2025年、78カ所の電力施設で電圧が上限を超過
韓国では2025年、主要な送電・変電施設78カ所で過電圧が記録された。2021年の4カ所から増加した。太陽光発電の拡大に伴い、送電網の安定維持にも寄与する従来型発電機の稼働が減っているためだ。この増加を受け、電力当局には、発電機が担ってきた電圧制御機能の代替設備を整え、太陽光発電設備を改修し、現行の電力市場で対価が支払われていない機能への費用を負担する必要が生じている。
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韓国電力取引所が李鍾培議員の事務所に提供したデータによると、345キロボルト系統で影響を受けた施設数は毎年増加し、2021年の4カ所から、2022年は22カ所、2023年は52カ所、2024年は61カ所、2025年は78カ所となった。4年間にわたる5回の年次集計で、最新の数字は当初の19.5倍に達した。
より詳細な運用データからも、電圧問題が繰り返し、長時間に及んでいることがうかがえる。一方、設備の調達には最長3年かかるようになっており、電力当局は、導入済みの再生可能エネルギー発電設備のうち、電圧を積極的に支えたり、系統事故時にも接続を維持したりできる設備がどれほどあるのか、全体像を把握できていない。
韓国はすでに技術的な解決策に着手している。済州島では、韓国電力公社（KEPCO）がABBと協力し、電圧と周波数の両方を支える回転機を開発しており、2026年末までの運転開始を予定している。より広範なインバーターの改良は2029年まで、回転式の系統支援設備を導入する別の計画は2034年まで続く。
当面の課題は、建設や改修のスケジュールを、いま変化している運用状況に合わせることだ。韓国電力取引所のデータによると、2026年3月29日正午、太陽光発電は約25.2ギガワットで発電量の44.5％を占めた一方、石炭火力は約6.1ギガワットだった。この時点の太陽光発電量は石炭火力の4倍を超えていた。
太陽光発電の拡大が電圧管理を変える理由
電圧とは、送電網を通じて電気を流す電気的な圧力だ。設備を正常に動かすには、電圧を制御範囲内に保つ必要がある。周波数は交流電流の周期を示す。どちらも常時管理が必要だが、制御に必要な設備や対策は異なる。
石炭火力や液化天然ガス（LNG）火力の発電所では、系統の電気周波数に同期して回転する同期発電機が使われている。電力を生産するだけでなく、電圧制御に役立つ電気的なやり取りである無効電力を供給したり吸収したりできる。
無効電力は、系統を通じて有効電力を送るために必要な電気的条件を支える。特定の地域で無効電力が過剰または不足すると、電圧が望ましい範囲を外れることがある。電力需要が少ない時間帯には送電線によって電圧が上昇することがあり、無効電力を吸収する設備が必要になる。
太陽光発電は運用上の需給バランスを変える。日射による発電量が増えると、供給量を消費量に合わせるため、従来型発電所は出力を抑えたり停止したりする場合がある。発電機が停止すれば、その機械が提供していた電圧支援の一部も失われる。
徳成女子大学の白哲宇教授は、最近の過電圧増加の大部分は、発電機の停止がより頻繁になったことに起因すると指摘する。送電電圧の上昇は以前から起きているが、稼働する従来型発電機が減ると制御が難しくなるという。
太陽光パネルが生み出す直流を送電網向けの交流に変換する太陽光インバーターも、対応する機能を備え、適切に運用されれば電圧を支えられる。したがって韓国の課題は、専用設備の追加と、すでに系統に接続されている再生可能エネルギー発電設備の活用改善の両方に及ぶ。
繰り返す事象が示す、施設数だけでは見えない負荷
78という数字は影響を受けた施設の数だ。運用記録には、各地で繰り返し発生した電圧事象の件数や累積時間が記録されており、系統への負荷をより詳細に把握できる。
政府の諮問会議で共有された系統信頼度性能報告書に基づく数字では、2025年に電圧運用目標への違反が発生した件数は、765キロボルト系統で582件、345キロボルト系統で55,265件、154キロボルト系統で4,943件だった。
同じ資料では、345キロボルト系統の過電圧件数を55,526件としている一方、目標違反の一覧表では55,265件としている。KEPCOが国会に開示した資料では約55,000件とされた。正確な合計値には食い違いがあるものの、いずれの数字も年間件数が55,000件を超えたことを示している。
事象の推移を見ると、2023年は18,753件、2024年は36,717件、2025年は55,526件で、2年間でほぼ3倍となった。1時間を超えて続いた過電圧の累積時間は、2024年の13,174時間から2025年には21,396時間へと約62％増加した。この時間は施設ごとの合計だ。366キロボルトを超える電圧は70時間にわたった。
各資料では電圧の基準も異なる。施設数の集計は345キロボルトに対して上下5％の許容範囲、すなわち約327.75～362.25キロボルトを用いている。運用報告書が用いる目標範囲は336～360キロボルトと、より狭い。運用目標は、電圧がより広い許容範囲の境界に達する前に対応することを求めている。
