2017年12月24日

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

環境部 統括主幹 青木 登

クリーンコールテクノロジーの技術開発と海外普及展開の取組み

1. NEDOの概要と取組み

１

2

– NEDOは我が国最大級の公的研究開発マネジメント機関として、経済産業行政の一翼を担い、①エネルギー・地球環境問題の解決及び②産業技術力の強化の２つのミッションに取り組む国立研究開発法人。

経 済 産 業 省

産 業 界大 学 研究機関

政策立案・制度設計予 算

支援（Funding）

<ミッション>• エネルギー・地球環境問題の解決•産業技術力の強化

NEDO Budget: Approx. 1.27billion US$（FY2017)

Clean coal technology 139.1 million US$

ＮＥＤＯの組織概要

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NEDOのエネルギー関連事業

省エネルギー分野

●エネルギー転換供給●産業●家庭・業務●運輸●部門横断

超電導ケーブルシステムの実系統連携運転

NEDO地球温暖化対策分野

○地球温暖化対策技術普及等推進

国際展開支援

●スマートコミュニティ●国際エネルギー消費効率化等技術

電気自動車(EV)を活用するスマートグリッド技術実証(米国ハワイ州マウイ)

環境・省資源分野

●水循環 ●環境化学●3R(Reuse・Reduce・Recycle）●フロン対策

省エネ型MBR(膜分離活性汚泥）のパイロット試験装置

蓄電池・エネルギーシステム分野

世界最先端の蓄電池解析施設（RISING2放射光ビームライン）

●石炭火力発電低炭素化●低品位炭活用●製鉄業低炭素化

酸素吹石炭ガス化複合発電の実証設備（大崎クールジェンプロジェクト）

クリーンコールテクノロジー分野新エネルギー分野

●太陽光●風力●燃料電池・水素●バイオマス●地熱●海洋

超高効率太陽電池セル（達成時、世界最高）

洋上風力発電実証研究

2. 石炭火力の重要性と見通し

4

5

日本の各電源の特性

石炭 ガス 石油 再エネ

資源確保◎ △ × △

中東依存度 0％ 中東依存度 30％ 中東依存度 83％ 自然条件による

貯蔵○ × ◎ △

約30日 約14日 約170日 蓄電池必須

総発電コスト（うち燃料費）[円/kWh]

◎ ○ △ ×

9.5円（4.3円）

10.7円（8.2円）

22.1円（16.6円）

太陽光 30.1～45.8円風力 9.9～17.3円

（0円）

CO2排出量[g-CO2/kWh]

× ○ △ ◎

0.82 0.40 0.66 0

負荷変動

○ ◎ ◎ ×

穏やかな出力変動は可能

需要の変動にフレキシブルに対応可能

需要の変動にフレキシブルに対応可能

自然条件による

• 石炭火力はCO2排出量は多いものの、資源確保、貯蔵、運転性能の面で優れる。• ガス火力は資源確保、貯蔵の面で不利であるものの、運転性能や発電コスト、CO2排出の面で

有利である。• 再エネはCO2排出の面で有利であるものの、コストや安定操業の面でクリアすべき課題が多

い。

バランスの良い電源構成が必要

出典；総合資源エネルギー調査会 ⻑期エネルギー需給見通し小委員会(第5回会合2013)よりNEDO作成

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ホルムズ海峡

原油（2014年）

天然ガス（2014年）

出典：貿易統計

石炭（2014年）

日本の化石燃料の輸入先（石炭の安定供給性）

• 中東依存度については、原油は82％と高く、天然ガスも30％となっているが、石炭は０％と不安定な中東情勢の影響を受けにくく、安定供給性が高い。

中東依存度：29.7%総輸入量

8851万ｔ/年

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世界的な石炭の電力需要動向

① 石炭火力石炭火力の今後の需要見通しについては、欧米では現在よりも減少する一方、アジア、大洋

州を中心とした新興国では、経済発展とともに需要が拡大する見通しとなっている。

世界における石炭火力設備容量の見通し

[GW]

