🇯🇵 Japan Nuclear Grid Simulator (V3.1)
日本の原子力発電所と電力グリッドの運用を模したインタラクティブなシミュレーターです。
原発の稼働状況や電力需要を操作し、電力潮流や地域間の電力融通がどのように変化するかをリアルタイムで観察できます。
🎯 主な機能
- 原発コントロール: 全国17箇所の原子力発電所を個別に稼働(START)/停止(STOP)できます。
- 電力需要シミュレーション: 「Grid Load」スライダーで、日本全体の電力需要を調整できます（平時〜猛暑日の逼迫状況まで）。
- リアルタイム潮流: 電力が余っている地域から不足している地域へ、連系線を通じて電力が流れる様子をアニメーションで可視化します。
- 原子力貢献度の可視化: 各地域の電力需要のうち、どれくらいが原子力でまかなわれているか（％）を表示します。
📖 使い方ガイド
1. 基本操作
- マップ上の原発（⚡️アイコン）をクリック: その原発の情報を表示し、「START/STOP」ボタンで稼働状態を切り替えます。
- 右上の「Grid Load」スライダー: 右に動かすと需要が増加（夏場のピーク時など）、左に動かすと減少（深夜など）します。
- 「Reset All」ボタン: すべての原発を初期状態（停止中など）に戻します。
2. 凡例の見方（Legend）
地域の電力状況（丸いマーカー）
- 「⚛️ XX%」はその地域の需要に対する原子力のカバー率を示します。
- 🟢 緑 (≥30%): 原子力による供給が潤沢
- 🟡 黄 (10-30%): 中程度の依存度
- 🔴 赤 (<10%): 原子力供給が少ない（またはゼロ）
送電線・連系線
- 青い流れる線: 通常の電力潮流（方向を示しています）
- 紫の線: 地域間連系線（電力融通が行われている状態）
- 赤い線: 送電容量が逼迫している（過負荷）状態
🧪 試してほしいシナリオ（デモ用）
同僚の方へのデモとして、以下のシナリオが効果的です。
シナリオA: 全停止からの復旧
- Grid Load を
100%（標準）にします。
- すべての原発を STOP にします。
- 結果: 全国の需要地が真っ赤（0%）になり、火力・再エネだけでギリギリの状態になります。
- 関西エリアの原発（大飯、高浜、美浜）を次々と START します。
- 結果: 大阪のカバー率が急上昇し、余った電力が中国・四国・中部へ流れ出す（紫の線がアニメーションする）様子が見られます。
シナリオB: 東西の電力融通（周波数変換）
- 東京の柏崎刈羽を STOP、中部の浜岡を START にします。
- 結果: 中部から東京へ電力が流れます（FC：周波数変換所を経由）。
- 逆に、東京の柏崎刈羽を START（全基稼働）、中部の浜岡を STOP にします。
- 結果: 今度は東京から中部へ電力が逆流する様子が観察できます。
- ポイント: 電力は「余裕のある方」から「余裕のない方」へ自動的に流れるロジックになっています。
シナリオC: 全面逼迫（パワー・クランチ）
- 原発をいくつか稼働させた状態で、Grid Load を
130% 以上に上げます。
- 結果:
- 需要が激増し、原子力のカバー率（％）が低下します。
- 送電線が赤く光り始め、グリッド全体が過負荷になる様子が再現されます。
🔧 送電シミュレーション技術仕様
このシミュレーターは、日本の電力系統における電力潮流を簡略化したモデルで再現しています。
アルゴリズム概要
1. 地域別電力バランスの計算
地域バランス = (原子力発電量 + 他電源発電量) − 電力需要
- 原子力発電量: 各地域内の稼働中原子炉の定格出力（MW）
- 他電源発電量: 火力・水力・再エネ等。現在需要 × 地域別比率で計算
- 需要が下がると火力も減少 → 原発余剰が発生 → 他地域へ融通
- 電力需要: ピーク需要（165,669 MW）× 負荷率
- Grid Load 0%: 約62,000 MW（年間最小需要）
- Grid Load 100%: 約165,669 MW（夏季ピーク）
- 式:
需要 = ピーク需要 × (0.374 + Grid Load / 100 × 0.626)
2024年度 地域別電源構成（各電力会社公式開示データ）
| 地域 | 原発 | 火力 | 水力 | FIT/再エネ | 取引所等 | データ元 |
|---|
