低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づく

イノベーション政策立案のための提案書

国立研究開発法人科学技術振興機構低炭素社会戦略センター

Proposal Paper for Policy Making and Governmental Actiontoward Low Carbon Societies

風力発電システム（Vol.2）－大規模導入を想定した将来の日本型風力発電システムの経済性評価及び技術開発課題－

Wind Power Generation Systems (Vol.2):Economic Evaluation for Future Wind Power Generation Systems Which Are Adapted to Japan Considering Large Scale Installation and Related Technological Development Issues

令和2年 3月

LCS-FY2019-PP-20

国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

の風力発電が する 日本 向に る 現 の に る 業

の か 日本の風 の 平 1.5～2 度

炭素電源システムの構 に向けて 性 策 強化の すると なる風力

発電システムのコスト低 が る 日本 と て 日本 の に る

課題が ため 日本 風 の開発の が な て る 本提案書 日本の課題

と技術 策課題 整 風 の主 る 3 平 風 に 風力発電システム

の現 発電コスト た に洋上風 につ て 基 ース 定 力

が ロータ する とに 風 7 m s 7.6 m s 備 50 となる 備

洋上風 の経済性 評価 た の 果 定 た洋上風力発電システムに

つ て 基 ースに ける の発電コスト 12 kWh 14 kWhた た 備 洋上風 に て の発電コスト 12

kWh 13.6 kWh た 基 ースに て 備 洋上風 の コスト 2度となるが 発電コストが 等 る とが た 備 が上がると 電

る とが る LCS の 炭素電源システムのコスト 12～22 kWh 電力

が た に 洋上風力発電システムの 価 が る 電力 か の 発電

性な とと に産業 成 めた 戦略 評価する が る 上の課題

のコストが評価 る な産業 コスト低 のための な国

定 た課題評価の 性 提 する

Summary While the capacity of wind power has been on a steady rise throughout the world, it is stagnant in Japan. The market size in Japan is small due to the barriers of existing regulations and the lack of political support. The introduction cost of wind power systems in Japan is 1.5 to 2 times higher than the world average. Further cost reduction of the wind power system is required to construct a zero-carbon power system, considering the additional cost of variability countermeasures and system reinforcement. Because there are many environmental issues faced when installing wind power systems in Japan compared to overseas, various attempts have been made to develop Japanese-type wind turbines. In this paper, we summarized technical and social issues of Japanese-type wind turbines, and estimated the current and future generation costs of wind power generation systems for three-blade horizontal axis wind turbines, which is the mainstream design among large wind turbines. In particular, for offshore wind power systems, we demonstrated the cost reduction provided by Japanese-type wind turbines with a high capacity factor of 50% at a wind speed of 7m/s and 7.6 m/s by increasing the rotor diameter with a low capacity output rate. As a result, for offshore wind power generation systems intended for large-scale installation, the power generation costs for bottom-fixed and floating systems were 12 yen/kWh and 14 yen/kWh, respectively. Furthermore, for offshore wind turbines with a capacity factor of 50%, the power generation costs for the bottom-fixed type and floating type are 12 yen/kWh and 13.6 yen/kWh, respectively. Although the construction costs are approximately double, the power generation cost at grid edge is almost the same. The cost of transmission can be reduced as the capacity factor increases. LCS calculations show that the costs of decarbonized power systems are from 12 to 22 yen/kWh. Offshore wind power valuable in a system with high power demand. It is necessary to evaluate an introduction strategy for wind power accounting for industrial development, and technical issues such as the distance from the power consumption area and power generation characteristics. Considering the aforementioned issues, we propose the need for industrial support to evaluate the cost of the entire grid system,

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

and the need for the evaluation of issues assuming large-scale domestic introduction required to reduce costs.

