公開：2024年6月9日
投稿者：Alexandra Jonker, Alice Gomstyn
分散型発電（DG）とは、エネルギー消費者の近くに設置された小規模エネルギーシステムによる発電を指します。これらのシステムは分散型エネルギー資源（DER）と呼ばれ、一般的に太陽光パネル、小型風力タービン、燃料電池、エネルギー貯蔵システムが含まれます。
従来の集中型発電所では、複雑な送電線の上を長距離移動するために電力を必要とします。分散型発電システムは分散しているため、長距離のエネルギー輸送をほとんどまたはまったく必要としません。DGシステムは個々の家庭や企業に電力を供給できます。また、大学、病院、軍事基地などの地域に電力を供給する小規模なグリッドであるマイクログリッドに接続することもできます。
分散型発電は、グリッドのレジリエンスを強化し、発電による環境への影響を軽減し、エネルギー効率を向上させるのに役立ちます。分散発電またはオンサイト発電とも呼ばれます。
分散型エネルギー資源には、さまざまなエネルギー生成技術と貯蔵システムが含まれます。再生可能エネルギー源でも化石燃料でも稼働できます。一般的な例は次のとおりです。
マイクロタービンは、バイオガス、天然ガス、プロパン、その他の燃料源で稼働する小型の内燃機関です。ほとんどが15〜300 kWhの電力を生成します。
燃料電池は、一般的に水素を使用する熱化学プロセスを通じて発電します。水素燃料電池は電気自動車や発電所で使用されています。
太陽光発電は、太陽エネルギーを受けて電圧が発生する光起電力効果を利用して電気を生成します。ソーラーパネルは、太陽光発電システムの一般的な例です。
DER風力タービンは、分散型風力としても知られています。分散型風力発電設備の規模や発電能力はさまざまです。その範囲は1 kW未満から100 kWにおよびます。
コージェネレーションとしても知られるCHPは、単一のエネルギー源から電気と熱を同時に生産することです。CHP技術は、天然ガスなどの化石燃料と、バイオマスなどの再生可能エネルギーベースの燃料の両方で実行できます。
他の分散型エネルギー資源ほど一般的ではありませんが、分散型水力発電は勢いを増しています。従来の水力発電所のほとんどは大規模で集中型ですが、新しい技術は地球の豊富な河川を利用して、水力発電の規模を拡大し、エネルギーが必要な場所での導入を容易にしています。
蓄電池システム（BESS）は、DERからエネルギーを受け取り、後で使用するために蓄えます。間欠性のある再生可能エネルギー源に依存する場合には、停電を防ぐ鍵になります。
EVは充電ステーションに接続すると、分散型エネルギー資源として機能します。Vehicle to Grid（V2G）技術によって、EVのバッテリーに蓄えられた未使用のエネルギーを電力網に供給できるのです。
エネルギー補償のメカニズムは、自家消費するエネルギーを発電した、または発電したエネルギーを送電網に送り返した場合に、エネルギー事業者に報酬を与えるものです。これらは、分散型発電システムの高額な初期投資を相殺するための、いくつかある優遇措置のひとつです。再生可能エネルギーシステムを高い価値で事業者に補償する仕組みも、さらなるクリーンエネルギー生成と脱炭素化を支援することができます。1
分散型発電エネルギーの補償メカニズムは、主に3つあります。
このメカニズムでは、DGシステム所有者が送電網に送出した余剰エネルギーでクレジットを獲得できます。所有者はこれらのクレジットを使用して、生成時だけでなく、いつでも電力を消費することができます。そのためネットメーターは、ソーラーパネルや風力タービンなど、適切な気象条件に依存する間欠性がある発電システムの所有者にとって、特に魅力的です。
FiTは、発電事業者が発電して送電網に供給するエネルギーに対して、市場価格を上回る価格を保証する実績ベースのインセンティブです。これは、一般的に再生可能エネルギー技術の導入を促進するために設計された、長期の契約です。アメリカでは太陽光発電システムの支援として、ドイツやデンマークでは風力発電所のサポートとして、人気を博しました。2
PPAは、発電事業者と電力購入者の間の長期契約です。この契約は、エネルギー資産（最も一般的なのは再生可能エネルギー資産）から生成されるメガワット時（MWh）あたりのエネルギーに対してエネルギー供給者が受け取る価格を定義します。PPAは、エネルギー生成プロジェクトの長期的なキャッシュフローの確実性をもたらし、分散型発電システムの所有者が税額控除を利用できるようにします。
分散型発電システムはオフグリッドにすることもできますが、相互接続を通じて地域のエネルギーグリッドに接続することもできます。相互接続には、直流（DC）電力を交流（AC）電力に変換するインバータなどのサポート技術が必要です。太陽光発電や風力タービンなどのDERはDC電力を生成しますが、ほとんどのエネルギーの送電と配電はAC電力を介して行われます。
ただし、相互接続には課題があります。ほとんどの配電システムは、双方向流用に設計されていませんでした。これは、中央にある発電所から消費者への電力の流れと、消費者所有のDERから送電網への電力の流れです。そのため、相互接続によってグリッドの輻輳が引き起こされ、停電のリスクが高まる可能性があります。スマートグリッド技術、高度計測インフラストラクチャー（AMI） 、負荷予測、規制当局、グリッドオペレーター、消費者間の調整は、これらの課題の解決に役立ちます。
分散発電は、エネルギー消費者、生産者、環境に、次のようないくつかのメリットがあります。
エネルギー伝送は、発電所やその他のエネルギー生成システムの全発電能力を低下させる可能性があります。これは、DERによって発電システムを消費者に近づけることで、ほぼ回避できます。さらに、DERとマイクログリッドはエネルギー需給に対して、より柔軟で素早い対応ができます。
エネルギーコストは、自然災害、市場状況、地政学的な影響を受けやすいものです。分散型エネルギーは通常、こうした価格要因の影響をあまり受けず、税額控除やオフセットも伴う場合があります。さらに、DERを高負荷の場所に導入すると、電力会社は新しいエネルギー生成システムを構築（または既存のエネルギー生成システムをオフセット）することができます。これにより、システム全体の電力サービスコストを削減できます。
分散型発電によるエネルギーは、必ずしも再生可能エネルギーではありません。しかしDGは、再生可能エネルギープロジェクトとサステナビリティー目標の推進において、役割を果たすことができます。また、消費者に近いエネルギーシステムは、エネルギー輸送による環境への影響（排出量や生態系の破壊など）を減らすことができます。
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負荷予測とは、ある時点でどれだけの電力が必要とされ、その需要が電力網にどのような影響を与えるかを予測するプロセスです。
太陽エネルギーとしても知られる太陽光発電は、エネルギー生成に太陽光の粒子（光子）を使用する再生可能エネルギー源です。
風力発電は、風の運動エネルギーを発電に利用する一種の再生可能エネルギーです。
マイクログリッドとは、大学のキャンパス、病院の複合施設、軍事基地など、地域ごとに独立して発電を行う小規模な電力網です。
エネルギーを貯蔵することができれば、エネルギーの生産と消費による環境への影響を軽減し、クリーンな再生可能エネルギーの拡大を促進できます。
PPAは、再生可能エネルギー資産から発電された1 MWhあたりのエネルギーに対してエネルギー供給者が受け取る価格を定義する長期契約です。
脚注
1 "Energy Compensation Mechanisms for Distributed Generation"（ibm.com外部へのリンク）、国立再生可能エネルギー研究所。
2 "Feed-in tariff: A policy tool encouraging deployment of renewable electricity technologies"（ibm.com外部へのリンク）、米国エネルギー情報局、2013年5月30日。