再生可能エネルギーの導入が加速し、送電網の整備が追いつかない中で、混雑という形で電力系統への大きな負荷が生じています。蓄電池エネルギー貯蔵システムは、この課題を解決する手段となり、混雑によって生じる価格差から利益を得ることも可能です。
では、混雑とは何でしょうか？なぜ近年この問題が深刻化しているのでしょうか？そして、蓄電池エネルギー貯蔵システムにとってどのような意味があるのでしょうか？
近年、送電網の混雑はより大きな課題となっている
送電混雑は、電力系統のいずれかの要素が実際に過負荷となる、または他の要素の喪失によって過負荷となるリスクがある場合に発生します。
一般的に、混雑は必要な場所へ電力を輸送・輸出するための送電容量が不足している時に生じます。電力の輸出入が可能な蓄電池エネルギー貯蔵システムは、この混雑を緩和する手助けができます。
近年、混雑が悪化している主な理由は以下の通りです：
- 送電インフラの整備が新しい発電容量の増加に追いついていない
- 新しい再生可能エネルギー資源が需要の高い地域から遠くに立地していることが多い
- 風力や太陽光発電は本質的に不安定である
- 州全体で電力需要が増加している
地域ごとに混雑がロケーショナル・マージナル・プライスに影響を与える
混雑を解消するために大量の発電（例：数百メガワット以上）の再配分が必要になると、系統内で価格のばらつきが大きくなります。
例えば、2023年の午後7時から8時の平均決済価格は、Load Zone WestがLoad Zone Southより42％高いという結果でした。
この価格差の主な要因は2つあります：
- 送電容量不足により、南テキサスの余剰風力発電が他地域へ輸出できず、発電が抑制され価格が下落した
- 日没後、太陽光発電が西テキサスの大規模産業需要に対応できなくなり、需要を満たすために電力を輸入する必要が生じ価格が上昇した
こうした混雑が繰り返し発生することで、特定の地域の価格は他よりも継続的に高く、または低くなります。そしてこれは蓄電池エネルギー貯蔵収益にも影響します。
慢性的な混雑は特定地域で価格差の拡大を招く
2023年、ERCOT全域で価格差が大きくなりました。これは年間を通じてボラティリティ（価格変動性）が高まったことが主な要因です。（Hub Bus平均価格からの標準偏差は2022年より46％高い結果でした。）このボラティリティの主な要因は：
- 極端な気象条件—全体需要の増加に寄与
- 急激かつ大規模なネット負荷変動（需要増加と再生可能発電の減少が同時に発生）
混雑もまた、繰り返し発生し経済的な運用で解消が難しい場合、ボラティリティ拡大に寄与します。
ボラティリティが高まった結果、主要なLoad Zoneの中央値の日次決済価格差は2023年で$75-$85/MWhとなりました。
しかし、Load Zone Westの価格は他地域の約2倍となり、慢性的な混雑が複数発生していることが要因です。中央値の日次価格差は$158/MWhでした。
蓄電池エネルギー貯蔵システムの柔軟性が混雑解消とアービトラージ機会を生み出す
供給過剰（需要に対して供給が多い）が発生し、送電容量が不足して輸出できない場合、価格は下落します。この時、蓄電池エネルギー貯蔵システムにとっては充電の好機となり、余剰の再エネ発電を後の時間帯に活用できます。
逆に、需要に対して十分な供給を輸入できない場合、地域の価格は上昇します。これにより近隣の発電所（バッテリーを含む）による電力供給が促されます。これは発電事業者にとって有利であるだけでなく、系統の負荷軽減や全体コスト削減にもつながります。
バッテリーの柔軟性により、同じ運用日内でこれら両方の効果を活用可能です。同じ地域でもある時間帯は供給過剰、別の時間帯には輸入による需要補填が必要となる場合があります。蓄電池などの貯蔵リソースがあれば、その余剰供給を需要補填に活用できます。
この結果、日中の価格差が拡大し、蓄電池エネルギー貯蔵システムはアービトラージによって収益を得ることができます。例えば、2023年1月から10月まで、Load Zone Westのバッテリーは他地域のバッテリーの約2倍の収益を上げました。
蓄電池エネルギー貯蔵システムは混雑緩和のために配置されていることが多い
2023年末時点で、ERCOTにおけるバッテリーの設置は比較的均等に分布していますが、需要中心地や再エネ資源の近くなど、集中している地域も存在します。
例えば、バッテリーの53％は主要な需要中心地から50マイル以内（ダラス・フォートワース、オースティン、サンアントニオ、ヒューストン、パーミアン盆地）に設置されています。物理的な距離が必ずしも電気的な近接性を意味するわけではありませんが、需要密集地近くにバッテリーを設置する価値が認識されていることを示しています。
西テキサスにはパーミアン盆地の石油・ガス産業という大きな需要中心地だけでなく、大量の風力・太陽光発電も存在しています。
最もコストのかかる制約は年ごとに変化することがありますが、送電網の広範なインフラ整備が行われるまで、慢性的な送電問題は継続しがちです。
従来は送電網のアップグレードが主な解決策でしたが、バッテリーや大規模な柔軟負荷（例：データセンターやビットコインマイン）などの資産も、混雑解消の代替手段となります。これは、これらの資産が高速で対応でき、価格変動に敏感な特性を持つためです。
例えば、Westex GTCの両側に設置されたバッテリーは慢性的な混雑の緩和に寄与します。Westex GTCはERCOTが系統安定性のために総電流を監視している送電線群です。
西テキサスのバッテリーは、Westex GTCで混雑が発生している際、一般的に風力・太陽光発電の供給過剰により価格が下落します。一方、制約の反対側（ダラス・フォートワースやオースティンなど）の需要中心地近くのバッテリーは、同じ期間にロケーショナル・マージナル・プライスの上昇を経験します。
混雑は今後も続く課題であり、価格変動も継続する見込み
ERCOTでは送電インフラの整備が急速に進められています。これにより急増する需要への対応や慢性的な混雑の解消が期待されますが、一方で、ある部分の混雑が解消されると他の部分で発生するという「いたちごっこ」も起こり得ます。
また、ERCOTでは今後も再生可能エネルギーによる需要供給の割合が高まることで、価格変動の継続が予想されます。蓄電池エネルギー貯蔵システムの柔軟性は、ERCOTの系統安定化に今後も大きく寄与するでしょう。
