太陽光大国が直面する蓄電の課題
習近平国家主席は2020年12月、中国が2030年までに風力・太陽光の設備容量1,200ギガワットを導入すると発表した。目標は野心的に見えた。だが中国は予定より6年早く、2024年7月にこの節目を達成した。2025年末までに風力と太陽光の合計設備容量は1,840ギガワットを超え、全国の電力設備容量の47.3%を占めるに至った。拡大の勢いに鈍化の兆しはない。2025年1〜5月だけで、中国は太陽光198ギガワット、風力46ギガワットを追加した。特に5月には太陽光93ギガワット、風力26ギガワットを新設しており、エネルギー分析家ラウリ・ミルリヴィルタ氏は、条件次第でこれらの増加分はポーランド、スウェーデン、アラブ首長国連邦に匹敵する量の電力を生み出せる可能性があると指摘した。
この爆発的な成長は、予期せぬ問題を生んだ。再生可能エネルギーは、太陽が照り、風が吹くときに発生するため、人々が必要とする時とは限らない。2025年には、電力網が余剰電力を吸収できない際に発生する出力制御、すなわち余剰電力を放流する現象が、世界各国で過去最高水準に達したと報告された。ブラジルは太陽光発電量の20%を放棄し、ドイツ、フランス、オランダは合計3.9テラワット時の再生可能エネルギー発電量を削った。中国は今、発電量を増やすだけでなく、必要な時に備えてエネルギーを貯めるという中心的課題に直面している。
蓄電池部門は2025年に前年比75%成長したが、それでも必要とされる規模には追い付かない。化学電池は短期間の周波数調整に優れる一方、数時間規模の蓄電に拡大する際には劣化やサプライチェーンの制約に直面する。解決策は、新たな規模で展開されている古い技術、揚水発電にある。これらの施設は巨大な蓄電池として機能し、化学電池よりも低い保守コストで70〜100年の運用寿命を持ち、レアアース鉱物も必要としない。
揚水発電の仕組み 蓄電池としての重力
揚水発電の仕組みは、基本的な物理学に基づいている。数千トンの水が上部貯水池の高い位置にあり、重力ポテンシャルとしてエネルギーを蓄える。水を放流すると、水は発電機と接続された水車を駆け下り、その位置エネルギーを再び電力に変換する。河川の流れに依存する従来の水力発電ダムとは異なり、揚水発電システムは同じ水を繰り返し利用するため、季節降雨に関係なく運転できる閉ループを形成する。
需要が低い時や再生可能エネルギーの出力が高い時には、これらの施設は余剰電力を使って水を下部貯水池から上部貯水池へ汲み上げる。需要がピークに達すると、水は水車を通って流れ下り、必要な時に電力を生み出す。この単純な重力式蓄電システムは、現在世界の長時間蓄電の90%以上を担っている。
近年の施設では可変速ポンプ水車発電機の採用が進み、固定速度ではなくポンプ運転時の電力消費を調整できるようになった。この柔軟性は、電力網の安定化サービスを向上させる。この技術は、大量の余剰電力を吸収し、数時間から時には数日にわたって放出することに優れ、断続的な風力・太陽光発電の調整に最適だ。リチウムイオン電池は短期蓄電市場を支配しているが、数時間規模の放電には大規模化が高価であり、繰り返しの充放電で劣化する。
中国の地形は自然な利点を提供する。研究によれば、中国の揚水発電ポテンシャルの79%は北西部と南西部に集中しており、山岳地形が貯水池建設に理想的な自然の標高差を生んでいる。一方、技術者たちはより平坦な地域向けの革新的な解決策も展開し始めた。十分な技術的創造性があれば、多様な地形に適応できることを示している。
記録的なプロジェクトが景観を変える
