン」価値と価値を際立たせるものでもあります。
カーボンニュートラル実現へのカウントダウンが迫る中、再生可能エネルギーの開発は新たなブレークスルーを次々と達成している。電力系統の負荷バランスにおいて、「調整役」「蓄電設備」「安定化装置」としての揚水発電所の役割はますます重要性を増している。
投稿日時：2025年2月5日