目標範囲から外れた時間は、新加佐変電所が3,857時間で最も長く、世宗が3,032時間、華城が2,676時間、群山が2,420時間と続いた。こうした地点からは、主要な電力消費地を支える地域を含め、複数地域で電圧管理に取り組む必要があることが分かる。
韓国の系統モデルが示す地域的な負荷
学術論文「KPG 193 study」の研究者らは、太陽光発電施設が集中し、送電網が比較的脆弱な韓国南西部で、過電圧問題が顕在化していると指摘している。
公開データを基に構築された同研究の模擬モデルには、バスと呼ばれる電気的な接続点が193カ所、発電機が123基、送電線が407本含まれる。太陽光発電容量は23.75ギガワットで、総発電容量134.49ギガワットの約18％に相当する。設備容量は発電可能な出力を示す一方、3月29日の数字は特定の時点で実際に発電されていた電力量を示す。
夏季の最大需要日だった2022年7月22日13時の状況を使ったシミュレーションでは、電力需要のおよそ40％が首都圏に集中している。大規模な石炭火力・原子力発電所は沿岸部に集まり、東部の発電所からは200キロを超える距離を経て首都圏へ送電されている。
そのため韓国は、主要な需要地に向かう大規模な送電と、発電設備が集中する地域の局地的な電圧状況の両方を管理する必要がある。南西部に太陽光発電が集中していることは、沿岸部からの長距離送電とは異なる運用上の課題を生んでいる。
研究者らはKPG 193を簡易的な試験基盤として構築した。分路コンデンサー、静止型同期調相機、電圧設定を調整できる変圧器など、実際の系統設備はモデルに含まれていない。また、詳細な系統情報は公開されていないため、KEPCOの地域別サービス区域と公開地図データを使って施設を分類している。
この研究は、発電、需要、地理的条件がどのように影響し合うのかを検証する手段となる。また、計画を立てるには、各地点に設置された電圧制御設備を含めた詳細なシミュレーションが必要であることも示している。
再生可能エネルギーの接続先の大半は配電網
国会審査の際に示されたKEPCOのデータによると、韓国の再生可能エネルギー接続容量411ギガワットのうち、30.7ギガワットは配電網に接続されており、約75％を占める。接続件数では99％が、各家庭や企業に電力を届ける地域の配電網を利用している。
KEPCOによると、配電網のインバーターは力率1.0で固定運転されている。簡単に言えば、この設定では、電圧制御のための無効電力のやり取りを行わず、有効電力の供給に重点が置かれる。無効電力を調整できるインバーターであっても、その機能を使うには適切な設定と運用指示が必要だ。
再生可能エネルギー設備の設置規則では、2020年から電圧制御機能が義務付けられている。しかし当局は、30ギガワットを超える導入済み設備全体について、これらの機能が実際に適用され、運用されている状況を把握できていない。この設備台帳の欠如は、改修や費用、運用指示に関する判断にも影響する。
光云大学の電気工学教授、宋承浩氏は、再生可能エネルギー発電事業者も電力システムの一員として無効電力制御に参加すべきだと主張する。また、系統全体の状況に応じた設備選定とともに、シミュレーションや人員の拡充も求めている。
弘益大学の全永煥教授は、系統の強化に同期調相機を、既存インバーターの即時改良が難しい地域の電圧管理にSTATCOM（静止型同期補償装置）を活用する案を示す。いずれも、従来型発電機が発電と同時に提供していた支援機能を補うことを目指す。
系統事故時の接続維持
インバーターの改良では、電圧や周波数が一時的に正常範囲を外れた場合の対応も必要だ。保護装置は、設備の損傷を防ぐために接続を切ることがある。多数の発電設備が一斉に切り離されれば、供給が急減し、系統の異常が深刻化しかねない。
KEPCOの計画は、LVRT、LFRT、HVRTと呼ばれる機能に対応している。これらは、電圧低下、異常な周波数、高電圧が一定時間続いても設備の運転を継続できるようにするものだ。適切な高電圧時の設定により、インバーターは系統への接続を維持したまま無効電力を吸収することも可能になる。
KEPCOの金東哲社長は、国会審査の際、現状の対応範囲と今後の拡大計画について次のように述べた。
出力90キロワット（kW）以上の設備については運転継続性能を確保しており、対象を20kW以上の設備に拡大する計画だ
KEPCOは、これらの機能に関する改良を2029年まで進め、慣性力を確保するための同期調相機を2034年までに設置する計画だ。慣性力とは、回転機械に蓄えられたエネルギーで、系統周波数の急変を緩和し、ほかの制御が対応する時間を確保する。
金柱永議員は、緊急時の送電遮断の仕組みについても点検を求めた。周波数低下時の負荷遮断では、電力供給が不足して周波数が危険な水準まで低下した際、選定された需要家の回路を切り離す。太陽光発電設備を含む回路を遮断すると、電力利用者だけでなく地域の発電設備も切り離されるため、想定よりも需要の純減が小さくなる可能性がある。
金氏は、2025年4月のスペイン・ポルトガル大規模停電について、ENTSO-Eの専門家パネルが過電圧を14の要因が絡む連鎖の直接原因と特定した評価を引用した。固定力率運転や、太陽光発電設備の相次ぐ切り離しも、電圧上昇を悪化させた要因として挙げられていた。
