発電所制御システム市場 サイズと展望 2025-2033

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発電所制御システム市場の成長要因

再生可能エネルギーセクターの成長が市場需要を牽引

確固たる法的支援と大幅なコスト削減により、再生可能エネルギーセクターはすべての国で長年にわたって飛躍的な拡大を遂げてきました。さらに、世界中の政府は、従来型燃料による排出量を削減するために、より環境に優しいエネルギー源への移行を進めています。エネルギー集約型セクターは、再生可能エネルギー源が従来型燃料に急速に取って代わったことで恩恵を受けました。

さらに、再生可能エネルギー源からのエネルギー生産の経済性は、まもなく従来型燃料からの電力生産と同等になると予想されています。太陽や風力などの再生可能エネルギー源を利用して電力を生産することには欠点もあります。これらのエネルギー源は不安定であり、一部の再生可能エネルギー産業セクターでは予測不可能な変動が見られます。電力系統は、外部要因に依存するエネルギー貯蔵装置の充放電サイクルを制御し、断続的な再生可能エネルギー発電を電力網に組み込む役割を果たします。制御システムは、これらの変動に様々な方法で対処します。

市場の制約

発電所制御システムソリューションにおける標準化と相互運用性の欠如

タービン、発電機、その他の発電所コンポーネントは、様々なインターフェース、技術、プロトコルを使用して相互に通信します。様々な通信インターフェースとプロトコルの標準化が進むと、データの解釈に影響が出る可能性があります。通信技術の標準規格が不足しているため、システム統合が困難になり、無関係なシステム間でのプラグアンドプレイ接続が不可能になります。

• 例えば、発電所内の機器のほとんどは、インターフェースプロトコルを介して通信するため、様々な機器メーカーの機器間で互換性が確保されず、予測期間中の世界的な発電所制御ソリューション市場が制約されることになります。標準化の欠如は発電所のコスト上昇につながり、制御システムメーカーによる資金援助の可能性を低下させます。その結果、各社製品の使用によるコスト削減によるプロジェクトの正当性が低下し、市場の成長が抑制されます。

市場機会

天然ガス火力発電所の需要増加

各国が主要エネルギー源として石炭から天然ガスに切り替えたことにより、天然ガスの生産量と消費量は世界全体で数年間にわたり大幅に増加しました。米国エネルギー情報局（EIA）によると、103の石炭火力発電所が天然ガス火力発電所に置き換えられ、121の発電所が代替燃料への転換を行いました。米国、中国、英国を含む多くの国が、排出量削減のため石炭から天然ガスへの切り替えを開始しました。天然ガスは、その固有の環境的利点から需要が飛躍的に増加し、現在、天然ガスを燃料とする発電は世界の需要の半分以上を占めています。

中国は、他のどの国よりも多くの天然ガスを消費すると予想されています。2024年までに、電力需要と政府の大気質改善への取り組みを背景に、中国は世界のガス消費量増加の40%以上を占めると予想されています。そのため、電力業界における天然ガス消費量の増加と、石炭火力発電から天然ガス発電への転換により、予測期間中に世界中の発電所制御システムの需要が大幅に増加すると予想されます。

ソリューションインサイト

ソリューションに基づいて、世界の発電所制御システム市場は、監視制御・データ収集システム（SCADA）、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）、分散制御システム（DCS）、プラント資産管理（PAM）、プラントライフサイクル管理（PLM）に分かれています。

分散制御システム（DCS）セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に3.12%のCAGRで成長すると予測されています。分散制御システム（DCS）は、高速通信ネットワークを介して、処理プラント全体の多数の自動化されたローカルコントローラを中央コントローラに接続します。これらのローカルコントローラは、フィールドデバイスとメインコントローラを接続します。さらに、このネットワークは、オペレーター、スーパーバイザー、ヒストリアンをデバイスおよびコントローラに接続します。 DCSコンセプトは、制御機能を発電所の近くに配置して遠隔監視・モニタリングと組み合わせることで、信頼性を向上させながら設置コストを削減します。