中国は単に揚水発電所を建設しているのではなく、かつて考案された中で最大かつ最も野心的な施設を建設している。河北省の豊寧揚水発電所は2024年8月に完成し、世界最大の同種施設となった。中国国家電網が運が運営する豊寧は、定格出力300メガワットの可逆式ポンプ水車発電機12基を備え、合計設備容量3.6ギガワットを誇る。2013年6月に着工したこのプロジェクトは、それまでの記録保持者だった米国バス郡発電所を上回り、現在は中国北部の電力網安定化の要となっている。施設の第2期では、発電モードで330メガボルトアンペア、ポンプモードで345メガボルトアンペアの定格を持つ先進的な可変速発電機を採用し、電力網の周波数変動に精密に対応できる。
豊寧が設備容量の首位に立つ一方、江蘇省の鎮江（句容）揚水発電所は、同種の施設で最も高いダムの記録を持つ。2025年10月に運転を開始したこの施設は、高さ182.3メートルの上部貯水池ダムを備え、約60階建ての建物に相当し、自由の女神像よりも高い。江蘇省は大部分が平坦な地形であるため、この工学的偉業は特に困難を極めた。技術者たちは建設現場で発掘した土砂をダム本体の建設に利用し、自然には標高差がなかった侖山渓谷に人工的な高低差を作り出した。
句容発電所は、深さ800メートルの地下空洞に機械を設置し、225メガワットの可逆式発電機6基で計1.35ギガワットの容量を備える。上部貯水池は1,707万立方メートルの水を貯え、ポンプ運転では年間約18億キロワット時を消費し、放電時には13.5億キロワット時を発電する。国家電網鎮江供電公司開発部長の王晨輝氏によると、この施設は約270万キロワットの双方向エネルギー調整能力を提供し、産業集積する長江デルタ地域の需要ピーク時に電力網の負担を軽減する。公表された予測では、この施設は年間約14万トンの石炭消費を回避し、二酸化炭素排出量を年間約34万9,000トン削減、約36万世帯分の電力を供給する。
全面稼働時には、約270万キロワットの双方向エネルギー調整能力を提供し、需要ピーク時に電力網の負担を軽減します。
単独の蓄電施設にとどまらず、中国は通常の水力発電と揚水発電を組み合わせたハイブリッド施設でも先駆的な取り組みを進めている。チベット高原の標高9,842フィートに建設される四川西部の両河口プロジェクトは、世界最大のハイブリッドシステムとなる。この施設は、通常の水力発電所3,000メガワットと揚水発電設備1,200メガワットを組み合わせ、合計4.2ギガワットの複合施設を形成する。プロジェクトは下部貯水池として機能する雅根一級水力発電所と一体化し、巨大な蓄電用水バッテリーを構成する。山体表面から1,640フィート下に位置する地下発電所の掘削は完了し、現在は下部貯水池のコンクリート打設が進められている。
安徽省の績渓揚水発電施設は2021年から、中国東部の「超大型蓄電池」として稼働している。180万キロワットの容量を持つこの発電所は、電力網の緊急需要に106回応じ、始動成功率は100%だった。2024年時点で、24億7,900万キロワット時を発電し、年間石炭消費を約21万6,000トン削減、二酸化炭素排出量を47万5,000トン削減した。この施設は2024年に16.84億元の生産額を達成し、地元経経済の発展に大きく貢献したと同時に、全国の水土保持モデル事業としての評価も維持している。
地理的革新 山岳から海岸線へ
従来の揚水発電開発は、自然の渓谷が上部・下部貯水池の候補地となる山岳地域に焦点を当ててきた。中国では、北西部と南西部が全国の蓄電ポテンシャルの79%を占め、青海省だけで全体の32%を占める。これらの地域は、効率的な発電に必要な急峻な標高差を備えている。地理情報システムとデジタル標高モデルを活用した研究では、上部貯水池の増設に利用できる既存の大型貯水池532カ所が特定され、理論上のポテンシャルは9,671ギガワット時となる。実現可能な8,717ギガワット時というポテンシャルは、中国が現在計画・確保している揚水発電容量のおよそ1.74倍に相当する。
