最新記事では、蓄電池エネルギー貯蔵のコロケーション（併設）において、現場に課せられる制約が蓄電池の収益にどのような影響を与えるかを解説します。そのため、コロケーションされた蓄電池の最適化戦略は、単独設置型とは異なるものとなります。

前回の記事を見逃した方は、こちらからご覧いただけます。前回記事ではAC・DCカップリングや、コロケーションが蓄電池エネルギー貯蔵の運用にどのような制約をもたらすかを紹介しています。

ネタバレ注意

• 蓄電池エネルギー貯蔵を太陽光発電と同じ系統接続の背後に設置すると、両者が同時に最大出力で送電する能力が制限されます。
• 卸取引による収益は、太陽光発電とのコロケーションによる影響がほとんどありません。これは、電力販売のピーク時間が太陽光の発電時間と重ならないことが多いためです。
• 周波数応答サービスの提供能力は、太陽光とのコロケーションによって大きく影響を受けます。
• バッテリーの容量を太陽光や接続容量より小さくすることで、収益への影響を抑えることができます。

制約とは？どんな制約？

発電設備と同じ系統接続の背後に蓄電池エネルギー貯蔵を設置すると、バッテリーの運用方法に制約が生じます。これは、共有された送電接続が両方の設備の最大出力送電を制限するためです。多くの場合、バッテリーは発電設備の出力に合わせて運用を調整し、この制約の影響を主に受けることになります。

前回の記事で紹介した例を用いて、これらの制約がバッテリーにどのように影響するかを説明します。このサイトはACカップリングで、50MWの送電接続、50MWのバッテリー、50MWpの太陽光発電所（DC側は70MWpにオーバーサイズ）を備えています。

図1は、正午に太陽光発電所の出力が50MWに達すると、バッテリーが放電できる余力がゼロになる様子を示しています。

この事例の太陽光発電所の年間平均負荷率は14％です。つまり、バッテリーは年間を通じてサイトの送電能力の86％を利用できます。

しかし、蓄電池エネルギー貯蔵は年間・1日の中で均等に価値を生み出すわけではありません。では、この送電余力の減少がバッテリーの収益にどのような影響を与えるのでしょうか？

コロケーションが卸取引に与える影響

太陽光発電所は平均してバッテリーの送電能力を14％減少させます。しかし、取引において最も重要なのは価格が高い時間帯です。多くの場合、バッテリーからの電力販売は1日1～2回のみ行われます。

下の図2は、夏季と冬季の太陽光発電出力例を示しています。朝と夕方の高価格時間帯がハイライトされています。

• 太陽光発電所は日中のみ最大出力に近い発電を行います。
• 夏季は冬季に比べて発電時間帯が広がります。
• ピーク時間帯は季節によって変化します。冬季は朝のピークが遅く、夕方のピークが夏より早くなります。
• 夕方のピーク時には太陽光発電所の出力はほぼゼロとなり、バッテリーは年間を通じて95％の可用性で放電できます。
• 朝のピーク時には太陽光発電所の出力が高くなり、バッテリーは年間を通じて80％の可用性で放電できます。

卸取引収益へのコロケーションの影響は小さい

1サイクル（1日1回充電・放電）戦略をとるバッテリーは、ピーク時間帯に95％の可用性で放電できます。しかし、収益への影響が小さい理由は2つあります。

第一に、バッテリーは未使用のエネルギーを別の時間帯に販売できます。例えば、最も価値の高い午後5時の時間帯に80％しか放電できなくても、残りの20％を午後6時に放電することで、まだ高い価格を得られます。

第二に、卸価格は年間を通じて均等ではありません。実際、最も高い価値の機会は冬季に集中しており、この時期は太陽光の出力が低いかゼロであることが多いです。

図3は、これらの要素が組み合わさることで、取引収益への影響がわずか3％程度に抑えられることを示しています。

• 1サイクル取引戦略をとるバッテリーは、単独設置型システムの収益の97％を達成できます。
• 2サイクル戦略の場合、朝の可用性が低いため93％に下がります。

コロケーションが周波数応答に与える影響

蓄電池エネルギー貯蔵にとってもう一つの主要な収益源である周波数応答サービスについては、より厳しい状況となります。従来型FFRや新しいダイナミック応答サービスの契約期間が、コロケーションサイトにとって障壁となります。

