カリフォルニア州の再生可能エネルギーの年間予測(図:California Public Utilities Commission)
カリフォルニア州の再生可能エネルギーの年間予測(図:California Public Utilities Commission)
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カリフォルニア州の実質電力需要の変化(図:California Independent System Operator)
カリフォルニア州の実質電力需要の変化(図:California Independent System Operator)
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太陽光発電システムの発電量の比較。上が南向き設置、下が西向き設置。(図:Pecan Street Research Institute)
太陽光発電システムの発電量の比較。上が南向き設置、下が西向き設置。(図:Pecan Street Research Institute)
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ダックカーブとは?

 日本では「太陽光発電は1日のうちで最も電力が必要になる日中にたっぷり発電するので、ピークシフトに適している」とされている。しかしカリフォルニア州では、電力需要のピークが午後5~6時になる。南カリフォルニアに位置するサンディエゴ市では、ピーク需要はさらに午後8時とさらに遅い。

 カリフォルニア州において、太陽光発電システムの発電量は、正午から午後2時にかけてピークを迎える。一方で、電力ピーク需要は夕方に発生する。需要が少ない正午における太陽光発電の供給量が、近い将来、大きな問題になるとされている。

 この問題は、カリフォルニア州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関(CAISO:California Independent System Operator)によって制作された、「ダックカーブ」または「ダックグラフ」と呼ばれる「アヒル」の形をしたグラフによって提起された。

 ダックカーブは、カリフォルニア州における時間別「実質」電力需要のグラフの、2013年から2020年にかけての変化を示す。実質電力需要とは、全体の電力消費量から(電力会社が制御できない)太陽光・風力発電などからの発電量を差し引いたものである。

 2013年には、午前8時から午後5時の間の実質需要が、緩やかな上向きのカーブになり、アヒルの「背中」として表れていた。それが2015年には、下向きのカーブになり、アヒルの「お腹」に変化してくるのである。2020年には、さらにカーブが下向きになる。

 このアヒルの「背中」から「お腹」の変化は、太陽光発電の導入量の増加を意味する。つまり、配電網に接続される太陽光発電が増えるにつれて、昼間の実質電力需要が大きく下がる。この時に、電力供給が過剰になりかねない。

 昼間の最低需要と、夜のピーク需要の差が広がるにつれて、アヒルの首が長くなる。2020年には約13GWの需要の差を、3時間という短時間で急速に埋めなければならない。もしくは電力を供給できない事態に発展する可能性がある。

 需要の変化に対応した電源の組み合わせとして、(1)ベース電源:一定量の電気を安定的に供給する電源、(2)ピーク電源:電気の量を調整しやすい電源、(3)ミドル電源:ピーク電源とベース電源の2つの特徴をもつ電源、がある。

 ダックカーブ現象により、本来なら調整を必要としないベース電源による供給を減らさなければならない。さらに、より大きな需要の差を埋めるために、柔軟性のあるピーク電源が以前に比べて大量に必要になる。夜のピーク需要を満たすために、需要の変動に素早く対応できる火力発電などの稼働が増えるかもしれない。