電力・エネルギー

インバータ電源時代の「系統に参加するためのルール」

太陽光発電、風力発電、蓄電池、EV、データセンターが増えるにつれて、電力系統そのものの姿が変わりつつあります。そして系統が変われば、そこに接続する設備が「どう振る舞うべきか」というルールも変わらざるを得ません。本稿では、その中核にあるグリッドコードを取り上げます。

かつての電力系統は、大規模な同期発電機を中心に構成されていました。火力、水力、原子力などの同期発電機は、回転体としての慣性を持ち、短絡容量を持ち、電圧や周波数の安定にも自然に寄与していました。系統を支える働きが、発電機の物理的な性質にあらかじめ備わっていたわけです。

しかし、太陽光発電や蓄電池のようなインバータ連系電源が増えてくると、事情が変わります。インバータ電源は、制御によって非常に柔軟に動作できる一方で、制御の考え方を誤ると、事故時に一斉に解列したり、電圧や周波数の安定性を損なったりする可能性があります。系統を支えるか乱すかが、設備の物理ではなく「制御の設計」に委ねられるのです。

そこで重要になるのが、グリッドコードです。

グリッドコードとは、簡単に言えば、電力系統に接続する発電設備、蓄電池、需要設備などが守るべき技術ルールです。資源エネルギー庁の資料では、新規に系統へ接続される電源が遵守すべき技術要件として説明されており、再エネ導入拡大を見据えて、電力広域的運営推進機関（OCCTO）の検討会で見直しが進められています。

グリッドコードは「電気の交通ルール」である

電力系統は、単に発電所と需要家を電線でつないだものではありません。

発電量と需要量は常に一致していなければならず、周波数は一定範囲に保たれ、電圧も適正範囲に維持されなければなりません。さらに、短絡事故、地絡事故、雷、設備故障、急激な負荷変動などが発生しても、系統全体が大きく崩れないように運用する必要があります。

このとき、系統に接続する設備がそれぞれ勝手に動作すると、安定供給は維持できません。

たとえば、系統事故で一時的に電圧が下がったときに、太陽光発電や蓄電池が一斉に停止すれば、周波数や電圧の変動はかえって大きくなります。逆に、一定時間は運転を継続し、必要に応じて無効電力を供給し、周波数変動にも協調して応答できれば、インバータ電源も系統を支える側に回ることができます。

つまり、グリッドコードは「系統につないでよいか」を決めるだけのルールではありません。系統に参加する以上、どのように振る舞うべきかを定めるルールです。

道路にたとえれば、グリッドコードは道路交通法に近いものです。車が高性能であっても、信号や制限速度を守らなければ交通は成り立ちません。同じように、発電設備や蓄電池が高性能であっても、系統全体と協調して動作しなければ、安定供給は維持できません。

日本ではどこに書かれているのか

日本では、グリッドコードが一冊の独立した「コード」として存在しているというより、複数の規程やガイドラインの体系として存在しています。

資源エネルギー庁資料では、日本の系統連系に関する規程は、送配電等業務指針、電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン、系統連系規程、系統連系技術要件、系統アクセスルールなどから構成されると整理されています。その中で、各一般送配電事業者が定める「系統連系技術要件」は、発電事業者が発電量調整供給契約を締結する際に遵守すべき技術要件であり、その策定・変更には経済産業大臣の認可が必要とされています。

たとえば東京電力パワーグリッドでは、託送供給等約款と、その別冊である「系統連系技術要件」が公開されています。2026年4月1日実施版では、発電設備、蓄電池、需要設備を系統に連系する場合に適用する技術要件として整理されています。(東京電力)

ここには、運転可能周波数、力率、高調波、出力抑制、不要解列の防止、保護装置、電圧変動対策、短絡容量、サイバーセキュリティ対策など、系統連系に必要な項目が並んでいます。低圧、高圧、特別高圧、発電者設備、需要者設備ごとに要件が整理されており、まさに実務上の「接続条件」として機能しています。(東京電力)

インバータ電源とグリッドコード

グリッドコードを理解するうえで、インバータの性質を押さえておく必要があります。

インバータは、大きく分けると他励式と自励式に分類されます。

他励式インバータは、外部の交流系統の電圧を頼りにして動作する方式です。代表的には、サイリスタを用いた従来型の電流形インバータや他励式HVDCが該当します。これは、強い交流系統が存在することを前提にした方式であり、系統側の電圧や短絡容量に依存します。

一方、自励式インバータは、IGBTやMOSFETなどの自己消弧素子を用いて、自分のスイッチングで交流波形を作ることができます。太陽光発電用PCS、蓄電池PCS、風力発電のコンバータ、VSC-HVDCなどは、基本的にこの考え方に基づいています。

ただし、ここで注意が必要です。自励式インバータだからといって、必ずしも系統を自立的に形成できるわけではありません。

現在の太陽光PCSの多くは、自励式のスイッチング素子を使っています。しかし実際の制御は、既存の系統電圧を検出し、その位相と周波数に同期して電流を注入する方式です。つまり「系統がすでに作り出している電圧」に追従しているにすぎず、これは一般に Grid-following（系統追従型） と呼ばれます。

