需給調整

需給調整（じゅきゅうちょうせい、英: Grid balancing）は、電力系統の電力消費量と電力生産量をいかなる瞬間においても一致させるプロセスである。^[1] 電気はその性質上、貯蔵が困難であり、需要に応じて利用可能でなければならない。そのため、供給側と需要側の両方が絶えず変動しているにもかかわらず、供給は常に需要と極めて密接に一致させる必要がある。^[2] 自由化された電力網では、一般送配電事業者（送電系統運用者）が調整の責任を負う（米国の電力システムでは、信頼性コーディネーターの監督下にある「系統運用機関」と呼ばれる小規模な事業体が担当している^[3]）。広域同期系において、短期間の需給調整は周波数制御と密接に関連している。需給バランスが維持されている限り、周波数は（「規定周波数」で）一定に保たれる。^[4] 総需要と総供給の間にわずかな不一致が生じると、供給と需要の両方が周波数に敏感であるため、バランスが回復する。すなわち、周波数が低下すると供給が増加し、周波数が上昇すると需要が増加する。^[5]

2020年代初頭の時点では、実際の調整サービスは主に従来型の発電所によって提供されていた。^[1] 多くの場合、唯一の即応的な安全マージンは、物理的に回転する機械（同期発電機とタービン）の運動エネルギーによって提供される慣性応答である。供給と需要に不一致が生じると、発電機は加速することで余剰エネルギーを吸収するか、減速することでより多くの電力を生成し、その結果、商用電源周波数（50または60ヘルツ）が増減する。しかし、周波数は目標値から大きく逸脱することはできない。許容範囲外の周波数によって多くの電気機器が破壊される恐れがあるため、機器は自身を保護するために自動的に系統から切り離され、結果として停電を引き起こす可能性がある。^[2]

20世紀以降、系統への変動性再生可能エネルギーの導入が進むにつれ、需給調整の予測可能性は低下している。これにより、風が強く電力需要が低い夜間に、ウィンドファームが停止させられる事態が生じている。スコットランドではこれが補償金の支払いにつながっており、直近では33日間で600万ポンド以上が、発電を行わないことへの対価として電力網からウィンドファームに支払われた。

制約支払い（Constraint payments）は、風力だけでなく他の電力供給者に対しても行われる。2011/2012年度、英国のナショナル・グリッドによる支払額は計3億2400万ポンドに達し、そのうち3100万ポンドが風力向けであった。2012/2013年度には、送電能力の向上により、支払額は1億3000万ポンドに減少し、風力向けはそのうちわずか700万ポンドであった。^[6]

この一時的な余剰電気エネルギーは、代替案として水の電気分解に使用し、燃料電池で用いられる高純度の水素燃料を作ることもできる。水力発電が少ない地域では、ディノルウィグ発電所のような揚水発電システムを利用することで、天然ガスのピーク負荷対応発電所を稼働させる代わりに、そのエネルギーを運用予備力として、あるいは需要のピーク時に活用することが可能になる。