膨大な数の連続ループを監視・制御する必要がある製造施設や大規模なオペレーションには、DCSが適しています。DCSは、数万個のアナログ入出力デバイスと数万個のPID（比例積分微分）関数を処理できます。

DCSは、高度なプロセス制御機能を必要とする複雑なプロセスに最適です。ABB、横河電機、エマソン、シーメンス、ハネウェル、シュナイダーエレクトリック、ゼネラル・エレクトリック、東芝、メッツォ、日立製作所、三菱グループ、ロックウェル・オートメーション、暁星株式会社などは、世界有数のDCSメーカーのほんの一例です。急速な技術進歩と効率的なDCSの需要の高まりにより、メーカーは新たなシステムの導入を迫られています。

発電所、太陽光パネル、風力タービンの製造において、業界全体で使用されている制御システムは、プログラムロジックコントローラ（PLC）と呼ばれています。このシステムは、入力デバイスの状態を判定・追跡し、出力デバイスの状態を制御します。この制御システムは、主に発電やあらゆる生産ラインの改善に使用されます。PLCは、プロセスや動作を複製・変更しながら、通信を行い、重要なデータを収集することができます。PLCは、その高い適応性から、発電所において自動タービン始動システム（ATRS）やバーナー管理システム（BMS）に使用されています。

PLCシステムは、アプリケーションのニーズに合わせてカスタマイズできるため、他の代替システムよりも優れています。発電所コントローラの支援により、管理者は出力、コンプライアンス、グリッド安定性、収益の観点から、発電所の動作を制御することができます。具体的な要件は異なる場合もありますが、ほとんどのPPCはPLCシステムを使用して周波数、電圧、有効電力、無効電力、力率、ランプ制御を処理できます。

コンポーネントの洞察

コンポーネントに基づいて、世界の発電所制御システム市場はハードウェアとソフトウェアに分かれています。ハードウェアセグメントは最大の市場規模を占めており、予測期間中は2.98%のCAGRで成長すると予測されています。時代遅れの計器盤やストリップチャートレコーダーは、最近開発された業界標準のハードウェアおよびソフトウェアソリューションに置き換えられています。

コントローラーと入出力モジュールは、現在のハードウェアソリューションの2つの例です。市場はソフトウェアソリューションが主流ですが、低価格と技術の発展により、ハードウェアセクターも確固たる地位を築いています。多くの企業による技術革新が市場の拡大を牽引してきました。

• 例えば、RDI Controllers LLCは2021年9月、発電システム向けの新しいプログラマブル・オートメーション・コントローラー（PAC）「エッジ・コントローラー」を発表しました。タービンや発電機の保護・制御システムは、発電事業者にとって極めて重要です。これらの資産の生産量はそれらの運用に依存しており、さらにメンテナンスとも相関関係にあるからです。PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラー）は、多くの制御システムにおいて信頼できる自動化手法として使用されてきました。さらに、これらのシステムには、最新のプログラミングソフトウェアが組み込まれた状態で提供されるようになりました。

発電所の制御システムは、情報通信技術（ICT）を広範囲に活用しています。業界では、単一の発電所資産を管理する場合もあれば、制御室のパネルから施設全体を管理する場合もある、様々なソフトウェアプログラムが使用されています。発電事業で活用されているソフトウェアソリューションの代表的な例としては、SCADA、HSR（ヒューマンマシンインターフェース）、そして産業用IoT（IIOT）やAI（人工知能）に基づくソリューションなどが挙げられます。多くの企業が太陽光発電市場にソフトウェアソリューションを統合し、高い評価を得ています。

2021年3月、ABBグループはインドで5GW相当の太陽光発電自動化契約を獲得しました。これは、公益事業規模のSCADAとストリング監視ソリューションを用いて完了した過去のプロジェクトの成果です。太陽エネルギー業界において、インド政府は新規投資の促進、国内製造業の育成、資金調達問題の解決などを含む目標を設定しています。インドをはじめとするアジア太平洋地域の国々は、電力分野におけるソフトウェア統合プロジェクトの大幅な増加を期待し始めています。