これらの周波数サービスはEFAブロック単位で入札されます（EFAブロックの詳細は、エナジーアカデミーの動画をこちらでご覧ください）。サービスを提供するためには、バッテリーはEFAブロック全体を通じて太陽光発電所の最大出力を考慮して調整する必要があります。FFRの場合、月単位で入札が固定されるため、日々の太陽光発電量に応じて調整することができません。

図4は、Dynamic Containment Lowに入札する際、太陽光発電所の出力に応じてEFAブロックごとにどのように調整が必要かを示しています。

• 年間を通じてDynamic Containment Lowへの契約可用性は78％に低下します。
• 特に日中のEFAブロック3、4、5では可用性が大きく低下し、これらブロックでは年間60％となります。
• 2022年にはDynamic Containment Lowの最高価格はこれら3つのブロックとブロック6で観測されました。

周波数応答収益はコロケーションで大きく減少

EFAブロック契約の影響に加え、Dynamic Containment Lowの価格が高い時期の可用性で重み付けすることで、制約が収益に与える影響をより正確に評価できます。図5は、これらの要素が組み合わさることで、Dynamic Containment Lowの収益がコロケーションシステムでは最大25％減少することを示しています。

• コロケーションされたバッテリーは、Dynamic Containment Lowにおいて無制約の場合の75％の価値しか得られない可能性があります。
• FFRではこれが54％にまで下がり、月間契約が日中の参加能力をほぼ排除します。

今後、これら新しいダイナミック周波数サービスの市場が進化すれば、状況が改善する可能性もあります。将来的に日内市場や30分単位での取引が可能になれば、コロケーションバッテリーの運用者はより柔軟に契約・運用ができ、収益への影響を最小限に抑えられるでしょう。

太陽光 vs 蓄電池：最適な比率とは

前述の内容は、太陽光発電・送電接続と同規模の蓄電池エネルギー貯蔵システムを想定しています。これら3要素の比率を変えることで、システムの制約の受け方も変化します。

図6は、バッテリー容量を太陽光設備容量に対して変化させた場合（太陽光・送電接続容量は同じと仮定）、制約によるバッテリー収益への影響がどのように変化するかを示しています。

• バッテリーが太陽光・送電接続の半分の規模の場合、すべての収益源における制約の影響が最小化されます。
• 1サイクル取引戦略をとるバッテリーシステムでは、太陽光発電所の75％の規模にすると制約による収益への影響がほぼ消失します。

ただし、必ずしもバッテリー容量を小さくすることが最適とは限りません。大容量バッテリーの方が絶対的な収益は増加するためです。最終的な判断は、スケールメリットによるコスト低減などを含めた事業全体の収益性を考慮する必要があります。

まとめ・ポイント

• 太陽光発電と蓄電池を同じ送電接続の背後にコロケーションすることで、両者が同時に送電できる能力に制約が生じます。
• 蓄電池はより柔軟な設備であり、こうした制約の影響を主に吸収することになります。
• 卸取引収益への影響は最小限で、最も価値の高い販売タイミングは太陽光のピーク時間外に発生します。
• 1サイクル取引戦略のコロケーションバッテリーでは、収益減少はわずか3％。 2サイクル戦略では7％まで増加します。
• 周波数応答収益は、これらサービスの契約期間の影響で、はるかに大きな減少となります。
• Dynamic Containment Lowを行うコロケーションバッテリーは、単独設置型より収益が25％減少します。
• バッテリー容量を太陽光・送電接続に対して小さくすることで、こうした影響を軽減できます。太陽光の半分の規模のバッテリーなら収益への影響は最小限。