国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

1. 日本の風力発電システムの課題と日本 風 の検討 ....................................................................... 1

1.1 ..................................................................................................................................................... 11.2 日本の風力発電システムの課題 ..................................................................................................... 11.3 と た日本 風 の ......................................................................................... 2

2. の風力発電システムの経済性評価 ............................................................................................... 32.1 ............................................................................................................................................. 32.2 評価の ..................................................................................................................................... 42.3 果 ............................................................................................................................................. 5

3. 日本 の産業化 の ....................................................................................................................... 64. 政策立案のための提案 ........................................................................................................................... 7

........................................................................................................................................................ 8

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

1国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

1

の風力発電システムの 風 の

1.1 の風力発電の が する 日本 向に る 環境 セス

ントな 現 の に る 業 の か 日本の風 の

平 1.5～2 度 炭素電源システムの構 に向けて 性 策

強化の すると なる風力発電システムのコスト低 が る 日本

と て 風 な の日本 の のため 風力発

電システムの に ける課題が のため 日本の風 ・環境に 低風 の

可能とする 日本 風 の開発の が な て る に発 て た風

力発電システム 備 600 GW 価な電源システムと て な

けて る な風 の な か 低風 洋上 の立

開 て る 日本 洋上風 に向けて実証研究 コスト低 に

向けた評価と 日本 風 と て発 て る技術に る産業戦略が となる 本提案書

1 に て日本の課題と技術 策課題 整 2 に て 風 の主 る 3平 風 に 風力発電システムの現 発電コスト た に と

て低風 となる洋上風 につ て ロータ の 化 風 7 m s 7.6 m s備 50 となる 備 風 のコスト た 3 日本 風 めた日

本産業につ て た 5 本提案書の研究 果か 政策立案のための提案 た 1.2 の風力発電システムの 日本の課題と技術 策課題 に整 主力電源システムと ての 課題につ て