しかし、中国の電力需要は東部沿海諸省に集中しており、平坦な地形が歴史的に蓄電開発を難しくしてきた。江蘇省句容プロジェクトの成功は、地形的に難しい地域でも大規模揚水発電が機能することを示した。人工的な標高差を作り、地下発電所を利用することで、技術者たちは遠隔の山岳地帯から長距離送電するのではなく、主要な需要地の近くに蓄電インフラを配置できるようになった。
将来を見据え、研究者たちは中国の長い海岸線に向けた海水揚水発電を探求している。この方式は海を下部貯水池として利用し、淡水の必要性や農業・都市用水との競合をなくす。最近の研究では、合計蓄電容量4,379ギガワット時となる約2万カ所の沿岸候補地が特定された。このうち87カ所は、建設費が1キロワット当たり約949ユーロと、従来の淡水式システムに近い水準を示しており、特に掘削量を最小限に抑えられる自然の沿岸凹地を利用する場合にその傾向が強い。この技術は、沿岸諸省における洋上風力発電所の統合に不可欠となる可能性があり、蓄電と再生可能エネルギー開発を連携させる拡張可能な枠組みを提供する。
建設ペースと品質管理
中国の開発速度は世界の競合国を圧倒している。2023年5月時点で、中国は50ギガワットの揚水発電容量を稼働させており、世界全体の30%を占めた。2025年8月には設備容量は62.365ギガワットに達し、第14次五カ年計画の目標を前倒しで上回った。現在は89ギガワットが建設中で、開発事業者らはさらに276ギガワットの承認を求めている。中国は2035年までに400ギガワットを目指しており、達成すれば揚水発電は全国の長時間蓄電システムの基盤となる。
この加速は、先進的な工学技術と産業化された建設手法に支えられている。湖南省の平江プロジェクトでは、技術者たちが「天岳」と呼ばれる可変径トンネル掘削機を使い、50度の傾斜で1,338メートルの斜坑を掘削した。この世界初の機械は、上昇しながら掘削直径を6.5メートルから8メートルに調整し、三重グリップ式油圧インターロックシステムで滑りを防いだ。機械は全長87メートル、重量900トン。三重グリップシステムは、メーカーの中国中車が「滑り止め三角マトリックス」と呼ぶ構造を作り出し、中間・後部グリップを1.5メートルごとに交互に動かして継続的な逆推力を維持し、斜坑壁に固定しながら安全に上る。こうした革新により、プロジェクトは短縮された工程で進められ、一部の設備は設置開始からわずか18カ月で運転を開始した。
一方、急速なペースは品質管理上の課題も浮き彫りにした。2025年末、福建省の永安揚水発電プロジェクトは、総額75億元（10億6,000万ドル）の旗艦施設でありながら、下部貯水池工事に「重大な品質欠陥」があるとの報道を受け、不祥事に巻き込まれた。国家エネルギー局は、2021〜2025年の国家五カ年計画の重点プロジェクトであるこの現場で、基準以下の資材やずさんな施工があったとの指摘をめぐり調査を開始した。請負業者の親会社である中国電力建設集団は特別調査チームを設置し、法令に従って問題に対処すると約束した。この出来事は、中国が蓄電インフラ整備を急ぐ中で、建設速度と工学的厳格さとの間に存在する緊張関係を示している。
長時間蓄電をめぐる世界の競争
中国の整備は、世界規模で揚水発電開発が再燃する動きの一環だ。国際水力発電協会によると、世界の開発事業者らは合計570ギガワットの新規揚水発電容量を進めており、その約40%を中国が占める。同協会のエディ・リッチ最高経営責任者は、過去最高水準の再生可能エネルギー出力制御は、発電設備に見合った蓄電インフラが必要であることを示す警告だと強調する。
2025年に見られた過去最高水準の出力制御は、明白な警告です。世界はクリーンな発電設備を急速に建設していますが、今度はその勢いに見合った規模で、電力を利用するためのインフラ、あるいは貯蔵するためのインフラを建設しなければなりません。