タイプ別インサイト

発電所の種類に基づいて、世界の発電所制御システム市場は、石炭、水力、天然ガス、原子力、再生可能エネルギーに分かれています。石炭セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に3.43%のCAGRで成長すると予測されています。石炭火力発電所では、石炭熱によって生成された蒸気を利用してタービンシャフトを回転させ、発電します。蒸気のエンタルピーは温度と圧力の関数ですが、蒸気タービンが蒸気から抽出するエネルギー量は、装置全体のエンタルピー低下に依存します。石炭火力発電所の制御システムは、主要な運転パラメータの重要性を低減し、発電所の効率を高めることで、プロセスの最適化を可能にします。

大気汚染と温室効果ガス排出に対する正当な懸念があるにもかかわらず、政府による協調的なプログラムがなければ、石炭の使用は将来も依然として大きな割合を占める可能性が高いでしょう。さらに、現代の石炭火力発電所のほとんどは、分散制御システム（DCS）プラットフォームに統合された制御システムを備えており、他の発電所モジュールとのシームレスな運用を可能にしています。調速機制御、タービン・発電機保護、自動起動、ローター応力評価、補助制御、バルブ管理、状態監視、自動同期、励磁、周波数制御、抽出制御、バイパス制御、ユニット制御などは、石炭火力発電所に実装されている典型的な機能です。

発電所制御システムの主要なエンドユーザーの一つは水力発電所（水力発電）であり、予測期間中、緩やかな拡大が見込まれています。水力発電は、高地から低地へ流れる水のエネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー源です。水力発電プロジェクトは、家庭、企業、農業にきれいな水を供給するだけでなく、洪水や干ばつなどの悪天候の影響を軽減します。

さらに、これらの取り組みは、不可欠な交通インフラ、地域サービスへの資金提供、レジャーや娯楽の提供にもつながる可能性があります。マドリードで開催された国連気候変動枠組条約第25回締約国会議（COP25）では、気候変動へのレジリエンス（回復力）と適応に特に焦点を当て、気候変動に対処するための能力構築の必要性が強調されました。 IHAは、新規および既存の資産の長期的な運用可能性を確保するため、2019年5月に「水力発電セクター気候変動レジリエンス・ガイド」を発行しました。このガイドは、プロジェクトの計画、設計、運用に気候変動レジリエンス対策を統合するためのベストプラクティスに関するアドバイスを提供しています。

地域分析

アジア太平洋地域は、収益への最大の貢献者であり、予測期間中に4.01%のCAGRで成長すると予想されています。アジア太平洋地域は、発電所制御システムにとって最も重要な地理的市場であり、インド、中国、日本などの国々への投資増加がこの業界を牽引しています。

さらに、この地域の市場は、再生可能エネルギー産業におけるコスト上昇によっても影響を受けると予想されています。新興産業オートメーションや技術理解の不足といった要因が、発電所制御システムの市場拡大を制約しています。中国は、この地域における発電所制御システム最大の市場の一つであり、インドとオーストラリアがそれに続きます。インドと中国は、一見乗り越えられないほどの政治的・経済的隔たりと競争関係にあるにもかかわらず、大規模な石炭火力発電所の建設計画を共有しています。

さらに、インドでは、エネルギー消費量の増加、石炭火力発電所の建設増加、再生可能エネルギー分野への投資増加を背景に、発電所制御システム市場が緩やかに成長すると予測されています。インド中央電力庁（CEA）によると、インドの石炭火力発電容量は2030年までに267GWに達し、新たに58GWの容量が追加されると予想されています。

インド政府は、2030年までに水力発電容量を70,000MWにするという目標を設定しました。現在、13,000MWの水力発電所が様々なレベルで建設中であり、さらに8,000MWのプロジェクトが進行中で、これらのプロジェクトは2020年末までに着工される予定です。政府の高い技術目標により、水力発電事業は今後拡大すると予想されています。