する 日本 日本 の のため 風力発電システムの に ける課題が

の た す 風に する強度 が とな IEC（国 電 会 ）国 に

トロ カル ロン の 証 度 日本 風 に た 基 定めて る

た 日本 電 エネルギーの強 が 策の セ ター 基

する が る 日本 洋国 るが 洋上風 が発 て る と て に

た 10～20 m の な た 平 風 が 風な に 的に 風が強

なるため強度 にする る 30 m 上 可能 が コストが

な て た の な石 ・ ス な の技術が

な の とか 開発 な となる 風 コストが に 上 た のの 再 コスト競争の に て

産業再編な て る の な に て日本の風 ーカー

て る の日本の風力産業の発 に て 日本 風 の技術発 と日本 風

が 可能な の発 が て るが に て競争力の る低コスト化

に めた技術開発が となる 低コスト化に な技術 発電 の システム 備 の低 の低 に

る 発電 の に 風 かつ安定的に エネルギーロス する とが

となる 風のエネルギー 1 2 V3（ 度 V 風 ） 風 の 3 に す

る とか な風 る とが る の とか 風 の が

る 風 なるため する と となる

の とか 報 に 備 価 なるが発電コストが低 なる と た

[1] た 発電コスト と 安定化の か 備 の向上が となる 日本

風 が 備 20～25 度とな て る の とか 化が となる

2 国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

2

た に る に する 策が め て る の な日本 の課題に て

日本 風 が提案 産業 技術の評価がな て る[2] に 日本の技術の強 か

す戦略の 性な て る[2,3] て 価 競争と が 産業 に ける技術開発戦

略 となる 風力発電システム に の になる と 定 るが

に な な の に向けた日本 風 の技術開発戦略

の 開の戦略 評価する とが となる 日本 風 と て の研究開発課題 に

とめる

備 の向上 安定 た強 風 するために風 の 化

の 強度 化のための 開発 化のための 開発・ 定技術 エネルギーロス するための発電機・ギ ボッ スの に る 風 な の に する風 技術・ 技術の

開発 に の風 の の 開戦略 の技術と な技術と 的に評価する発電コスト低 のための 的評価

の構 低炭素社会実現に向け テンシ ルの 洋上風力発電システムのコスト低

1.3 た 風 の 洋上風 の テンシ ル 経済的に実現可能な と て 平 風 6m s 上と た年

平 風 に の テンシ ルが とめ て る[4] ゾーニング ータ の

テンシ ルに て LCS の 基 に る発電コストの す（ 1） の立

の 年 平 風 10m s 備 50 る する

が 日本国 定的 る 備 向上に ロータ の に る 風 とトロ

カル ロン の 立が [5] 化の低風 風 と てロータ 1.2とする風 提案 て る[6] た風 の 化に 基 て 定 風 ロータ

にかか 定 ロータ に する発電機の定 力 なる 向が る[7] 風力発電システムの か となる 洋上に て

る システムの安定化 ると 基 （220kV 上） 電する

電 の に する が安定度供給に する の とか

風力発電システム か の 電が 定 る 備 が とが経済的

となるため 本提案書 2 に て 備 50 と た 備 洋上風 につ

て 風力発電システムの発電コスト 検討 た な 電 て

な 低風 に た低風 風 の に る低風 風 低 力（lower specific power）風 風に る日本 風 な の 現と 本提案書 備

風 と す 備 洋上風 化に 発電機の定 力 低

する セル 化 るため 力 にする と なコスト低 につながる

風 に の 化する の 日本の立 低風 風 の が経済的と

なる とが る 本提案書 の て平 風 7m s に て 備

50 達成可能な 備 洋上風 に て風力発電システムのコスト た

3国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

3

風 の

の風力発電システムの

2.1

LCS 風 の主 る 3 平 風 に 風力発電システムの 造コスト

て る 2 に 風力発電システムの と主な 造工 す 報[1] 陸上風

と た 造コスト たが 洋上風 のコスト 基本 と た 風 の

となる 立産業 る の ード 造 た の価

ータ ース 成 立工 との て めた 風 タ ー セル ロータ

に る ロータ 発電 力か 発電機 機 主 の 定め の か

セル タ ー強度 めて 定めて る の価 性能に

て 業 の リングに 定めて ータ ース 構 た 3 に風力発電システム

の 工 す 風力発電システムの 風 の主 る セル ード

タ ー て 基礎となる 現 立てる 電 備 発電機の

に て に する と た た

ト ッ の 定 た 陸上風力発電 の 2 と 3備 20 年と た 価 5 と て 年経 0.1 と て発電コスト めた 洋上風力発

電 の 3 と た

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

6.5 7.0m/s 7.0 7.5m/s 7.5 8.0m/s 8.0 8.5m/s 8.5m/s

(GW

)

