中国EV、3億3000万台が電力網の“バッテリー”に
中国の電気自動車（EV）革命は、交通の変革にとどまらない。それは今、国家の電力インフラそのものを再構築しようとしている。2050年までに中国に存在する3億3000万台のEVが、巨大な分散型エネルギー貯蔵ネットワークとして機能する可能性が、新たな研究によって明らかになった。この「車載電池を活用した電力網連携」（Vehicle-to-Grid: V2G）の概念は、もはやSFの世界の話ではなく、中国の電力システムの安定性、再生可能エネルギーの統合、そして独立型大規模蓄電池の必要性を根本から変える、現実味を帯びた未来像である。
『Electric Power』誌に掲載されたこの画期的な研究は、中国のEV普及と電力網との相互作用が、今後のエネルギー貯蔵（新型储能）の配置に与える影響を、これまでにない規模で分析したものだ。多くの専門家が2050年までに10億キロワット（kW）を超える新型蓄電池の導入が必要と予測する中、本研究は、EVが自ら内蔵するバッテリーを活用することで、その必要量を大幅に削減できる可能性を示している。これは、電力システムのコストを兆円単位で抑制する、まさに「眠れる巨人」を覚ます戦略である。
従来のエネルギー転換のシナリオは、シンプルな直線的プロセスとして描かれてきた。まず、大規模な太陽光や風力発電所を建設し、次に、その発電量の変動を吸収するために、リチウムイオンやフロー電池などの大規模蓄電池を追加で設置する。このモデルには合理性があるが、その代償は甚大だ。新たな蓄電技術は巨額の初期投資を必要とし、そのコストは最終的に電力料金として消費者に転嫁される。過剰な投資は「ストランド・アセット」（利用されない設備）を生み、無駄なコストを長期間抱えることになる。
この課題に対して、周原冰（しゅう げんひょう）氏をリードとするグローバル・エナジー・インターリンクグループとグローバル・エナジー・インターリンク開発協力機構の研究チームは、極めて現実的な代替案を提示している。その核となる考え方は、驚くほどシンプルだ。EVは平均して90%以上の時間、駐車している。その長時間の「停止状態」の間、高容量のバッテリーはただの「荷物」ではなく、電力市場に積極的に参加できる「動的リソース」になる。双方向充電（V2G）を実現すれば、EVは電力需要がピークに達する時間帯（昼間や夕方）に、電力網に電力を供給（放電）できる。逆に、夜間の電力需要が少ない時間帯には、安価な電力で充電することができる。
このV2Gの概念は、EVを受動的なエネルギー消費者から、移動可能な発電所へと変貌させる。その潜在的な規模は圧倒的だ。研究では、2030年までに中国のEV保有台数は8000万〜1億1000万台に達し、自動車総保有台数の約25%を占めると予測している。2050年には、その数字は3億〜3億3000万台にまで膨れ上がり、EVが主流の交通手段となり、全国の電力消費量の約7%を占めるようになると見ている。
しかし、本研究の真価は、単なる台数の予測を越えている。研究チームは、ユーザーの行動という複雑な現実を精密にシミュレーションするため、高度な「確率的動的モデル」を構築した。従来のV2Gシミュレーションは、理想的な状況を前提に、需要ピーク時にEVが放電し、需要谷間に充電するという単純なプロセスを描いていた。しかし、現実の世界では、あるEVが夜間に放電した後、翌朝の通勤で再び走行する必要があるかもしれない。その場合、理想的な「安価な谷間時間」ではなく、需要が再び高まる「準ピーク時間」に充電を余儀なくされる可能性がある。これでは、新たな需要ピークを生み出し、かえって電力網の負担を増やすことになる。
この「連鎖的な負の影響」を防ぐために、本研究では画期的な「V2G調整慣性」という概念を導入した。これは、EVが放電した後、次に充電するタイミングが、電力網の新たな負荷ピークを生まないよう制約をかけるというものだ。この制約により、シミュレーションはより現実的になり、V2Gによる電力網の安定化効果が、理論的なものではなく、実際に実現可能な信頼性の高いものとして評価できるようになった。
その結果、V2Gの効果は極めて明確になった。2030年までに、適切にV2Gを運用することで、電力系統のピーク負荷を205万kW、谷間負荷を624万kW程度、それぞれ「平準化」できる。これは、複数の大型発電所の出力に匹敵する規模だ。さらに、V2Gによって得られる「有効なピークカット能力」は、約704万kWにも達するとされている。
2050年になると、その効果は指数関数的に増大する。研究によると、V2Gは電力系統のピーク負荷を最大2億2000万kW削減し、谷間負荷を同程度まで引き上げる。これにより、ピークと谷間の差（ピークトーバレー差）が最大で4500万kWも縮小される。この柔軟性は、3億台以上のEVのバッテリーを束ねたものであり、数十基の大型発電所の出力に相当する。V2Gによって提供されるピーク時の等価発電量は、年間3787億kWhにも達する計算だ。
