ピーク負荷についての基礎知識まとめ

ピーク負荷（Peak Load）とは
特定の期間（1日、1週間、1ヶ月、1年など）において、電力（またはその他のエネルギー）の需要が最も高くなる時点、あるいはその時の需要量を指す。
電力系統や個々の施設、機器において、その設計や運用に大きな影響を与える重要な概念。

ピーク負荷の発生要因

時間帯による変動

• 日中: 特に夏季は、昼間のオフィスや商業施設での冷房使用、工場稼働などにより電力需要が大きく増加し
  午後の早い時間帯（例：14時〜16時頃）にピークを迎えることが多い。
  ※冬季は暖房需要で午前中や夕方にピークが来ることもある。
  
• 夜間・深夜: 一般的に電力需要は低くなる。

季節による変動

• 夏季: 冷房需要の増加により、年間で最も大きなピーク負荷が発生することが多い。特に猛暑日は顕著。
• 冬季: 暖房需要の増加により、冬にもピーク負荷が発生する。
• 中間期（春・秋）: 冷暖房需要が少ないため、比較的負荷が低くなる。

曜日や休日による変動

• 平日: オフィスや工場の稼働により、昼間の需要が高くなる。
• 休日: 工場の稼働が停止したり、家庭での使用が増えたりと、平日のピークとは異なるパターンを示す。

気象条件

• 気温: 夏の気温上昇は冷房需要を急増させ、冬の気温低下は暖房需要を急増させる。
  一般的に、気温が1℃上昇（下降）するだけで
  大規模火力発電所1基分に相当する需要が増加すると言われている。
• 天候: 晴れや曇り、雨などの天候も照明や冷暖房需要に影響を与える。

社会経済活動

• 経済活動の活発化は、工場や商業施設の稼働率を高め、電力需要を増加させる。
• 特定のイベント（例：大規模なスポーツイベント、テレビ番組）なども一時的なピークを生じさせることがある。

ピーク負荷が電力系統に与える影響

●設備投資の増加
電力会社は、常に最大の需要（ピーク負荷）に対応できるよう
発電所、送電線、変電所などの設備容量を確保しておく必要がある。
このため、ピーク負荷が高いほど、より多くの設備が必要となり、設備投資が増加する。
しかし、これらの設備はピーク時以外は遊休状態となるため、設備の利用率が低下し
コスト効率が悪くなる。

●発電コストの上昇
ピーク時の需要に対応するためには、起動・停止が容易で出力調整が迅速に行える発電所
（石油火力発電所や揚水式水力発電所など）を稼働させる必要がある。
これらの発電所は、ベースロード電源（原子力、石炭火力など）に比べて発電コストが高いことが多く
結果として電力全体の供給コストが上昇する。

●系統の安定性への影響
ピーク需要が供給能力を上回る場合、電力不足となり
最悪の場合には大規模停電（ブラックアウト）につながる可能性がある。
急激な需要変動に対応するためには、発電機の出力調整能力が求められるが
限界を超えると周波数や電圧の安定性が損なわれるリスクがある。

●環境負荷の増大
ピーク対応発電所は、化石燃料（特に石油）を使用するものが多いため
ピーク時に稼働することで温室効果ガス排出量が増加し、環境負荷が高まる。

ピーク負荷対策（負荷平準化）

上記の課題を解決し、電力の安定供給と効率的な運用を図るために
「負荷平準化」と呼ばれる様々なピーク負荷対策が実施されている。

ピークカット（Peak Cut）

ピーク時の電力使用量そのものを削減する対策。
デマンドレスポンス（DR）: 電力会社が、電力需要のひっ迫時に大口需要家や一般家庭に節電を要請し
協力者に報酬を支払う制度。

ピークシフト（Peak Shift）

電力使用の時間をずらし、ピーク時の需要を他の時間帯（通常は夜間や休日の低負荷時）に移行させる対策。

• 蓄熱システム: 夜間の安価な電力で熱を蓄え、昼間の冷暖房に利用する。
• 電気自動車（EV）のスマート充電: 夜間に充電し、昼間のピークを避ける。
• 生産スケジュールの変更: 工場などで、電力消費量の多い作業をオフピーク時間帯に実施する。
• 時間帯別料金制度: ピーク時の電気料金を高く、オフピーク時の料金を安く設定することで、消費者の行動を誘導する。

ボトムアップ（Bottom Up）

• 需要の少ない夜間や休日の電力消費を増やす対策。
  電力系統全体の負荷率（平均負荷/最大負荷）を向上させ、設備稼働率を高めることで
  電力供給コストを平準化する効果がある。
  
  例：蓄熱式給湯器、電気自動車の夜間充電の推奨など。

ピーク負荷とベースロード負荷・ミドルロード負荷

電力需要は時間的な特性から、以下の3つに区分される。

ベースロード負荷（Base Load

年間を通じてほぼ一定して存在する電力需要。
24時間稼働している工場や、家庭の常時使用電力などが含まれる。

• 対応する電源：原子力発電、石炭火力発電、水力発電（流れ込み式）、地熱発電など、燃料費が安く、一度稼働すると停止しにくい、安定した連続運転に適した電源。

ミドルロード負荷（Middle Load）

季節や日中の活動によって変動する中程度の電力需要。

• 対応する電源：LNG火力発電など、ベースロード電源の次に発電コストが安く
  比較的機動的な出力調整が可能な電源。

ピークロード負荷（Peak Load）

1日や季節の中で一時的に最大となる電力需要。

• 対応する電源：石油火力発電、揚水式水力発電など、発電コストは高いものの
  短時間で出力調整が可能で、緊急時に迅速に対応できる電源。