需要率・負荷率・不等率 計算ツール

契約電力、本当に合ってる？

「うちのビルの契約電力、50kWも余ってるんじゃ……」——毎月の電力デマンドデータを眺めて、こんな違和感を持ったことはないだろうか。

電力設備を設計するとき、各設備の定格容量をそのまま足し上げると実際のピーク電力よりも大幅に大きな数字になる。照明も空調もすべてが同時にフルパワーで動くことは稀だからだ。この「実際の最大使用量 ÷ 設備容量の合計」が需要率。そして「平均使用量 ÷ 最大使用量」が負荷率。電力契約の適正を判断するには、この2つの指標を正しく把握する必要がある。

需要率・負荷率・不等率計算ツールは、負荷設備の種別と容量を入力するだけで、内線規程に基づく需要率を自動適用して最大需要電力を算出する。さらに負荷率モードでは、電力契約の効率性をワンクリックで診断できる。

なぜ需要率・負荷率計算ツールを作ったのか

手計算の限界

電験三種の勉強をしていたとき、需要率と負荷率の計算問題は毎回出てくるのに、練習用のツールがなかった。教科書には公式と一問一答式の問題があるだけで、複数のカテゴリを同時に計算して不等率まで反映する実務的なシミュレーションができない。

スプレッドシートで自作しようとしたこともあるが、カテゴリごとの需要率テーブルを毎回手で入力するのが面倒で続かなかった。しかも、ビル管理の実務で使おうとすると、スプレッドシートはPCがないと使えないし、共有ファイルのバージョン管理も煩雑になる。

こだわった設計判断

• 需要率テーブルの自動適用: 照明・空調・動力など7種別の需要率を内線規程に基づいて自動設定。知識がなくてもすぐ使える
• カスタム需要率への対応: デフォルト値では合わない特殊な建物でも、需要率を個別に上書きできる
• 負荷率診断モード: 契約電力が適正かどうかを、日負荷率・年負荷率で判定。過剰契約を見つける材料になる
• 外部送信なし: 全計算をブラウザ内で完結。電力データを外部に送る必要がない

需要率・負荷率・不等率とは何か — 電力設備の3つの指標

電力設備の計画に出てくる3つの指標を、初めて触れる人にも分かるように解説する。

需要率 とは

需要率とは、設備容量に対して実際にどれだけの電力が使われるかを示す割合のこと。

たとえるなら、マンションの水道管の設計に似ている。全戸が同時にシャワーを使うことはまずないから、水道管の太さは「全戸の蛇口をフルに開けた場合の合計流量」ではなく、「同時に使われる最大流量」で決めている。電力設備も同じ考え方だ。

需要率 = 最大需要電力 / 設備容量の合計 × 100 (%)

照明設備なら需要率は70%程度。オフィスの照明が全フロアで同時に100%点灯することは少ないが、営業時間中は大部分が点灯しているからだ。一方、コンセント負荷は30%程度。PCやプリンターが常に全台フル稼働することはまずない。

負荷率 とは

負荷率は、ある期間における平均電力と最大電力の比。電力をどれだけ「均等に」使っているかを示す指標だ。

負荷率 = 平均電力 / 最大電力 × 100 (%)
      = 使用電力量 / (最大電力 × 時間数) × 100 (%)

負荷率が高い（60%以上）ということは、ピークとオフピークの差が小さく、設備を効率的に使っている状態。逆に負荷率が低い（20%以下）場合、短時間だけドカンと電力を使って残りの時間はほぼ空いている——つまり契約電力に対して実際の使い方が非効率ということになる。

不等率 とは

不等率は、複数のフィーダ（配電回路）の最大需要電力の合計と、全体の最大需要電力の比。各フィーダのピークが同時に発生しないことを数値化したものだ。

不等率 = 各フィーダの最大需要電力の合計 / 全体の最大需要電力

不等率は常に1.0以上で、値が大きいほど「ピークのばらつきが大きい」ことを意味する。フィーダ数が2本なら1.1、5本以上なら1.3程度が目安とされている。

需要率・負荷率・不等率 比較テーブル

3つの指標を並べて整理しておこう。混同しやすいので、定義と用途の違いを明確にする。

指標	定義式	値の範囲	用途	大きいほど
需要率	最大需要電力 ÷ 設備容量	0〜1.0（100%）	受電設備の容量設計	同時使用が多い
負荷率	平均電力 ÷ 最大電力	0〜1.0（100%）	契約電力の効率診断	電力を均等に使っている
不等率	Σ各系統のピーク ÷ 全体のピーク	1.0〜（上限なし）	変圧器・幹線の容量低減	ピークのばらつきが大きい