この巨大な柔軟性が、新型蓄電池の必要性に与える影響は計り知れない。研究は、V2Gを考慮しない場合、2050年までに中国が新たに必要とする新型蓄電池の容量は6億5000万kWに達すると推定している。しかし、V2Gの可能性を組み入れると、その必要量は約4億6000万kWにまで低下する。これは実に30%近い削減であり、回避される投資額は約1.1兆元（約20兆円）にものぼる。これは、多くの先進国の国内総生産（GDP）を上回る金額だ。
この恩恵は、国家レベルだけでなく、個々のEVオーナーにも及ぶ。研究は、V2Gプログラムに参加することで、2050年には1台あたり年間約1117元（約2万円）の収入を得られると試算している。これは、年間の充電コストの一部を相殺できる額であり、EV所有の経済的インセンティブを大きく高めるものだ。
しかし、この未来を実現するには、技術だけでなく、政策、市場設計、そして何よりユーザーの「意思」が不可欠だ。研究では、V2Gへの参加意欲を分析しており、その結果、私用車がV2Gの主力であると結論づけている。多くの私用車は、バッテリーの寿命が尽きるまでに必要な充放電サイクル数を、走行による消耗で使い切らないため、V2Gによる追加のサイクルが経済的にも許容できる範囲内にある。一方で、タクシーやバスなどの高頻度運用車両は、バッテリーの消耗が激しいため、V2Gへの参加は難しいとされている。
ユーザーの参加を促す最大の要因は、経済的インセンティブとインフラの整備だ。ピーク時と谷間時の電力料金に大きな差を設ける「時間帯別料金制度」は、ユーザーにとっての明確な経済信号となる。また、「仮想発電所（VPP）」のようなプラットフォームが重要だ。VPPは、数万、数十万台の個々のEVを束ね、まるで一つの巨大な発電所のように電力市場に参加させる。ユーザーは複雑な充放電スケジュールを気にする必要がなく、VPPが代行して最適な取引を行い、その収益を分配する。これにより、参加のハードルが劇的に下がる。
インフラ面では、双方向充電に対応した充電器の普及が鍵となる。現在の多くの充電器は、電力の流れが「電網→EV」の一方通行だ。V2Gを実現するには、電力の流れを逆方向にもできる「双方向充電器」が必要不可欠だ。研究は、充電器の出力（kW）がV2Gの効果に大きく影響することも指摘している。出力が高ければ、EVはより短時間で電力を供給・回復でき、電力網の調整能力が高まる。ただし、出力が一定以上になると、その効果は頭打ちになるという「限界効用逓減の法則」も存在する。
地理的な観点から見ると、V2Gの効果は中国国内でも不均等に現れる。東部や北部の工業地帯は、電力需要が高く、再生可能エネルギーの導入が進んでいるため、V2Gの効果が最も顕著に現れる。一方、西南部は豊富な水力発電、南部はガス発電など、既に柔軟性の高い発電源を持っているため、V2Gの緊急性はそれほど高くない。ただし、V2Gはこれらの地域でも、送電線の混雑を緩和したり、地域的な電圧を安定させたりする「補完的」な役割を果たすことができる。
この研究の意義は、中国にとどまらない。世界最大のEV市場である中国の経験は、他の国々にとってのロードマップとなる。EVの普及と再生可能エネルギーの統合は、世界共通の課題だ。駐車中のEVを「分散型エネルギー資源」として活用するという発想は、スケーラブルで経済的な、グローバルなソリューションを提供する。
周原冰氏らの研究は、エネルギー計画のあり方を根本から問い直している。交通と電力網は、もはや分断されたシステムとしてではなく、「発電・送電・需要・蓄電」が一体化した一つの「エコシステム」として捉え、計画・運用されなければならない。V2Gの可能性を無視することは、単なる機会損失ではなく、高コストで最適化されていない投資を数十年にわたって抱え込むリスクである。
エネルギーの未来は、より大きなバッテリーを造ることだけにあるのではない。既に存在するリソースを、よりスマートに活用することにある。中国の3億3000万台のEVが、ガレージや駐車場で静かに眠っているそのバッテリーは、まさに「眠れる巨人」だ。『Electric Power』誌に掲載されたこの研究は、その巨人を覚ますための地図を提示した。それは、よりクリーンで、柔軟で、手頃な価格のエネルギー未来への道標となるだろう。技術は既に整っている。経済的な根拠も明確だ。あとは、それを実現する意志があるかどうかだけだ。
周原冰、龚乃玮、王皓界、肖晋宇、张赟、グローバル・エナジー・インターリンクグループ、グローバル・エナジー・インターリンク開発協力機構、Electric Power、DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405058