北米の発電所制御システム市場動向

米国の再生可能エネルギー市場は、太陽光と風力エネルギーが主流になると予想されており、地熱とバイオエネルギー部門も技術向上の恩恵を受けると予測されています。全体として、カナダの発電所制御システム市場は、予測期間中、主にガス火力発電所システムと再生可能エネルギー源への投資増加によって牽引されると予想されます。カナダは、米国と同様に、予測期間中に発電所制御システム市場で緩やかな成長が見込まれています。

この成長の主な原動力となるのは、ガス火力発電所、水力発電所、そして再生可能エネルギー源の容量増加です。カナダは、国外で新たなプロジェクトの選択肢と有望な立地を模索しています。アルバータ州における風力発電プロジェクトの開発は、2030年までに約83億米ドルの投資を引き付けると予想されており、近年、投資家にとって魅力的な市場となっています。アルバータ州に加え、サスカチュワン州でも、政府が2030年までに再生可能エネルギー発電容量を50%にするという目標を掲げているため、多額の投資が見込まれています。

欧州の発電所制御システム市場動向

ドイツでは、近年、石炭火力発電所の廃止とクリーンエネルギー源からの発電への移行が進んだことにより、石炭火力発電量が大幅に減少しています。分析対象となる石炭エネルギー分野の市場は、予測期間を通じてこの傾向の影響を受けると予想されます。計画中のプロジェクトが少なく、水力以外の再生可能エネルギー源への重点が高まっているため、同国の水力発電量もほぼ横ばいとなっています。今後は微増が見込まれます。発電所制御システム市場では、英国が緩やかな成長を遂げています。

ドイツは電力ミックスにおける再生可能エネルギー源の拡大を目指しており、再生可能エネルギー分野は発電所制御システムの市場を牽引する重要な要因となる可能性があります。水力発電容量の不足と今後のプロジェクト計画により、同国の水力発電量は歴史的に低水準にとどまっています。予測期間を通じて緩やかに増加すると予想されています。

エネルギー・気候情報ユニット（ECIU）によると、発電所運営者は合計34億ポンドの容量市場補助金を保証されており、その多くはガス火力発電です。ガス火力発電は再生可能エネルギー源よりも信頼性が高いため、業界を席巻し、市場拡大のチャンスをもたらすと予測されています。

東南アジア諸国連合（ASEAN）は、地域のエネルギー需要が50%増加すると見込まれる中、2025年までに一次エネルギーの23%を再生可能エネルギー源から調達するという野心的な目標を設定しました。これは、東南アジアの再生可能エネルギー市場に大きな優位性をもたらすはずです。近年、インドネシア、マレーシア、フィリピン、タイ、ベトナムなどの国々では、再生可能エネルギーの容量が飛躍的に拡大しています。彼らは、予測期間中にも同様のことを行うと予想しています。

ブラジル鉱山エネルギー省は、今後10年間で石炭鉱業と石炭火力発電所への39億米ドルの投資を促進する計画を発表しました。これは、予測期間中にブラジルの発電所制御システム業界に利益をもたらすと期待されています。この計画では、ブラジルの石炭火力発電所の改修への資金提供にも重点が置かれており、発電所制御システム市場にも利益をもたらすでしょう。

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発電所制御システム市場のトップ競合他社

1. BB Ltd
2. Emerson Electric Co.
3. General Electric Company
4. Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
5. Honeywell International Inc.
6. OMRON Corporation
7. Rockwell Automation
8. Schneider Electric SE
9. Siemens AG
10. Toshiba Corp
11. Yokogawa Electric Corporation

最近の動向

• 2022年11月～ エマーソン・オートメーション・オリジン・マテリアルズがカーボンネガティブな新素材工場を建設
• 2022年11月～ 三菱重工、台湾電力と林口火力発電所におけるアンモニア混焼に関する覚書を締結、三菱商事および三菱商事マシナリーを含む4社連合