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調査レポート
「米国におけるエネルギービジネスとエネルギー貯蔵システム」    

[コードNo.2018CE02]

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■体裁/ A4判 360ページ
■発行/ 2018年 7月 4日
■定価/ 356,400円(税込・送料込価格)

著者紹介

Clean Energy Research Laboratory 代表
阪口幸雄 氏

・米国のクリーンエネルギーと、日本のビジネスへの影響にフォーカスしたコンサルタント会社の代表
・シリコンバレーを中心にエネルギー問題の定点観測を長期間行い、今後の動向と日本企業の対応についてのきわめて明解なビジョンを持つ
・専門分野は、エネルギー貯蔵、発送電分離、デマンドレスポンス、分散電源、太陽光発電、水素発電、電気自動車、等
・日本の大手エネルギー企業、日本政府機関、大学等のアドバイザーを多数務める
・シリコンバレーに20年以上在住
・日立で17年間最先端の半導体の開発に携わる
・ホームページ http://www.technology4terra.org

目次

1.エグゼクティブサマリー
2.はじめに
2.1.米国における一次エネルギー・二次エネルギー
2.2.米国の電力システムの構造
2.2.1.電力卸売の市場化
3.米国の電力システム
3.1.複雑な構造
3.2.ISO/RTOの設立
3.3.ISO/RTOの有無による地域間の違い
3.3.1.ISO/RTOの役割
3.3.2.全米で運用されているISOとRTO
3.4.膨大な数の電力会社
3.5.米国に於ける市場構造と電力自由化
3.5.1.「卸売り」の自由化
3.5.2.2種類の市場構造
3.5.3.FERC・州政府・RTO/ISO の役割
3.5.4.電力卸売市場価格
3.5.5.発電開発事業者の動き
3.5.6.市場原理を優先するアプローチ
3.5.7.FERC の管轄
3.5.8.NERC (North American Electric Reliability Corporation)
3.6.米国に於ける電力「小売り」の自由化
3.7.送配電・電力網
3.8.オバマ政権による政策的支援
3.8.1.「米国再生・再投資法」(2009年)
3.8.2.「大統領覚書」(2013年6月)
3.9.過去15年間の送電網建設
3.10.3つに分断されている電力網
3.11.カリフォルニア州電力危機(2000年〜2001年)
3.11.1.電力危機の原因
3.11.2.電力危機の経緯
3.11.3.電力危機の結果
3.11.4.電力危機後の新規の発電所の増強
3.12.電力網の強靭性強化に向けた取り組み
4.米国の環境関連の政策
4.1.オバマ政権下での環境規制
4.1.1.環境政策
4.1.2.石炭火力発電所の停止
4.2.トランプ政権の施策方針
4.2.1.新政権の人選
4.2.2.エネルギー省政権移行チームの重点項目
4.2.3.トランプ政権によるDOE予算関係見直し
4.2.4.クリーンエネルギーおよび気候変動
4.3.再生可能エネルギー発電の拡大による温暖化ガス低減
4.4.再生可能エネルキ゛ーホ゜ートフォリオ基準(RPS)
4.5.ITCの延長
4.6.再生可能エネルギー発電の状況
4.6.1.太陽光発電
4.6.2.風力発電
4.7.DOE/SUNSHOT
5.再生可能エネルギー発電の増加がもたらす問題点
5.1.出力変動
5.2.余剰電力(OVER GENERATION)
5.3.急峻なランプの発生(ダック問題)
5.3.1.電力料金のピーク時間帯の移動
5.4.再生可能エネルギーの増加に対する系統の安定化
5.5.出力調整用のピーク用発電施設の例
5.5.1.モンタナ州の例
5.5.2.カリフォルニア州の例
5.6.エネルギー関連の問題点と発電リソースの変化
5.6.1.米国におけるエネルギー関連の問題点の整理
5.6.2.過去10年間に起こった発電リソースの変化
6.系統不安定化に対する対策
6.1.アンシラリーサービス
6.1.1.アンシラリーサービスとは