出典：IEA World Energy Outlook 2016 新政策シナリオ

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［ ］：平成２８年度予算

世界と日本の2030年電源構成における石炭火力の重要性

• エネルギーミックスの基本方針である３Ｅ＋Ｓを達成しつつ、バランスの取れた電源構成を実現することが重要。

• 2030年度の電源構成において、石炭火力は26%、ガス火力は27%と想定。• 火力発電の高効率化は、再生可能エネルギーや原子力発電と併せ温室効果ガス削減目標積み

上げの基礎となる対策・施策として位置づけられている。

世界の電源構成

出典：IEA World Energy Outlook 2016 新政策シナリオ

日本の電源構成

出典：総合資源エネルギー調査会資料（2015）

原子力 29%

石炭25%

ガス29%

石油 6%

原子力 1%

石炭30%

ガス43%

再生可能エネルギー11%

石油 12%

原子力20～22%

石炭26%

ガス27%

再生可能エネルギー22～24%

石油 3%

水力8.8～9.2%

太陽光7.9%

風力 1.7％

バイオマス3.7～4.6％

地熱1.0～1.1％

(総発電電力量)10,064億kWh※（電力需要）10,294億kWh

(総発電電力量)9,397億kWh

(総発電電力量)10,650億kWh

2010年度 2013年度 2030年度

再生可能エネルギー10%

3. 高効率石炭火力の技術開発

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CCT（Clean Coal Technology）の体系

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Technology for using Coal cleaner

＝Clean Coal Technology（CCT）CCT

A-USCIGFC

利用

多目的

石炭利用技術高効率利用技術 CO2対策技術

排煙処理

ガスクリーニング技術

USCIGCC

石炭ガス化

水素化技術

TIGAR

EAGLE

環境対策

CCUS

CO2 Capture

De-SOx

De-NOx

DustRemoval

石炭灰

有効利用技術

燃焼技術

BiomassCo-

combustion

加工改質転換

Ash/Slag incement

石炭ガス化

水素化技術燃焼技術

◎ 実用化△ 開発中● 開発終了

●

△

△△

◎ ◎

△ △

△ ◎ ◎

◎ ◎/△

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石炭火力発電の高効率化によるCO2削減効果

• 石炭火力の高効率化に伴いCO2排出量は削減される。• 石炭火力では、IGFCの導入により、発電効率は17％程度上昇し、年間のCO2排出量を8300万トン程度削減できる。

出典；資源エネルギー庁総合エネルギー統計を基にNEDO作成

日本全体に占める火力発電のCO2排出量（2014年度実績値）

その他658百万t（55％）

石炭火力270百万t（23％）

ガス火力184百万t（15％）

石油火力等78百万t（7％）

出典：環境省2014年度の温室効果ガス排出量（確報値）

効率向上におけるCO2削減ポテンシャル

石炭火力

次世代火力発電技術ロードマップの概要

12写真提供： 三菱重工業（株）., 常磐共同火力（株）、三菱日立パワーシステムズ（株）、大崎クールジェン（株）

出展：次世代火力発電に係る技術ロードマップ（2016,6）

ガスタービン複合発電(GTCC)発電効率: 52%

CO2 排出: 340 g/kWh

発電効率

GTFC

IGCC

（空気吹き実証)

A-USC

超々臨界圧(USC)発電効率 : 40%

CO2 排出 : 820 g/kWh程度

1700 ℃級 IGCC

1700 ℃級 GTCC

IGFC

ガス火力power

石炭火力

2030年度Present

石炭ガス化複合発電(IGCC)

発電効率 : 46 to 50%

CO2 排出 : 650 g/kWh程度

(1700 deg. C 級)

技術確立 : 2020年度頃目途

発電効率 : 46%

CO2 排出 : 710 g/kWh

技術確立 : 2016年度頃目途

先進超々臨界圧(A-USC)