4 国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

4

風力発電 の

風力発電システムの

2.2 の 陸上 洋上 洋上 の風力発電システムの基 1 に す の

に て 風 力の 化 定 て風 力 3MW と た た 洋上風

が る とか の 題が と た経済的に 化が め る とか

に て る 風 の 5MW と 等の のために に

化が め が ため ・ の 題が な とか 10MW と た に

備 基 と た風 のロータ と 等と て 備 50 が可能となるエネ

ルギー 定 力 定めた た エネルギー につ て 風 に

て なるため 定 力の 定 の検討課題 る 洋上風 に

て 基 と た 5MW 風 に て 2.5MW 風 洋上風 基 と た 10MW風 に て 7MW 風 となる 洋上風 10～20m が主 るが 日本の

の て 30 と た 基礎構造 パ ル と ット が ット

の が 30～50m と て るが が する 本提案書 30m 基

と て パ ル と た 風 50～200 と て る 本提案書

120m と た 風力発電システム 構造 ー ル 電 ー ル 電 備

工 に て 備につ て コスト た 構造 素 の

コン リート 8 2 と た 産化に 工 が低 する 工

SEP 7 日 基か JUB（ ッ ッ ）に 1 日 基に る の

な工 の に の風 の の開発が となる と する が る

に 工 に て 技術 に るコスト低 定 た 電 ー ル ー

ル 国 的な実 価 た

5国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

5

た風力発電システムの

ス （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）

風

（ A）

（ B）

（ A）

（ B）

風 力 MW 3 5 2.5 10 7 M 82 126 126 150 150 25 30 50 35 50

風 m s 6.4 7 7 7.6 7.6 WF 20 100 100 200 200 WF MW 60 500 500 2,000 1,400

m 30 30 120 120 2.3

LCS ロセス に基 定 的技術シ リ 構 のコスト低 技術 評価

て る 風力発電システムに て 社・機構に 経済性が評価 て るが 現 技術

に ける技術評価が 本提案書 定 て 化に るコスト低

た の経済性 評価 た 1 の 基 と て評価 た 果 4 に す につ て 3MW 風 基 と た陸上風力発電システム 140 W と 報の 2MW

風 の 142 W と 等 た 洋上風 236 W 化に る

コスト低 の 定に て なコスト が る 洋上風力発電システム 322W と の 1.4 度となる 洋上風 の 800 W[8] るが

の 化 の低 化な に コストが低 な た 発電コストにつ て 陸上風力発電 7.7 kWh 洋上風力発電システム 12

kWh 14 kWh との 果 た 工 が が ため

コストが な た た 定 備 に て発電コスト なるため 立 に る

コストの 検討 て が る た 備 風 が 1.7 になるが 備 が 50 と ため発電コス

ト 12 kWh 13.6 kWh と 等とな た 基 の 電 めると 発電コスト 安 なる とが 定 る 洋上風 立

に る基 工 が となる とか 工 の定 化 に めて とが

となる た の な 経済性の のために る 洋上風力発電システム 陸上の 1.5～2 上の となる のため 備 向上

るためのロータ の するとと に 風 の 化の技術開発が

となる 日本 平 風 が低 風な の強風 な の な つため

強度 強するための技術開発 となる 電 ン 業 な 日本

国 価 に て ため のコスト低 定 た に る コストの低

が となる

6 国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

6

た の風力発電システムの発電 ス

に け 風力発電 の

LCS 2050 年に日本のゼロカーボン電源システムの構 に ける風力発電システムの

300～1,000TWh 年と て る[9] 500TWh 年となるシ リ 年 備

5～10GW 1～4 年の となる 洋上風力発電 に める風 コス

トの が 風 造の 0.2～1 年となる 風 造 に が

の な日本の 産業 成 る 日本の な低風 風の

な 的な強風 策が な日本 風 の 開 と て の国 な が 定

て る の国 の か すると 2030 年 に 13GW の が ゼ

ロカーボン電源システムに向けて に の 5 度が 定 る の の 1～5/年の となる

の風力発電産業 年の年 生産 50GWに 2050年に 年 生産 150～500GWになると 定 の の 30～100 年となる に 上 の

1～4 度に 国 産業化 る可能性 る に 国 の低風

風な の強度 が なるが た と 低風 に ける な

た検討が となる 日本 風 の に向けた 技術開発 め 低風 風 の な め 国

技術 開発する と となる の日本の風力産業の発 に て 日本 風 の技

術発 に に て競争力の る低コスト化 に めた技術開発が る

本提案書に た 備 風 た 備 の風 の検

討 の な システムのコスト るための検討 める と 提案する

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

(1)(25%)

(2) A(30%)

(3) B(50%)

(4) A(35%)

(5) B(50%)