6.1.2.アンシラリーサービスの市場化
6.1.3.アンシラリーサービスの種類
6.1.4.ISO/RTOによるアンシラリーサービス・プログラム
6.1.5.周波数調整信号
6.1.6.周波数制御/電圧制御について
6.1.7.FERC Order 755
6.1.8.FERC Order 794(Frequency Response)
6.1.9.アンシラリーサービスに対する対価(ISOによる違い)
6.1.10.カリフォルニア州におけるアンシラリーサービスに対する対価
6.1.11.アンシラリーサービスに対応する発電リソース(カリフォルニア)
6.1.12.Case Study: CAISO管内のPG&E
6.2.デマンドレスポンス(DR)
6.2.1.北米に於けるデマンドレスポンス(DR)
6.2.2.高速自動デマンドレスポンスで可能な需要抑制
6.2.3.高速自動デマンドレスポンス用の規格
6.2.4.デマンドレスポンスの2つのインセンティブ
6.2.5.電力(エネルギー)としてのデマンドレスポンス
6.2.6.FERCのデマンドレスポンス関連の命令
6.2.7.アンシラリーサービスの供給力としてのデマンドレスポンス
6.2.8.デマンドレスポンスと垂直統合型の電力会社
6.2.9.デマンドレスポンスを供給力として活用するための制度枠組み
6.2.10.カリフォルニア州デマンドレスポンス
6.2.11.今後の動向
6.2.12.DRAM
6.3.家庭用電気料金体系の変更による需給調整の試み
6.3.1.NEMルールの変更
6.3.2.TOU制度の導入
6.3.3.デマンドチャージ制度の導入
6.4.需要側資源を取り込んだ新たな電力システム
7.電力網の安定化とエネルギー貯蔵システム
7.1.エネルギー貯蔵の動向
7.2.定置用エネルギー貯蔵マーケットの概要
7.2.1.概要
7.2.2.区分分け
7.2.3.必要な蓄電容量の規模
7.2.4.エネルギー貯蔵システムの種類
7.2.5.エネルギー貯蔵システムのコスト
7.2.6.今後
7.2.7.マーケットサイズ
7.2.8.エネルギー貯蔵システムの収入源
8.エネルギー貯蔵システムへの米国での政策状況
8.1.政策支援の目的
8.2.アメリカでの開発・製造への政策・補助金について
8.2.1.問題点
8.3.連邦エネルギー規制委員会(FERC)のオーダー841
8.4.米国の連邦レベルと州レベルの政策・補助金等
8.4.1.連邦・州レベルでのエネルギー貯蔵に関連する政策
8.4.2.発電所・変電所レベルのエネルギー貯蔵に関する各州の動き
8.4.3.需要家内に設置するエネルギー貯蔵に関する各州の動き
8.5.米国に於けるエネルギー貯蔵関連研究への主要な補助金
9.カリフォルニア州の状況
9.1.カリフォルニア州における再生可能エネルギー発電
9.2.2020年のRPS33%に向かって
9.3.2030年までのRPS50%目標の設定
9.4.加州に於ける電力会社への蓄電の義務化(AB2514)
9.5.CAISOにおけるエネルギー貯蔵システムの取扱い
9.5.1.カリフォルニア州におけるFERCオーダー755の取り扱い
9.5.2.CAISOの新しい取り組み
9.5.3.PG&Eにおけるエネルギー貯蔵プロジェクト
9.5.4.SCEのエネルギー貯蔵システム
9.5.5.SDG&Eのエネルギー貯蔵装置の調達計画
9.6.ALISO CANYONでのガス漏洩事故の影響とバッテリーによる対策
9.6.1.事故経緯
9.6.2.エネルギー貯蔵による対策
9.7.カリフォルニア州における自家発電向け補助金(SGIP)
9.7.1.再スタート後のSGIP
9.7.2.2017年実績
9.7.3.家庭向け
9.7.4.2017年実績(C&I向け)
9.8.エネルギー貯蔵システムの促進を図る4つの新法
9.9.エネルギー貯蔵システムの促進を図る議論中の法案
9.10.ゼロエミッション住宅に向けた取り組み
9.11.2020年に向かって、カリフォルニア州が突出
10.その他の地域(州)の定置用エネルギー貯蔵の状況
10.1.テキサス州の状況
10.2.PJMにおけるエネルギー貯蔵の導入
10.3.コロラド州