需要率は「設備をどれだけ同時に使うか」、負荷率は「時間的にどれだけ均等に使うか」、不等率は「複数系統のピークがどれだけずれているか」。三者は似て非なる指標であり、電験三種の試験でもこの違いを問う問題がよく出題される。

需要率テーブル — 内線規程に基づく標準値

内線規程（JEAC 8001）で示されている代表的な需要率の標準値を一覧にする。

負荷の種別	需要率（%）	根拠・考え方
照明	70%	営業時間中は大部分が点灯、一部消灯
コンセント	30%	PC・プリンターは全台同時フル稼働しない
空調	80%	ピーク時は大部分が稼働するが起動が分散
動力（工場）	50%	全台同時運転は稀、工程で分散
昇降機	50%	複数台あっても同時運行は確率的に低い
給湯・電気温水器	40%	使用時間帯が限定されている
その他	50%	汎用的な平均値

これらの値は「一般的なオフィスビル」を想定したもの。工場のラインが全台同時稼働する場合は動力の需要率を80%以上に上げる必要があるなど、建物の使い方に応じたカスタマイズが重要だ。

なぜ需要率と負荷率を正しく把握すべきか

過大契約のコスト

高圧電力の基本料金は契約電力（最大需要電力）に比例する。契約電力が実際の使用量に対して大きすぎると、使っていない電力にも基本料金がかかり続ける。たとえば契約電力が150kWで実際のピークが100kWなら、50kW分の基本料金が毎月無駄になっている計算だ。

一般的な特別高圧の基本料金単価が1kWあたり1,500〜1,800円/月と仮定すると、50kW × 1,650円 = 約82,500円/月。年間で約99万円のロスになる。

過小契約のリスク

逆に契約電力が小さすぎると、デマンド値（30分間の平均電力の最大値）が契約電力を超えた場合に、電力会社から超過金を請求される。さらに、デマンドオーバーが続くと契約電力の引き上げを求められ、基本料金が一気に上がることもある。

内線規程と電技解釈

内線規程（JEAC 8001）は、電気設備の設計・施工に関する民間規格。需要率のテーブルはこの規程に基づいている。法的拘束力はないが、電力会社への申請や電気主任技術者の業務判断で広く参照される実務標準だ。

需要率・負荷率計算が活躍する場面

新築・増設の設計段階

建物の受電設備（キュービクル）の容量を決定するとき、各負荷の合計に需要率と不等率を適用して最大需要電力を求める。この数字が変圧器容量や遮断器の選定に直結する。

既存ビルの契約電力見直し

テナントの入れ替わりや設備更新で負荷構成が変わったとき、現在の契約電力が適正かどうかを負荷率で診断する。負荷率20%以下なら契約電力の引き下げを検討する価値がある。

電験三種の受験対策

電験三種の法規科目では、需要率・不等率・負荷率の計算問題が定番。このツールを使えば、自分で入力値を変えながら「この設備構成だと需要率はどうなるか」を体感的に学べる。

省エネ・コスト削減の提案

施設管理者やコンサルタントが、クライアントに電力契約の最適化を提案する際の根拠資料として使える。「負荷率25%→契約電力を20%下げれば年間○○万円削減」という具体的な数字を示せる。

基本の使い方 — 3ステップで最大需要電力を算出

Step 1: 負荷設備を入力する

「設備を追加」ボタンで行を追加し、設備の種別（照明・空調・動力など）をプルダウンから選択。容量をkWで入力する。

Step 2: 需要率と不等率を確認・調整する

種別ごとの需要率は自動で適用される。特殊な建物で需要率を変えたい場合は、個別に上書きできる。フィーダ数に応じて不等率を調整する（デフォルトは1.0）。

Step 3: 結果を確認する

最大需要電力・設備容量合計・総合需要率がリアルタイムで表示される。負荷率モードに切り替えれば、使用電力量と契約電力を入力して負荷率の診断結果を確認できる。「結果をコピー」ボタンでテキスト形式の報告書に貼り付けることも可能。

具体的な使用例 — 4つのケースで確認

ケース1: 中規模オフィスビルの受電設備

• 照明: 100kW（需要率 70%）→ 70kW
• コンセント: 60kW（需要率 30%）→ 18kW
• 空調: 200kW（需要率 80%）→ 160kW
• 昇降機: 30kW（需要率 50%）→ 15kW
• 不等率: 1.2

設備容量合計: 390kW。需要電力合計: 263kW。最大需要電力: 263 / 1.2 ≈ 219.2kW。総合需要率: 56.2%。このビルなら250kVA程度の変圧器が必要という目安になる。

ケース2: 小規模工場の需要電力

• 照明: 20kW（需要率 70%）→ 14kW
• 動力（コンプレッサー・旋盤）: 150kW（需要率 50%）→ 75kW
• 空調: 40kW（需要率 80%）→ 32kW
• その他: 10kW（需要率 50%）→ 5kW
• 不等率: 1.15