| 北海道 | 0% | 55% | - | - | - | 北海道電力 |
| 東北 | 0% | 67% | - | - | - | 東北電力 |
| 東京 | 0% | 73% | - | - | - | 東京電力EP |
| 中部 | 0% | 83% | 4% | 5% | 6% | 中部電力ミライズ |
| 北陸 | 0% | 47% | 25% | 6% | 6% | 北陸電力 |
| 関西 | 26% | 39% | 8% | 4% | 17% | 関西電力 |
| 中国 | 18% | 57% | 11% | 7% | 8% | 中国電力 |
| 四国 | 22% | 60% | 10% | 6% | 2% | 四国電力 |
| 九州 | 37% | 37% | 5% | 14% | 6% | 九州電力 |
[!NOTE]
- 「電力の小売営業に関する指針」に基づく各社公式開示データを使用
- 原発停止中の地域は火力+水力+再エネで100%を供給
- シミュレーターで原発を稼働させると、上記比率に近い値が表示されます
火力発電抑制ロジック（原発再稼働時）
原発が現在停止中の地域で再稼働した場合、火力発電を一定割合抑制するロジックを実装：
調整後の他電源 = ベース他電源 − (原発出力 × 抑制率)
- 抑制率: 0.8（原発出力の80%分だけ火力を削減）
- 下限: ベース需要の20%（水力・再エネは削減対象外）
- 残り20%: 予備力確保・他地域への融通用
例: 柏崎刈羽（8,212MW）が全基再稼働した場合
- 火力抑制量: 8,212 × 0.8 = 6,570 MW
- 東京エリアの原発比率: 約10%に上昇（実際の期待値に近い）
原子力発電の地域間融通
電力融通がある場合、融通電力に含まれる原子力成分も考慮：
融通される原子力 = 融通電力量 × (送電元の原子力発電量 / 送電元の総発電量)
受電地域の有効原子力 = 地域内原発 + 融通された原子力
例: 関西→中国への電力融通時
- 関西の原子力比率: 26%
- 融通電力: 1,000 MW → 原子力成分: 260 MW
- 中国エリアは260MWの原子力電力を受電したものとして計算
2. 地域間連系線フロー計算（反復ソルバー）
電力は自給率（Sufficiency）が高い地域から低い地域へ自動的に流れます。
自給率 = (発電量 + 既存フロー収支) / 需要
フロー決定ロジック（P制御）:
- 隣接2地域の自給率差が閾値（1%）を超える場合、融通を実行
- 移動量 = (自給率差) × min(地域A需要, 地域B需要) × 0.2（減衰係数）
- 移動量は連系線容量で制限
- 10回の反復計算で収束
3. 連系線定義
| 連系線 | 区間 | 容量(MW) |
|---|
| 北本連系 | 北海道 ↔ 東北 | 900 |
| 東北東京間連系 | 東北 ↔ 東京 | 5,000 |
| 周波数変換所(FC) | 東京 ↔ 中部 | 2,100 |
| 中部関西間連系 | 中部 ↔ 関西 | 2,000 |
| 中部北陸間連系 | 中部 ↔ 北陸 | 1,000 |
| 北陸関西間連系 | 北陸 ↔ 関西 | 1,500 |
| 関西中国間連系 | 関西 ↔ 中国 | 3,000 |
| 関西四国間連系 | 関西 ↔ 四国 | 1,400 |
| 関門連系 | 中国 ↔ 九州 | 2,500 |
4. 可視化
- フロー方向: 破線アニメーションの進行方向で表現
- フロー量: 連系線上に容量比率（%）として表示
- 高負荷状態: Grid Load > 80%で送電線が赤く発光
制限事項・簡略化
[!NOTE]
本シミュレーターは教育・デモ目的であり、実際の電力系統運用とは以下の点で異なります。
- 交流潮流計算の省略: 実際は電圧・位相角に基づく複雑な計算が必要
- 周波数変動の無視: 50Hz/60Hz境界の変換損失を考慮していない
- 送電損失の省略: 距離に応じた損失（通常2-5%）を無視
- リアルタイム制約の省略: 実際は需給一致を秒単位で維持する必要がある
- 予備力の省略: 実際は需要の3-8%程度の予備力を確保
🛠 データ出典
- 電力需要: 各電力会社の2023年度最大電力需要実績を使用。
- 原発データ: 国内の主要な原子力発電所の定格出力を使用。
Created by Antigravity