10.4.ニューヨーク州の状況
10.4.1.conEd(NY州)による蓄電池導入補助金
10.5.メリーランド州
10.6.ハワイ州
10.6.1.再生可能エネルギー100%に向けた計画と懸念
10.6.2.HECO
10.6.3.カウアイ島
10.7.LONG ISLANDS POWER AUTHORITY(LIPA, NY州)
10.7.1.Imperial Irrigation District(IID, CA州)
10.8.ONTARIO POWER AUTHORITY(カナダ)
10.8.1.New Jersey Board of Public Utilities(NJ州)
10.8.2.Oncor(TX州)
11.エネルギー貯蔵分野への民間投資
11.1.エネルギー貯蔵分野への投資の推移
11.2.石油・電力大手によるエネルギー貯蔵システム分野への投資
12.定置用エネルギー貯蔵マーケットの動向
12.1.定置用エネルギー貯蔵の概要
12.1.1.自然エネルギーの安定化
12.1.2.負荷平準化(ピークシフト)
12.1.3.電力品質の改善
12.1.4.非常用電源としての利用
12.2.NEDOによる予測
12.2.1.区分分け
12.2.2.必要な蓄電容量の規模
12.2.3.機能
12.2.4.今後
12.2.5.稼働中の大型エネルギー貯蔵施設の概要
12.3.米国エネルギー省によるエネルギー貯蔵装置の利用区分
13.定置用エネルギー貯蔵の今後の動向
13.1.定置用エネルギー貯蔵装置の今後の伸びの予想
13.1.1.一般的状況
13.1.2.米国における状況
13.1.3.米国の大型の電力会社向けのエネルギー貯蔵の動向
13.1.4.米国、家庭向けバッテリーの増加
13.1.5.エネルギー貯蔵システム向けの卸売市場の創設
13.2.定置用エネルギー貯蔵の各セグメントの動向
13.2.1.米国における太陽光発電とエネルギー貯蔵システムの関係
13.2.2.マイクログリッドシステム向けの設置
13.2.3.民間企業によるエネルギー貯蔵システムの積極的な導入
13.3.エネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵期間の長期化
14.定置用エネルギー貯蔵のビジネスモデル例
14.1.蓄電装置のシステムインテグレーター
14.2.太陽光発電(PV)とエネルギー貯蔵装置の組み合せ
14.2.1.「太陽光発電+蓄電池」の概要
14.2.2.米国の各地域の状況
14.2.3.米国の蓄電池メーカー、太陽光発電システムインストーラー間の連携
14.2.4.大型太陽光発電システムディベロッパーの状況
14.2.5.オーストラリア、ニュージーランドの状況
14.2.6.使用されるエネルギー貯蔵装置
14.2.7.カリフォルニア州での状況
14.2.8.田淵電機の融資プログラム
14.2.9.増えるリスク
14.2.10.収益率
14.2.11.案件の経済性について
14.2.12.ソフトウエアアルゴリズムが鍵
14.2.13.システムビジネス成功へのカギ
14.3.風力発電とエネルギー貯蔵システムの組合せ
15.エネルギー貯蔵システムのコストの動向
15.1.1.コスト
15.1.2.エネルギー貯蔵装置のコストの考え方
15.1.3.エネルギー貯蔵装置のコストの動向
15.1.4.自動車向けリチウムイオンバッテリーのコスト動向
15.1.5.定置型エネルギー貯蔵システムのハードコストとソフトコスト
15.1.6.BOSの比率はますます高くなる
15.1.7.GTMによる、今後のコスト低下は穏やかになるという予想
15.1.8.新しい方式の二次電池の値段
16.ピーク用ガス火力発電所とエネルギー貯蔵システムの比較
17.エネルギーを貯蔵するための各種の方式
17.1.各方式の概略と比較
17.2.定置型の各蓄電技術の特徴と用途
17.3.稼働中の大型のエネルギー貯蔵施設の概要
17.3.1.定置用エネルギー貯蔵装置の比較
18.電気化学的貯蔵(二次電池)
18.1.二次電池の概略
18.1.1.電極/活物質
18.1.2.電解質
18.1.3.セパレータ
18.1.4.容器
18.1.5.電池の種類による電圧の違い