リッチ氏はさらに、「エネルギー安全保障、エネルギー主権、そして強靱性を真剣に考えるなら、揚水発電は後回しにされるものではなく、背骨として扱われなければならない」と述べた。
他の国々は、規制や許認可の障壁により、より遅いペースで動いている。欧州では、ドイツの300メガワット・リートル計画が10年超の計画を経て承認され、オーストリアのリムベルクⅢ施設は4年間の集中的な地下工事を経て2025年9月に運転を開始した。米国では90件超のプロジェクトが開発中で、ワシントン州の1,200メガワット・ゴールデンデール施設などがあるが、1980年代の法律に基づく許認可プロセスのため、大多数は少なくとも10年後にしか運転できない。
英国は2030年代半ばまでに10ギガワットの揚水発電を建設する計画で、スコットランド高地の1,800メガワット・イアーバ計画が含まれる。これらの開発は、余剰の風力を吸収し、高価なガス火力のピーク電源を置き換えることを目指す。中東では、ドバイ電力水道庁が250メガワット・ハッタ施設の試運転を開始した。これは湾岸地域初の同種施設で、530万立方メートルを貯える上部ダムと地下60メートルの発電所を備え、ドバイの2050年ネットゼロ炭素排出戦略を支援する。
インドは、急速に拡大する太陽光・風力発電を補完するため、大規模プロジェクトを進めている。アーンドラ・プラデーシュ州の1,800メガワット・ガンディコータ計画は、アンドリッツが供給する可逆式ポンプ水車を利用する。グリーンコーのピナプラム複合施設は、太陽光1,000メガワット、風力550メガワット、閉ループ式揚水発電1,200メガワットを統合し、インド初の再生可能エネルギーと蓄電を併設する施設となる。オーストラリアの開発パイプラインには、貯水池間のトンネル掘削によって2,000メガワットの容量を追加するスノーウィ2.0や、旧金鉱山を250メガワットの蓄電施設に転用するクイーンズランド州のキッドストン計画が含まれる。
国際水力発電協会のパブロ・バルベルデ副最高経営責任者は、中国の進展に称賛の意を示した。
再生可能エネルギーの先駆者であり続ける水力発電が、新たな記録を更新し、新技術を支え、新しい解決策を生み出している様子は、実に感銘を受けます。水力発電業界は絶えず革新を続けており、中国の最新の発展を学ぶため、国際代表団を中国に派遣できることを楽しみにしています。
要点
- 中国は2030年の風力・太陽光目標を6年前倒しで上回り、2025年末までに1,840ギガワットに達した。変動性と出力制御に対処するため、蓄電の緊急需要が生まれている。
- 揚水発電は余剰電力を使って水を上部貯水池へ汲み上げ、後で水車を通って放電する。世界の長時間蓄電の90%以上を担い、運用寿命は70〜100年。
- 河北省の豊寧発電所は設備容量3.6ギガワットで世界最大の揚水発電施設。江蘇省の句容発電所は高さ182.3メートルのダムを持ち、平坦な地形でも技術が機能することを証明した。
- 中国は62ギガワットの揚水発電容量を稼働させ、89ギガワットを建設中。再生可能エネルギーの統合を支えるため、2035年までに400ギガワットを目指す。
- 技術者たちは、沿岸凹地を用いた実験的な海水システムや、通常の水力発電と蓄電を組み合わせたハイブリッド発電所など、多様な地形に合わせて技術を適応させている。
- 福建の永安施設など一部のプロジェクトでは品質管理への懸念が浮上し、建設上の欠陥の疑いが調査対象となった。急速な整備に伴うリスクを示している。
- 世界の開発事業者らは、新規揚水発電容量570ギガワットを進めている。中国は許認可が簡素なため欧米諸国より速く建設する一方、他国では10年単位の承認プロセスに直面している。
