Assessing Power System Vulnerability to Climate-Related Stressors and Shocks: The Case of Indonesia

技術要約：気候関連のストレス要因およびショックに対する電力システムの脆弱性評価：インドネシアの事例

問題提起
気候変動は世界の電力システムに対してエスカレートする脅威となっているが、既存の文献は、個別のコンポーネント（発電、送電、または需要）や特定のハザードに焦点を当て、これらを単独で評価することが多い。このような断片化により、システムレベルの影響、特にインドネシアのような新興経済国における影響の検証が不十分となっている。インドネシアの電力部門は開発ニーズを満たすために急速に拡大しているが、現在の国家計画フレームワーク（10カ年計画であるRUPTLや長期計画であるRUKNなど）は、脱炭素化と排出削減に主眼を置いており、気候適応の体系的な統合を欠いている。その結果、慢性的な気候ストレス（例：気温上昇）と急激なショック（例：洪水、地滑り、海面上昇）が、インドネシアの多様な群島型グリッド全体にわたってどのように相互作用し、システムのレジリエンスを損なうのかという理解において、重大なギャップが生じている。

手法
本研究は、発電、送電、および需要にわたる気候関連の脆弱性を定量化するための、統合された空間明示的なフレームワークを開発する。このアプローチでは、以下の2種類のインパクトを区別している。

1. ストレス要因（Stressors）： 継続的な圧力。具体的には、性能低下（デレーティング）や需要増加を引き起こす周囲温度の上昇。
2. ショック（Shocks）： 個別の破壊的ハザード。具体的には、海面上昇（SLR）、洪水、および地滑り。

本手法は、ボトムアップのコンポーネント評価と、地理情報システム（GIS）データを用いたトップダウンの空間分析を組み合わせている。

• データソース： 歴史的な気候データ（ERA5再解析）、将来予測（CMIP5 HadGEM2 RCM、RCP 4.5および8.5シナリオ）、標高データ（GEDTM）、およびインドネシア国家防災庁（BNPB）のハザードマップ。資産データには、PLNによる既存の2024年インフラおよび、2034年RUPTLおよび2060年RUKNに基づく計画資産が含まれる。
• ストレス要因の評価：
  • 発電： 温度感受性（例：ガスタービンは気温1℃上昇につき容量が約0.6%低下、石炭火力は約0.34%）に基づき、技術固有のデレーティング関数を適用する。太陽光発電（PV）の効率も温度とともに低下する。
  • 送電： 熱エネルギーバランス方程式（IEEE 738）を用いて、温度と風速に基づく電流容量（アンパシティ）の減少を計算する（低風速と高風速のシナリオを代表するために、第10パーセンタイルと第90パーセンタイルを使用）。
  • 需要： 最小二乗法（OLS）回帰モデルを用い、日最高気温と州別の電力需要の関係をモデル化し、将来の負荷増加を予測する。
• ショックの評価： 資産をハザード指数と重ね合わせる。海面上昇（SLR）への曝露は、資産のフットプリントと予測される浸水レベル（2060年）の交差によって決定される。洪水および地滑りのリスクは、BNPBのInaRISKハザード指数（0–1スケール）を用いて評価され、高リスクゾーン（>0.75）にある資産は潜在的な混乱の対象としてフラグが立てられる。
• システム妥当性： 主要な電力システム（例：ジャワ・マドゥラ・バリ系）について、ベースライン条件、温度ストレス、ショックへの曝露、およびそれらの複合的な影響下における「予備率（reserve margin）」を算出する。

主な結果
分析の結果、気候変動は、供給能力を減少させると同時に需要を増大させるという、システム的な制約として作用することが明らかになった。

• 発電のデレーティング： 温度ストレスの下では、既存および計画された発電容量が大幅なデレーティングに直面する。ガスタービンは温度感受性が高いため、デレーティング損失の60%以上を占めており、次いで石炭火力発電が続く。2060年までに、国家的な発電容量の損失は約5%（RCP 8.5下では約12.5 GW）に達すると予測されており、これはインドネシアの現在の総容量の5分の1に相当する損失である。
• 送電の制約： 送電容量は風況に対して非常に敏感である。低風速シナリオの下では、特定の州（例：中央スラウェシ州）においてデレーティングが最大33%に達する場合があるが、高風速は、この影響を大幅に緩和する。
• 需要の増幅： 気温の上昇は冷却需要を押し上げる。本研究は、ほとんどの州において気温と需要の間に強い正の相関があることを示しており、西ジャワ州の1℃上昇あたり約2%の増加に対し、バリ島では約10.9%の需要増加が見られる。
• ショックへの曝露：
  • 海面上昇： 2060年までに、数十の発電資産、送電線、および変電所が、特にスマラン–デマックのような沿岸回廊において浸水すると予測されている。
  • 洪水および地滑り： 送電資産はその広大な地理的フットプリントのため、急激なショックに対して最も脆弱である。高いハザード指数は、特に山岳地帯や沿岸地域における地滑りや洪水への顕著な曝露を示している。
• 予備率の浸食： ストレス要因とショックの複合的な影響は、システムの妥当性を劇的に低下させる。ジャワ・マドゥラ・バリ（Jamali）システムでは、ベースラインの47.3%から、気候影響の複合的な影響下では26.5%へと予備率が低下する。これは20.8パーセントポイントの減少である。この減少は、35%という計画閾値を下回っている。同様の浸食がスマトラ、カリマンタン、およびスラウェシでも発生しており、特にカリマンタンでは最大の減少（36パーセントポイント）が見られる。

意義と貢献
本論文は、その主要な貢献として、インドネシアの電力システムにおける慢性的なストレス要因と急激なショックの両方に対する脆弱性を、初の体系的な国家レベルの定量的評価を提供したことを主張している。主な知見は以下の通りである。

1. システム的な脆弱性： 気候の影響は孤立したものではない。それらは発電、送電、および需要の間で相互作用し、妥当性を脅かす結合的なシステムレベルの制約を生み出す。
2. 投資への影響： 将来の容量拡大の多くは、純供給を拡大するためではなく、単に気候誘発による損失（デレーティングおよび需要増）を相殺するためだけに必要となる可能性がある。これは、適応への投資が、既存の信頼性レベルを維持するための前提条件になりつつあることを示唆している。
3. 計画のギャップ： 現在のインドネシアの電力セクター計画（RUPTL/RUKN）は、温度によるデレーティングや複合的なショックの影響を明示的に考慮しておらず、将来のシステム・レジリエンスを過大評価することにつながっている。
4. 政策的関連性： 本研究の知見は、単純なN-1信頼性基準を超えて、複数の資産が極端な天候によって同時に故障する可能性のある「気候情報を考慮したN-kシナリオ」を考慮した、電力セクター計画への気候要素の明示的な組み込みを提唱している。

本研究は、これらの気候脆弱性を計画に統合しなければ、インドネシアの電力システムは、計画された投資が将来の気候条件下において意図した信頼性と脱炭素化の成果を達成できなくなるという構造的なリスクに直面すると結論付けている。