現在、イギリス本土でバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の開発における最大の障壁の一つは、グリッド接続（またはその不足）です。一部の配電事業者（DNO）は、独立型BESS資産が特定の時間帯に送電できないという条件付きでグリッド接続を提供しています。特に、分散型太陽光発電（PV）が多く接続されている地域や、PVの発電量が多い時期、つまり太陽光発電がピークを迎える時期にこの条件が適用されます。本記事では、年間40日間のピーク発電日（午前7時から午後7時）に、こうしたグリッド接続に出力制限が課されるケースを想定します。

下図の図1は、2013年から2021年までの2年ごとの40日間の発電プロファイルを示しています。また、イギリスにおける太陽光発電容量の増加も強調されています。2013年にはピーク発電量が2GW未満だったのが、2019年には8GWを超えたことが分かります。

本記事では、この特定のグリッド接続がBESSの収益にどのような影響を与えるかを考察します。では、バッテリーに太陽光発電による制約付きグリッド接続を検討すべきでしょうか？制約のないグリッド接続が難しい場合は、検討の価値があります。 その理由を詳しく見ていきましょう。

アービトラージの機会

下図の図2は、2017年から2021年までの期間における月ごとの平均日次ホールセールスプレッドと、ピーク太陽光発電日の頻度を示しています。ご覧の通り、太陽光発電が最も多い時期にはホールセールスプレッドが低くなっており、バッテリーがこの時間帯に送電してアービトラージを狙う機会が減ることを意味します。

• ピーク太陽光発電日の84%は4月から7月に集中しています。
• この4か月間は、平均日次ホールセールスプレッドも最も低い時期です。
• 前述の通り、この期間はアービトラージの機会が減る傾向があります。これについては、以下のモデルでさらに掘り下げます。

下図の図3は、モデル化したアービトラージ戦略の例です。バッテリーは1時間システムで、1日1回のサイクル、輸入効率は85%と仮定しています。このモデルでは、ピーク太陽光発電日の40日間はホールセール取引を行いません。この場合、制約付きバッテリーの収益は、制約のない同型バッテリーと比べて最大8.95%低くなります。

周波数応答市場

主にマーケット取引を中心とした戦略が今後普及していく可能性はありますが、現時点でイギリスのBESSの主要な収益源は周波数応答サービスです。特定の時間帯に送電できない場合、低周波数応答サービス（バッテリーが送電するサービス）を提供できなくなります。

下図の図4は、制約付きバッテリーと制約のないバッテリーの年間周波数応答収益（推定値）を示しています。（2021年の低周波数ダイナミック・コンテインメントおよびファーム・フリクエンシー・レスポンスの月次加重平均価格を使用して算出。）FFRでは、ピーク太陽光発電日がある月のEFAブロック3～5で制約付きバッテリーはサービス提供を中止します。DCでは、ピーク太陽光発電日のEFAブロック3～5でサービスを中止します。いずれも市場へのフルキャパシティでの参入を前提としています。

• 制約付きバッテリーのFFR収益は24%減少し、DC収益は6%減少します。
• この差は契約期間の違いによるものです。FFRでは、資産は受け入れられたEFAブロックの全日でサービス提供を約束する必要があるため、ピーク日がある月は丸ごと撤退する必要があります。一方、DCは前日調達（EFAブロックごと）なので、ピーク日以外はサービス提供が可能です。

今は大きな影響に見えますが、状況は変わりつつあります

FFRサービスは2022年末に廃止される予定です。つまり、来夏以降は、この種の制約を持つ資産が1か月丸ごと周波数応答サービスから外れる心配はなくなります。（ダイナミック系サービスはすべて前日調達です。）さらに、この制約は低周波数（送電）サービスのみに適用され、高周波数（受電）サービスには参加可能です。高周波数サービスの開始により、制約付き資産にも新たな市場参入の機会が生まれます。

充電のチャンス

高周波数応答市場での機会に加え、制約付き資産はピーク太陽光発電時間帯（送電制約時）に充電を選択することも可能です。過去5年間で、ピーク太陽光発電時間帯（午前7時～午後7時、年間40日間）に制約がかかった場合、9回のネガティブ・インバランス価格が発生しました。ネガティブ価格とは、資産が充電することで報酬を得られることを意味します。この期間中の平均インバランス価格は16.59ポンド/MWhでした。下図の図5は、これらの期間中のインバランス価格を示しています。

検討すべきか？

収益性の高いアービトラージの機会は、太陽光発電が最も少ない冬季に発生しやすいため、夏季の商業収益への影響は限定的です。さらに、周波数応答サービスの調達目標は夏季に高まる傾向があり、システムの慣性が低下するためです。周波数応答サービスが前日調達（EFAブロック単位）で行われていることから、精度の高い太陽光予測を活用できる資産は、制約期間をうまく回避しながら運用することが理論的に可能です。

したがって、この種の送電制約はBESS収益に一定の影響を与えますが、適切な予測と賢い最適化によってその影響は最小限に抑えることができます。制約のないグリッド接続が難しい現場にとっては、この種の契約を検討する価値があると考えます。