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ブラックアウトが起きた原因 北海道胆振東部地震を振り返る

2018年に発生した北海道胆振東部地震により、北海道は全域が停電状態に陥りました。このようにエリア全域が停電状態になることをブラックアウトと呼びます。
ここでは、北海道で起こった日本初のブラックアウトの原因、および復旧までの流れについてご説明します。

ブラックアウトとは

ブラックアウトとは、大手電力会社が管轄する地域一帯で停電が起こることです。日本国内における従来の停電はほとんどが局所的なものですが、ブラックアウトではエリア全域が停電状態となるため「全域停電」とも呼ばれます。

北海道で起きたブラックアウトを振り返る

2018年9月6日、日本初となるブラックアウトが北海道で起こりました。これは、最大震度7を記録した北海道胆振東部地震に起因するものです。

北海道電力の発表によると、ブラックアウトにより約295万戸が停電したとのこと。北海道全体では最大約6.8万戸が断水したようですが、大部分の断水は水道施設の停電によるものです。札幌市水道局の情報によると、38か所の水道施設が自家発電設備を稼働させる事態となり、全施設で復電が確認されたのは翌日7日の夜間でした。

電気には「供給(発電量)と需要(電気の消費量)を一致させなければ、周波数(電気の品質)が乱れる」といった特性があります。供給が需要を超えると周波数は上がり、需要が供給を超えると周波数は下がり、周波数の乱れが大きくなると発電所の安全装置が作動する仕組みになっているのです。

安全装置が発動すると、発電所は停止してしまいます。すると、需要は一定であるにもかかわらず、発電所の停止によって供給は低下してしまいます。北海道のブラックアウトでは、地震によって大規模な2基の火力発電所が停止し、電気の供給が低下して周波数が乱れたために、ほかの発電所が連鎖的に停止しました。

地震発生直後からブラックアウトにいたるまで

北海道胆振東部地震の発生から17分後、ブラックアウトは起きました。地震直後、苫東厚真火力発電所の2号機・4号機(116万kW)の停止とともに、送電線事故により水力発電(37万kW)が停止。この際、以下画像の左側グラフから見て取れるように、周波数(赤グラフ)が急落しています。

*電力広域的運営推進機関「ブラックアウトとはどういう現象か~北海道ではどのような事象が発生したのか~

つぎに、周波数の低下により風力発電(17万kW)が停止したものの、北本連系設備による緊急融通・周波数低下を検知した負荷遮断装置によって、一度周波数は回復。北本連系設備による緊急融通は、上記画像の北本潮流(緑グラフ)が示しているように、ブラックアウト寸前まで供給力として機能しました。一時的な周波数の回復後、電力需要の増加や発電出力の増加により周波数が上下した末に、苫東厚真火力発電所1号機の停止によって水力発電が連鎖的に停止。ブラックアウトにいたりました。

地震発生からブラックアウトにいたるまでの17分のあいだ、以下の順番で北海道内の発電所がストップし、電力の需給バランスが崩れて「周波数の低下」が許容度を超えたことが、北海道全域に及ぶ停電の原因だったのです。

*資源エネルギー庁「日本初の“ブラックアウト”、その時一体何が起きたのか

のちに行われた検証では、仮に送電線事故による水力発電所の停止がなければ、苫東厚真火力発電所が全基停止してもブラックアウトは起こらなかったものと考えられています。北海道のブラックアウトは、イレギュラーにイレギュラーが重なったことで発生した、想定を超えるアクシデントによる事態だといえるでしょう。

復旧から需給安定化まで

地震発生直後、最大約295万戸が停電状態に陥りましたが、およそ50時間後に99%程度の電力は復旧しました。ブラックアウトの発生後、外部電源に頼らず停電解消のための発電を行う「ブラックスタート」が行われたことで、電力供給の体制が回復したからです。

*電力広域的運営推進機関「系統運用に関する基本用語の解説

北海道のブラックアウトでは、水力発電所である高見発電所1号機からブラックスタートを開始。しかし、複数の発電所に送電する途中、大電流が流れたことで電圧を調整する「分路リアクトル」が停止してしまいました。
その結果、電圧上昇による地絡事故が発生し、事故電流を検知した発電所が停止してブラックスタートは失敗に終わっています。なお、1回目のブラックスタートが理想的に実施できていたとしても、復旧時間の短縮は数時間程度であることが復旧後の検証から分かっています。
1回目の失敗を活かした2回目のブラックスタートは、順当に発電所を運転再開に導き、停電状態は無事復旧しました。なお、電力会社では震災前からブラックスタートの復旧手順が作成されており、定期的に訓練も行われていたことから、手順通り適切に復旧作業が行われたと報告されています。実際、台風による大規模停電の復旧事例と比較した際、北海道のブラックアウトにおける復旧はとくに早い段階から停電が解消されています。

北海道地震、台風21号、台風24号、西日本豪雨の際の停電戸数と復旧の推移を示したグラフです。

*資源エネルギー庁「日本初の“ブラックアウト”、その時一体何が起きたのか

上記グラフからも読み取れるように、最大約295万戸もの停電を招いたブラックアウトは、比較的短い時間で復旧作業が進められたことが分かります。

おわりに

北海道におけるブラックアウト以降、災害時における電力供給の体制に関して議論が行われてきました。「平成30年北海道胆振東部地震に伴う大規模停電に関する検証委員会中間報告」によると、ブラックスタート機能の強化や訓練・研修の充実などを今後の対策としており、ブラックアウトが起こった際の復旧作業は短縮化が期待されます。

とはいえ、ブラックアウトそのものを完全に防止することはできないため、私たち個人も大規模停電に備えて自宅に太陽光発電設備を取り付けたり、大型のポータブル電源を準備したり電力供給の手段を確保する意識が求められます。