石炭ガス化燃料電池複合発電

(IGFC)

発電効率 :55%

CO2 排出 : 590 g/kWh

技術確立 : 2025年度頃目途

ガスタービン燃料電池複合発電(GTFC)

発電効率 : 63%

CO2 排出 : 280 g/kW程度

技術確立 : 2025年度頃目途

発電効率 : 57%程度

CO2 emissions : 310 g/kWh程度

技術確立 : 2020年度達成目途

超高温ガスタービン複合発電

発電効率 : 51%

CO2 排出 : 350 g/kWh

技術確立 : 2017年度頃目途

高湿分空気利用ｶﾞｽﾀｰﾋﾞﾝ (AHAT)

2020年度頃

* 図中の発電効率、排出原単位の見通しは、現時点で様々な仮定に基づき試算したもの。.

40％

45％

50%

CO2

約3割削減

CO2

約2割削減

CO2

約2割削減

CO2

約1割削減

65%

55%

60%

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方式 吸炭量(t/day)

発電出力(MW)

Year’80 ’85 ’90 ’95 ’00 ’05 ’10 ’15 ’20

空気吹きIGCC

2200

1,700

--

250

酸素吹きIGCC

150

1501,180

---

166

Lab.

P.P.

D.P.

商用運転勿来

Lab.

P.P.

P.P.

D.P.

大崎クールジェン

P.P. : Pilot Plant

D.P. : Demonstration Plant

Supported by NEDO

ＩＧＣＣ技術開発のこれまでの取組み

© 2017 MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, LTD. All Rights Reserved.

空気吹きＩＧＣＣ実証事業と商用運転（勿来）

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勿来250MW IGCC

主要仕様

発電出力 250 MW (gross)

ガス化炉 空気吹き-乾式給炭

ガス精製方式 湿式化学吸収法

ガスタービン M701DA GT (1 on 1)

スケジュール

運転開始 ２００７年９月

商用運転開始 ２０１３年６月

勿来 250MW IGCC 実証機は全ての目標を達成卓説した性能 高効率性, 環境負荷最小化高い信頼性 運転時間世界最高記録： 3,917 hrs．累積運転時間：38,000 hrs.以上優れた運用 負荷変化速度: 3%/min以上燃料の適合性 低品位炭の適用可能性立証

日本初の商用IGCC発電設備（勿来発電所10号機）へ転用

© 2016 MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, LTD. All Rights Reserved.

仕様

発電出力 540 MWgross×2 Trains

ガス化炉 空気吹き-乾式給炭

ガス精製方式 湿式化学吸収法

ガスタービン M701F4 GT (1 on 1)

概略行程

2014.5 環境影響評価開始

2017.4 建設開始

運転開始 (計画)

2020.9 勿来 IGCC

2021.9 広野 IGCC

広野 540MW IGCC

(完成予想図)

Source : TEPCO Homepage – Supplement added by MHPS

勿来 #10 250MW IGCC(COD : 2013.4)

勿来 540MW IGCC

(完成予想図)

Source : TEPCO & Joban JPC Homepages – Supplement added by MHPS

空気吹きＩＧＣＣの商用運転計画（福島県勿来・広野）

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4. 高効率石炭火力の海外展開

16

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海外展開の必要性－１

• 2015年にCOP21においてパリ協定が採択され、世界的に一層のCO2排出削減が必要とされている。• 2015年に合意された経済協力開発機構（OECD）の方針により、効率が低くCO2排出量の多い石炭