AIデータセンターが需要の急変をもたらす
AIデータセンターも新たな運用課題となっている。多数のGPUが演算処理とデータ交換の間で動作を切り替えるため、電力消費が急変することがある。
白教授は、大規模なAI学習センターの需要は短時間で30～40％変動し得ると推定する。消費電力が1ギガワットの施設なら、300～400メガワットの変動に相当する。
需要が急減した場合の影響を示すのが、2024年7月に米バージニア州で起きた事例だ。北米電力信頼度協議会（NERC）の説明によると、送電線の故障による短時間の電圧低下を受け、データセンターの保護システムが作動した。約1,500メガワットの需要が切り離され、その後、電圧は通常の107％まで上昇した。広域停電には至らなかった。
韓国の気候・エネルギー・環境省は2026年8月、AIデータセンターの系統接続と運用要件を策定するための研究会を立ち上げた。需要の急変や保護装置による遮断に対応する詳細要件は、なお策定中だった。
発電と消費の双方で、保護設定を連携させる必要がある。大規模な太陽光発電設備の切り離しは供給を急減させ、大規模なデータセンターの切り離しは需要を急減させる。いずれの場合も、系統は速やかに調整しなければならない。
設備導入は計画されているが、納入と費用負担が課題
同期調相機やSTATCOMは、韓国の第11次長期送変電設備計画に盛り込まれているが、設置は完了していない。同期調相機は、販売用の電力を発電せずに系統を支える回転機だ。STATCOMはパワーエレクトロニクスを使って無効電力を迅速に調整し、電圧を制御する。
既存設備にも負荷がかかっている。系統信頼度報告書に基づく数字では、分路リアクトルやSTATCOMなどの電圧補償設備の故障容量は、2025年に3,500メガボルトアンペア・リアクティブとなり、2024年の約3倍に達した。分路リアクトルは無効電力を吸収して電圧上昇を抑える設備で、特に送電線の負荷が軽いときに用いられる。
KEPCOによると、補償設備の調達期間は約1年から最長3年に延びており、国内メーカーは海外向けの受注にも対応している。修理や増設のスケジュールには、こうした納期の長期化を織り込む必要がある。
電力市場にも別の制約がある。無効電力制御サービスには、別途対価が支払われていない。主に電圧調整を目的に建設する機械には、投資を正当化できる通常の電力販売収入がない。
ソウル科学技術大学の兪承勲教授は、STATCOMなどの設備投資を再生可能エネルギーのコスト評価に含めるべきだと主張する。李鍾培氏は、再生可能エネルギーの拡大を、電圧や周波数、電力品質の安定と両立させるルールづくりを求めている。
実務上の判断事項は、費用を誰が負担するのか、どの既存インバーターを改修するのか、新設設備が最も効果を発揮する場所はどこか、そして設備をどれだけ早く納入できるかだ。建設目標を掲げるだけでは不十分で、設備が接続され、試験を経て、実際に利用可能になるまで運用上の課題は解決しない。
済州島の具体的な事業と期限
KEPCOとABBは、高い慣性力を備えるフライホイールを組み合わせた韓国初の同期調相機について、了解覚書を締結した。ABBの済州島プロジェクトの発表によると、設備は、海底ケーブルで済州島と本土をつなぐ島北部の高圧直流送電所付近に設置される。
設備の定格は電圧支援が50メガボルトアンペア・リアクティブ、回転エネルギーの蓄積量が約500メガワット秒だ。フライホイールが回転質量を加えることで、周波数の急変を緩和するために使えるエネルギーが増える。ABBがスウェーデンで設計・製造を進めており、2026年末までの運転開始を予定している。
約67万人が暮らす済州島は、再生可能エネルギーとクリーン水素を通じて2035年までの温室効果ガス排出実質ゼロを目指している。このプロジェクトは、移行を支える具体的なインフラと、近い将来の稼働目標を示すものだ。
主な日程からは、運用上の圧力と対応計画が重なっている状況が見て取れる。
- 2021～2025年：電圧上限を超えた施設は4カ所から78カ所に増加。
- 2024年7月：バージニア州の系統異常で、データセンターの需要約1,500メガワットが切り離された。
- 2026年3月29日：正午、韓国の発電量に占める太陽光の割合は44.5％に達した。
- 2026年末：済州島のフライホイール付き同期調相機が運転開始予定。
- 2029年：KEPCOのインバーター性能改良計画の期限。
- 2034年：KEPCOは慣性力確保に向けた同期調相機の設置を計画。
要点
- 韓国では2025年、主要施設78カ所で過電圧が記録された。2021年は4カ所だった。
- 太陽光発電の増加により、電圧支援も担う従来型発電機の稼働が減少している。
- 再生可能エネルギーの接続容量の約75％は配電網に接続されており、インバーターの設定と性能が系統安定性の鍵を握る。
- 当局は導入済みインバーターの機能を網羅的に把握する必要がある一方、設備の納入には最長3年かかる場合がある。
- 済州島の新たな同期調相機は2026年末までの稼働を予定しており、より広範な改良計画は2029年と2034年まで続く。