18.1.6.エネルギー密度 vs. 出力密度
18.1.7.電池セルと電池パックのエネルギー密度の比較
18.1.8.放電レート(Cレート)
18.2.二次電池の各方式の比較
19.リチウムイオン二次電池
19.1.リチウムイオン二次電池の一般的特徴
19.2.リチウムイオン二次電池の動作原理
19.2.1.放電後の状態
19.2.2.充電時の動作
19.2.3.充電完了時の状態
19.2.4.放電時の動作
19.2.5.結晶構造
19.3.リチウムイオン二次電池の各部材
19.3.1.電極の選択
19.4.カソード(正極)
19.5.アノード(負極)
19.5.1.正極(カソード)+負極(アノード)の組合せ
19.5.2.電解質の選択
19.6.セパレータ
19.7.負極(アノード)電極材料(炭素系)
19.7.1.グラファイト
19.7.2.グラフェン
19.7.3.カーボンナノチューブ(CNT)
19.7.4.グラファイト/ソフトカーボン/ハードカーボンの違い
19.7.5.アノード電極材料(シリコン合金系)
19.7.6.アノード電極材料(チタン酸)
19.7.7.アノード電極材料(二酸化チタンのシェルの中にアルミニウム)
19.7.8.新たな保護殻か゛シリコンヘ゛ースのリチウムイオン蓄電池を改良
19.8.リチウム二次電池の資源と価格について
19.8.1.リチウム
19.8.2.正極材料の価格
19.8.3.リチウムイオン二次電池の価格
20.各種のリチウムイオン二次電池
20.1.コバルト系リチウムイオン二次電池
20.2.マンガン酸リチウムイオン二次電池
20.3.リン酸鉄リチウムイオン二次電池(LFP)
20.4.3元系リチウムイオン二次電池
20.5.チタン酸リチウムイオン二次電池(LTO)
20.6.リチウムイオンポリマー二次電池
21.リチウムイオン電池以外の化学方式のエネルギー貯蔵方式
21.1.ニッケル水素二次電池
21.1.1.トヨタの新しい第4世代プリウス
21.2.鉛蓄電池
21.2.1.定置用の鉛蓄電池
21.3.フロー電池
21.3.1.フロー電池の稼働状況
21.4.アルカリ金属・硫黄電池
21.4.1.ナトリウム・硫黄(NaS)電池
22.化学的エネルギー貯蔵
22.1.水素を用いたエネルギー貯蔵
23.電気的エネルギー貯蔵(キャパシタ)
23.1.電気二重層キャパシタ
23.1.1.特徴
23.1.2.マーケット
23.1.3.日本ケミコン
23.1.4.マツダ
23.2.リチウムイオンキャパシタ
23.2.1.構造
23.2.2.リチウムイオンキャパシタの特徴
23.2.3.「リチウムイオンキャパシタ」と「電気二重層キャパシタ」と「リチウムイオン電池」の比較
24.力学的エネルギー貯蔵
24.1.揚水型水力発電・蓄電
24.1.1.蓄電効率と特徴
24.1.2.設置規模
24.1.3.最新技術
24.1.4.海水揚水発電所
24.1.5.米国で計画中の揚水発電
24.1.6.米国での揚水発電設置量
24.1.7.米国以外にある揚水発電施設
24.2.圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES)
24.2.1.特徴
24.2.2.海外での設置例
24.2.3.発電効率
24.2.4.研究開発
24.2.5.日本での実証実験
24.2.6.参入メーカー
24.2.7.米国における圧縮空気蓄電施設
24.2.8.米国以外で圧縮空気を用いた蓄電施設
24.3.フライホイール
24.3.1.フライホイールの適用
24.3.2.無停電電源装置としての利用
24.3.3.特徴
24.3.4.構造
24.3.5.材質
24.3.6.参入メーカー
24.4.スキーリフト方式のエネルギー貯蔵
25.熱的エネルギー貯蔵
25.1.概要
25.2.蓄熱材料
25.3.設置例
25.4.氷によるエネルギー貯蔵
26.次世代のエネルギー貯蔵方式
26.1.「次世代二次電池」と「次々世代二次電池」
26.2.次世代リチウムイオン二次電池
26.2.1.次世代向け負極材料
26.2.2.次世代向け正極材料
26.3.全固体電池
26.3.1.NEDO(2018)