設備容量合計: 220kW。需要電力合計: 126kW。最大需要電力: 126 / 1.15 ≈ 109.6kW。動力負荷が大きいが、需要率0.5のおかげでピークはかなり圧縮されている。

ケース3: 商業施設の負荷率診断

• 年間使用電力量: 876,000kWh
• 契約電力（最大需要電力）: 200kW

負荷率 = 876,000 / (200 × 8,760) × 100 = 50.0%。「標準」判定。基本的に問題ない使い方だが、夜間操業の追加など稼働時間を延ばせれば負荷率はさらに向上する。

ケース4: マンション共用部の過剰契約診断

• 1日の使用電力量: 48kWh
• 契約電力: 50kW

日負荷率 = 48 / (50 × 24) × 100 = 4.0%。「過剰契約の可能性」判定。共用部の照明とポンプだけなら、契約電力を大幅に見直す余地がある。注意点として、マンションの場合はエレベーターの起動電流で瞬間的に大きなデマンドが出ることがある。30分平均で見ると低くても、契約変更前にデマンドデータの確認は必須だ。

ケース5: 病院（200床規模）— 需要率が高い特殊施設

• 照明: 150kW（需要率 80%）→ 120kW
• コンセント（医療機器含む）: 200kW（需要率 50%）→ 100kW
• 空調: 300kW（需要率 85%）→ 255kW
• 動力（ポンプ・昇降機）: 100kW（需要率 60%）→ 60kW
• 非常用（UPS等）: 50kW（需要率 30%）→ 15kW
• 不等率: 1.1

設備容量合計: 800kW。需要電力合計: 550kW。最大需要電力: 550 / 1.1 ≈ 500kW。総合需要率: 62.5%。病院は24時間稼働で空調の停止が許されないため、需要率が一般オフィスより高くなる。よくある間違いは、手術室やICUの医療機器を一般コンセントと同じ需要率30%で計算すること。生命維持装置は常時100%稼働の前提で見積もるべきだ。

ケース6: 電験三種の典型問題 — 需要率と不等率の複合計算

以下の条件で最大需要電力を求める。

• フィーダA（照明系統）: 設備容量100kW、需要率60%
• フィーダB（動力系統）: 設備容量200kW、需要率40%
• フィーダC（空調系統）: 設備容量150kW、需要率70%
• 不等率: 1.2

フィーダA需要電力: 100 × 0.60 = 60 kW
フィーダB需要電力: 200 × 0.40 = 80 kW
フィーダC需要電力: 150 × 0.70 = 105 kW
需要電力合計: 60 + 80 + 105 = 245 kW
最大需要電力: 245 / 1.2 = 204.2 kW
総合需要率: 204.2 / 450 × 100 = 45.4%

不等率1.2が効いて、需要電力合計245kWから約40kW削減されている。注意すべきは、不等率を適用するのは「各フィーダの需要電力の合計」に対してであり、「設備容量の合計」に対してではない点。この順序を間違えると結果が狂う。

仕組み・アルゴリズム — 需要率方式の計算フロー

手法の比較: 需要率方式 vs 実測方式

電力設備の最大需要電力を見積もるアプローチは大きく2つある。

需要率方式（本ツールが採用）: 各負荷カテゴリに需要率を掛けて最大需要電力を推定する。設計段階で実測データがない場合の標準的な手法。内線規程のテーブルを参照するため、経験が浅くても一定の精度が得られる。

実測方式: デマンド計測器で30分間の平均電力を記録し、そのピーク値を最大需要電力とする。既存建物の契約見直しに使う。精度は高いが、計測期間が必要で新築設計には使えない。

本ツールでは、設計段階で広く使われる需要率方式を採用した。負荷率診断モードは実測データの解釈を支援する位置づけ。

計算フロー

1. 入力: 負荷設備リスト [{種別, 容量(kW), 需要率}]

2. カテゴリ別需要電力の算出:
   categoryDemand_i = Σ(同一カテゴリの容量) × 需要率_i

3. 需要電力合計:
   sumDemand = Σ(categoryDemand_i)

4. 最大需要電力（不等率考慮）:
   maxDemandPower = sumDemand / diversityFactor

5. 総合需要率:
   overallDemandFactor = maxDemandPower / totalCapacity × 100

計算例

オフィスビル: 照明50kW、コンセント30kW、空調80kW、不等率1.15の場合

照明需要: 50 × 0.70 = 35.0 kW
コンセント需要: 30 × 0.30 = 9.0 kW
空調需要: 80 × 0.80 = 64.0 kW

需要電力合計: 35.0 + 9.0 + 64.0 = 108.0 kW
最大需要電力: 108.0 / 1.15 = 93.9 kW
設備容量合計: 50 + 30 + 80 = 160.0 kW
総合需要率: 93.9 / 160.0 × 100 = 58.7%