発電

ス（

/kW

h）

（/W

）

電

風

発電 ス

( ）

風

（ 備 ）

7国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

7

政策立案のための提案

本提案書 日本の課題と技術 策課題 整 風 の主 る 3 平 風

に 風力発電システムの現 発電コスト た に と て低風

となる洋上風 につ て 化 風 7 m s 7.6 m s 備 50 となる

備 風 のコスト 日本 風 評価 た の 果 定 た洋

上風力発電システムの発電コスト 12 kWh 14 kWh となる とが

た た 定 力 た 化に 備 50 となる 備 の洋上

風 12 kWh 13.6 kWh となる とが た 低炭素電源システ

ムのコスト 12～22 kWh と て [3] に電力 が た に 洋上風力発電

システムの 価 が る 電力 か の 発電 性な とと に産業 成

めた 戦略 評価する が る 備 風 コスト 2 度となる

が 電 の発電コストが 等 基 の 電 る の発電コスト け

な のコスト すると国 の産業化 可能 な なる た 日本

の技術開発課題 るため コスト低 に な国 定 た課題評価 に

検討 た産業戦略 となる 日本 風 と て の研究開発課題 に とめ

る 1. 備 の向上 安定 た強 風 つか ために風 の 化 の

強度 化のための 開発 化のための 開発・ 定技術 2. エネルギーロス するための発電機・ギ ボッ スの 3. に る 風 な の に する風 技術・ 技術の

開発 に の風 の の 開戦略 4. 風力発電 システムの現 の の技術 的に評価する発電コ

スト低 のための 的評価 の構 5. 低炭素社会実現に向け テンシ ルの 洋上風力発電システムのコスト低 6. めた のシステム と経済性評価

8 国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）低炭素社会戦略センター（LCS）

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書風力発電システム（Vol.2）　　　　令和2年3月

低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 風力発電システム（Vol.2） 令和 2 年 1 月

8

参考文献

[1] 低炭素社会の実現に向けた政策立案のための提案書, 技術開発編, “風力発電システム（Vol.1）—陸上風力発電システムの経済性評価—", 科学技術振興機構低炭素社会戦略センター, 2018 年 1月.

[2] 資源エネルギー庁, “風力発電競争力強化研究会報告書”, 2016 年 10 月. [3] 石原孟, “我が国の風力産業の振興と風力発電の主力電源化の実現に向けて“, Vol43, No1, p1-2,

2019. [4] 環境省, ”平成 29 年度再生可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報等の整備・公開に関す

る委託業務報告書”, 2017. [5] 松信隆, “洋上風力の産業構造と課題”, 日本風力エネルギー学会誌, Vol43, No3, p419-422, 2019. [6] JWPA, ”コスト競争力強化 TF 報告書～グリッドパリティ達成に向けて～”, 2019. [7] IEA Wind TCP, “Results of IEA Wind TCP Workshop on a Grand Vision for Wind Energy Technology”,

2019. [8] NEDO, “洋上風力発電等技術研究開発／洋上風力発電システム実証研究／洋上風力発電施工

技術のコスト評価に関する検討”, NEDO 成果報告書, 2018. [9] 低炭素社会の実現に向けた政策立案のための提案書, “ゼロカーボン電源システムの安定化と

技術・経済性評価（Vol.1）－安定的かつ経済的なゼロカーボン電力供給のための技術開発課題

－“, 科学技術振興機構低炭素社会戦略センター, 2020 年 3 月.

低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づく

イノベーション政策立案のための提案書

本提案書に関するお問い合わせ先●提案内容について ・ ・ ・ 低炭素社会戦略センター 主任研究員　井上智弘 （INOUE Toshihiro）

●低炭素社会戦略センターの取り組みについて ・ ・ ・ 低炭素社会戦略センター　企画運営室　

〒102-8666　東京都千代田区四番町5-3　サイエンスプラザ4 階

TEL ：03-6272-9270 FAX ：03-6272-9273 E-mail ：

https://www.jst.go.jp/lcs/

© 2020　JST/LCS

許可無く複写 ・複製することを禁じます。

引用を行う際は、必ず出典を記述願います。

風力発電システム（Vol.2）－大規模導入を想定した将来の日本型風力発電システムの経済性評価及び技術開発課題－

令和 2年 3月

Wind Power Generation Systems (Vol.2):Economic Evaluation for Future Wind Power Generation Systems Which Are Adapted to

Japan Considering Large Scale Installation and Related Technological Development Issues

Proposal Paper for Policy Making and Governmental Actiontoward Low Carbon Societies,

Center for Low Carbon Society Strategy,Japan Science and Technology Agency,

2020.3

国立研究開発法人科学技術振興機構　低炭素社会戦略センター