26.3.2.バルク型全固体電池
26.3.3.TDKの全固体電池
26.3.4.薄膜型全固体電池
26.4.金属空気電池
26.4.1.原理
26.4.2.金属・空気電池の種類
26.4.3.二次電池化に向けた研究
26.5.ナトリウムイオン電池
26.6.リチウム・硫黄(LI-S)フロー電池
26.7.リチウム・硫黄(LI-S)電池
26.7.1.スタンフォード大学の研究
26.7.2.米オークリッジ国立研究所の全固体リチウム硫黄電池
26.8.ナノワイヤー電池(シリコン負極)
26.9.多価カチオン電池
26.10.超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES)
26.11.直近のブレークスルー
27.リチウムイオン二次電池の安全性と対策
27.1.リチウムイオン二次電池が不安定な理由
27.1.1.熱暴走
27.1.2.内部短絡が起きた場合
27.1.3.過充電が起きた場合
27.2.安全対策の概要
27.3.バッテリー管理システム(BMS)
27.3.1.複数セル間のバランス
27.4.各部材と安全性
27.4.1.正極材料と安全性
27.4.2.負極材料と安全性
27.4.3.セパレーター材料と安全性
27.5.電池の安全規格
27.5.1.UL規格
27.5.2.釘刺し試験
28.米国(システムインテグレーター)
28.1.FLUENCE ENERGY, LLC社
28.2.STEM社
28.3.SOLARCITY 社
28.4.ヴィリディティエナジー社
28.5.サフト社
28.6.SOLAR GRID STORAGE社
28.7.SUNEDISON社
28.8.GREENSMITH 社
28.9.SUNVERGE 社
28.10.ADVANCED MICROGRID SOLUTIONS(AMS)社
28.11.CODA ENERGY社
28.12.GREEN CHARGE NETWORKS
28.13.JOHNSON CONTROLS社
28.14.GE
28.15.S&C ELECTRIC CO.
28.16.CONVERGENT ENERGY+POWER
28.17.ENPHASE
28.18.NUVATION ENERGY
28.19.ALEVO
28.20.DYNAPOWER
28.21.POWIN ENERGY
28.22.RES
28.23.SINEXCEL INC.
28.24.LOCKHEED MARTIN ADVANCED ENERGY STORAGE, LLC(旧SUN CATALYTIX)
28.25.CATERPILLAR, INC.
29.テスラモーターズ社
29.1.概要
29.2.テスラの電気自動車の販売台数
29.2.1.テスラの販売台数の推移
29.2.2.ミッドサイズセダン
29.2.3.ラグジュアリーカー
29.2.4.米テスラ、コスト削減で従業員約4100人削減へ
29.2.5.量産車「モデル3」の週5千台の生産目標を達成―6月最終週は5031台
29.3.テスラ社が用いているバッテリーについて
29.4.定置用バッテリー
29.4.1.家庭用(PowerWall)
29.4.2.業務用(PowerPack)
29.4.3.導入例
29.4.4.冷却方法
29.4.5.ギガファクトリー
29.4.6.Giga Factory稼働に伴うバッテリーコスト削減
29.4.7.テスラ、株主総会で中国ギガファクトリー建設を正式発表
29.4.8.欧州と中国のギガファクトリー
29.4.9.島のマイクログリッドシステム向けエネルギー貯蔵システム
29.4.10.2018年5月の経営状況の懸念に関する報道記事
29.5.特許をオープン
29.6.参考:テスラモーターズ社CEOのイーロン・マスク
29.7.参考:テスラ・モーターズ社を離れた元幹部メンバー
30.米国(リチウムイオンバッテリー開発メーカー)
30.1.A123 SYSTEM
30.2.AMPRIUS
30.3.ACTACELL
30.4.LEYDEN ENERGY
30.5.SILA NANOTECHNOLOGIES
30.6.MICROVAST POWER SOLUTIONS, INC.