これに対して、将来的に重要になるのが Grid-forming（系統形成型） の考え方です。Grid-forming inverter は、自ら電圧と周波数の基準を作り出し、弱い系統やマイクログリッド、停電復旧時などに系統形成を担うことが期待されます。素子としては同じ自励式でも、「系統に追従する」のか「系統を作る」のかという制御思想の違いが、ここで決定的になります。

この違いは非常に重要です。

従来のインバータ電源は、「系統があるから、それに合わせて発電する」という存在でした。しかし、再エネや蓄電池の比率が高まると、「インバータ電源自身が、系統を支える」ことが求められるようになります。

グリッドコードの見直しは、この変化に対応するための制度的・技術的な整備だと見ることができます。

グリッドコードで求められること

グリッドコードで求められる内容は多岐にわたります。代表的なものとして、次のような要件があります。

第一に、事故時運転継続要件（FRT要件） です。FRTとは Fault Ride Through の略で、系統事故などによって一時的に電圧や周波数が変動した場合でも、一定条件下では発電設備がすぐに解列せず、運転を継続することを求めるものです。資源エネルギー庁資料でも、蓄電池の導入状況や最新の知見を踏まえ、FRT要件の見直しに向けた検討が進められているとされています。

第二に、電圧・無効電力・力率に関する要件です。送配電系統では、電圧維持が重要です。インバータは有効電力だけでなく、無効電力の制御にも関与できます。そのため、力率や電圧変動対策に関する要件が設定されます。東京電力PGの系統連系技術要件でも、力率、高調波、電圧変動対策などが具体的な項目として定められています。(東京電力)

第三に、出力抑制・遠隔制御への対応です。太陽光や風力が大量に導入されると、需要が少ない時間帯に発電量が需要を上回る可能性があります。そのため、必要な場合に出力を抑制できる機能や、遠隔制御に対応する機能が求められます。東京電力PGの要件でも、逆潮流のある太陽光発電設備、風力発電設備、蓄電池について、遠隔制御により出力抑制できる機能を有する逆変換装置や、必要な設備の設置が求められています。(東京電力)

第四に、サイバーセキュリティ対策です。これは近年とくに重要になっている論点です。資源エネルギー庁の2026年資料では、分散型電源のサイバーセキュリティ対策として、太陽光や蓄電池について、2027年4月の系統連系技術要件改定でJC-STAR★1（IPAが運用するIoT製品のセキュリティ適合性ラベル制度の最も基本的な区分）を取得した製品の使用を必須要件とすること、低圧の太陽光・蓄電池については経過措置を設け、2027年10月から適用を開始することが示されています。

このように、グリッドコードは単なる電気的な接続条件にとどまりません。出力制御、通信、保護、サイバーセキュリティまで含めた、系統参加者としての総合的な要件になりつつあります。

守らなかった場合はどうなるのか

グリッドコードを守らなかった場合、ただちに行政罰としての罰金が科されるというより、実務上は、連系できない、改善を求められる、発電・放電を停止される、契約上の不利益を受けるという形になります。

東京電力PGの託送供給等約款では、発電者または需要者が他者の電気使用を妨害するおそれがある場合、または送配電設備に支障を及ぼすおそれがある場合には、必要な調整装置や保護装置の設置、場合によっては供給設備の変更や専用供給設備の施設を求めることがあるとされています。(東京電力)

また、保安上の危険がある場合、必要な措置を講じない場合、約款に反した場合などには、託送供給または発電量調整供給を停止することがあるとされています。さらに、不正な使用や発電・放電により料金の支払いを免れた場合には、免れた金額の3倍相当を違約金として申し受ける旨も定められています。(東京電力)

つまり、グリッドコードは努力目標ではありません。系統に接続し、発電し、放電し、受電するための実質的な参加資格です。

グリッドコードの本質

グリッドコードの本質は、電力系統を市場の都合だけで扱わないことにあります。

電力は金融商品ではなく、物理的なインフラです。発電と需要は瞬時にバランスしていなければならず、周波数も電圧も、一定範囲から外れれば社会生活や産業活動に影響が出ます。市場では価格が需給を事後的に調整しますが、電力系統では物理量が瞬時に一致していなければ、調整を待つ間に系統そのものが崩れてしまいます。

再エネ、蓄電池、需要側リソース、データセンター、EVなどが増える時代には、系統に接続するすべての主体が、「自分の設備が動けばよい」という発想だけでは足りません。

重要なのは、系統全体の安定に対して、自分の設備がどのように振る舞うべきかです。グリッドコードは、そのための共通ルールです。

これからの電力系統では、同期発電機だけが系統を支えるのではなく、インバータ電源や蓄電池、需要側設備も、制御によって系統安定化に参加することが求められます。

その意味で、グリッドコードは、再エネ導入の制約ではありません。むしろ、再エネや分散型電源を大量に導入しても安定供給を維持するための、前提条件です。

電力システムの変化を考えるうえで、グリッドコードは、制度論であると同時に、電力工学そのものの論点でもあります。

ITQ Labとしては、グリッドコードを「接続ルール」としてだけでなく、インバータ電源時代における系統運用思想の変化として捉えていきたいと思います。

参考文献・資料

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