火力発電への融資を制限し、効率の高い石炭火力発電への融資は継続するという取組がなされている。

COP21における主要国のCO2削減目標

出典；温室効果ガスインベントリオフィス全国地球温暖化防止活動推進センターウェブサイト（http://www.jccca.org/）より

発電設備出力（総設備容量）

500MW以上 300～500MW 300MW以下

超々臨界圧（例. 蒸気圧>240bar, 蒸気温度≧593℃）

またはCO2排出量： <750gCO2/kWh12年*1 12年*1 12年*1

超臨界圧（例. 蒸気圧>221bar, 蒸気温度>550℃）

またはCO2排出量 750～850gCO2/kWh

支援対象から除外

10年国際開発協会

（IDA）融資*4適格

国に限る*1,2,3

10年国際開発協会

（IDA）融資*4適格

国に限る*1,2,3

亜臨界圧（例. 蒸気圧<221bar）

またはCO2排出量 >850gCO2/kWh

支援対象から除外

支援対象から除外

10年国際開発協会

（IDA）*4融資適格

国に限る*1,3

OECD公的輸出信用アレンジメント石炭火力発電セクター了解（ANNEX VI）における最長返済・償還期間

*1 各種条件に適合する場合、最⻑返済・償還期間を2年間延⻑できる場合もある

*2 エネルギー不足に対応するため、輸出信用申請書を受領した時点で、電化率が90%以下の国に対して、10年間の輸出信用支援を行うことができる。

*3 他の代替手段の適用が困難で、既存の環境において提案事業が最良の導入可能技術であると判断された地理的に隔離された場所においては、IDA融資適格国以外にも輸出信用支援を行うことができる。

*4 国際開発協会（IDA）は、世界銀行の低開発途上国向けの支援基金。対外債務返済能力の低い加盟発展途上国に対して、健康と教育、インフラ整備と農業、経済開発と組織開発のための支援を提供する。

海外展開の必要性－２

川崎の空（１９６０年代） 川崎の空（２０１５年代） 18

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

アメリカ

(2010)

カナダ

(2010)

イギリス

(2010)

フランス

(2010)

ドイツ

(2010)

イタリア

(2010)

日本

(2012)

磯子

(2014)

1.7

2.5

0.7

1.6

0.6

0.30.2 0.01

0.7

1.6

0.9

1.6

1.0

0.5

0.2 0.05

(g/kWh) 石炭・石油・ガスの合計 石炭火力

硫黄酸化物(SOx)

窒素酸化物(NOx)

火力発電電力量当たりのSOx,NOx排出の国際比較

出典 海外：排出量/OECD.StatExtract Complate database available via OECD’s iLibrary発電電力量/IEA ENERGY BALANCES OF COUNTRIES 2012 EDITION

国内：電気事業連合調べ（10電力）、磯子は2013年実績

• 日本の石炭火力発電の平均発電効率は世界最高水準であり、⻑期間にわたり発電効率を高い水準で維持することが可能である。

• 脱硫、脱硝などの面でも日本の火力発電は世界最高水準であり、日本の火力発電の海外展開はCO2削減だけでなく、世界における環境有害物質の削減にもつながる。

世界の発電効率の推移

日本

出典；IEA, Energy Balances: OECD and Non‐OECD Countries, よりエネ庁が試算

先進火力発電等技術の海外展開

海外展開におけるNEDOの取り組み

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①政府・関係機関交流政策対話等の機会を活用した交流

②企業等技術交流専門家派遣・招聘等

企業間の技術交流

③国際会議交流国際機関等を通じた

情報収集・情報発信

相手国における発電技術の経済性と環境特性の向上等の要望に応じて、NEDOでは先進的な火力発電技術等の海外展開推進事業について、進めています。海外展開推進事業では相手国と協調して以下の３項目に取り組んでいます。

まとめ

• 石炭火力の需要はアジア、太洋州において増加の見込み。

• パリ協定によるCO2削減目標や、OECDの合意による効率の低い石炭火力発電への融資制限の中、クリーンコールテクノロジーの開発・普及が求められている。

• 日本では温室効果ガス削減のため、1980年代より、IGCC等の高効率石炭火力発電技術の開発に取組んできており、IGCCについては商用運転を開始している（発電効率46-50%程度）。

• 日本のクリーンコールテクノロジーをアジア諸国や産炭国へ積極的に展開することにより世界の環境問題の解決に貢献していく。

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http://www.nedo.go.jp/

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