30.7.ENEVATE
30.8.CLEAN ENERGY STORAGE
30.9.JLM ENERGY
30.10.JUICEBOX ENERGY
30.11.NOMADIC POWER
30.12.OCTILLION POWER SYSTEM
30.13.ORISON ENERGY
30.14.SINODE(シリコンタイプの負極材メーカー)
30.15.SIMPLIPHI POWER
31.米国(フローバッテリー開発メーカー)
31.1.AMERICAN VANADIUM CORPORATION
31.2.PRIMUS POWER
31.3.UNIENERGY TECHNOLOGIES LLC(UET)
31.4.ASHLAWN ENERGY, LLC
31.5.VIONX ENERGY
31.6.PRUDENT ENERGY
31.7.VIZN ENERGY SYSTEMS
31.8.AVALON BATTERY
31.9.ENERGY STORAGE SYSTEMS
31.10.ENSYNC, INC.
31.11.ITN ENERGY SYSTEMS, INC.
31.12.STORION ENERGY INC
31.13.QUANTUMSCAPE
31.14.REDFLOW
31.15.ENERVAULT
31.16.IMERGY POWER SYSTEMS, INC.
32.米国(その他の方式のバッテリーの開発会社)
32.1.AMBRI: (旧社名:LIQUID METAL BATTERY)
32.2.AQUION ENERGY
32.3.LUCID MOTORS(ATIEVA)
32.4.ALVEO ENERGY
32.5.EOS ENERGY STORAGE
32.6.IMPRINT ENERGY
32.7.PELLION TECHNOLOGIES, INC.
32.8.PRIETO BATTERY
32.9.SOLIDENERGY
32.10.SION POWER
32.11.FLUIDIC ENERGY
33.熱や氷を用いたエネルギー貯蔵装置
33.1.ICE ENERGY
33.1.1.SCEとの契約
33.1.2.NRGとの提携とその解消
33.1.3.2018年7月時点
33.2.HIGHVIEW POWER STORAGE
33.3.1414 DEGREES (旧LATENT HEAT STRORAGE)
33.4.AXIOM EXERGY
34.米国(鉛電池開発メーカー)
34.1.ENERGY POWER SYSTEMS
34.2.XTREAM POWER SYSTEMS
35.米国(固体電池開発メーカー)
35.1.QUANTUMSCAPE
35.2.SEEO
35.3.SAKTI3
35.4.SOLID POWER, LLC
35.5.24M TECHNOLOGIES
35.6.その他の固体電池開発スタートアップ
36.米国(圧縮空気エネルギー貯蔵メーカー)
36.1.GCX ENERGY STORAGE
36.2.HYDROSTOR
36.3.LIGHTSAIL社
37.米国(バッテリー用のソフト会社)
37.1.VIRIDITY ENERGY社
37.2.DOOSAN GRIDTECH(旧1ENERGYSYSTEMS)
37.3.GELI: (GROWING ENERGY LAB INC.)
37.4.POWERTREE
37.5.DEMANSYS
37.6.DEMANDENERGY NETWORKS, INC.
37.7.QNOVO
37.8.INTELLIGENT GENERATION
37.9.ENSYNC ENERGY SYSTEMS
37.10.VOLTAIQ, INC.
37.11.SONNEN
37.12.NILAR INC
38.添付資料 : エネルギー貯蔵(蓄電)関連の用語集

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