スプレッドシート手計算との違い

比較項目	スプレッドシート	本ツール
需要率テーブル	自分で入力	自動適用
複数カテゴリ集計	関数を組む必要あり	リストに追加するだけ
負荷率診断	別シートで自作	モード切替で即利用
スマホ対応	操作しづらい	モバイル最適化済み
データ共有	ファイル管理が必要	結果コピーで共有
オフライン	非対応（クラウド版）	ブラウザで完結

本ツールの強みは「知識ゼロでも使い始められる」こと。需要率のデフォルト値が設定されているので、設備の種別と容量さえ分かれば結果が出る。

豆知識 — デマンド管理と30分デマンド

30分デマンドの仕組み

電力会社が契約電力の超過を判定するのに使うのが「30分デマンド」。これは30分間の使用電力量を30分で割った値、つまり30分間の平均電力（kW）だ。この値が契約電力を超えると「デマンドオーバー」となる。

面白いのは、瞬間的に契約電力を超えてもすぐにはペナルティにならないという点。あくまで30分間の「平均値」で判定されるから、短時間のスパイクは平均化される。逆に言えば、30分間ずっと高い電力を使い続けるのが最も危険だ。

デマンド監視装置

大口需要家のキュービクルには、デマンド監視装置が設置されていることが多い。30分デマンドの推定値をリアルタイムで計算し、契約電力に近づくと警報を出す仕組みだ。空調の一時停止や照明の間引きで負荷を落とし、30分の平均値を契約電力以下に抑える——これがデマンドコントロールの基本だ。

契約電力の決め方

高圧受電（6kV）の場合、契約電力は過去1年間の最大デマンド値で決まることが多い。つまり、1回でもデマンドオーバーすると、その後11ヶ月間はその高い値が契約電力として適用される。「一瞬の失敗が1年間の基本料金に響く」——これが負荷率管理を真剣に考えるべき理由だ。

Tips — 負荷率を改善するための実践テクニック

1. ピークシフトの活用

最大需要電力を下げるには、ピーク時間帯の電力使用を他の時間帯にずらす。たとえば、大型空調の起動を朝の出勤時から30分ずらすだけで、照明とのピーク重なりを回避できることがある。

2. デマンドコントロールの導入

自動デマンドコントロールシステムを導入すると、設定値を超えそうになったときに空調や照明を自動で段階的に落とし、30分デマンドを制御できる。

3. 蓄電池・蓄熱の活用

夜間電力で蓄電・蓄熱し、昼間のピーク電力を削減する手法。初期投資は大きいが、長期的にはデマンド削減と電力コスト削減の両方に効果がある。

4. 需要率の実測と更新

設計段階の需要率はあくまで推定値。竣工後にデマンドデータを1年間記録し、実測値に基づいて各カテゴリの需要率を更新すると、次の設計や契約見直しの精度が格段に上がる。

よくある質問

需要率のカスタム値はどこまで変えられる？

0.01（1%）から1.0（100%）の範囲で設定できる。範囲外の値を入力した場合は自動的にクランプされる。デフォルト値は内線規程に基づく一般的な値だが、建物の用途や稼働パターンによって大きく異なるため、実測データがある場合はカスタム値の使用を推奨する。

不等率はどうやって決めればいい？

不等率はフィーダ（配電回路）の数と負荷の性質によって変わる。一般的な目安はフィーダ2本で1.1、3本で1.15、4本で1.2、5本以上で1.3。ただし、全フィーダが同じ用途（例: 全て照明）の場合はピークが重なりやすいため、不等率は1.0に近くなる。異なる用途のフィーダが混在するほど不等率は大きくなる。

負荷率は何%を目指せばいい？

業種や建物の性質によるが、一般的には40〜60%が「標準的」な範囲。60%以上なら「効率的」と評価できる。工場で24時間操業する場合は70%以上になることもある。ただし、負荷率100%に近づけることが必ずしも良いわけではなく、設備の余裕度とのバランスが重要だ。

入力したデータは外部に送信される？

一切送信されない。全ての計算はブラウザ内のJavaScriptで完結しており、サーバーへの通信は発生しない。ページを閉じるとデータは消える。安心して電力データを入力できる。

電験三種の問題演習にも使える？

使える。需要率・不等率・負荷率の計算問題は、設備の種別と容量、電力量データを入力して結果を照合する形で演習できる。まずは自分で手計算してからツールで答え合わせするのがおすすめだ。

まとめ

需要率・負荷率・不等率は、電力設備の設計と契約の適正化に欠かせない3指標。このツールを使えば、負荷設備リストから最大需要電力を即座に算出でき、負荷率診断で契約電力の過不足も判断できる。

変圧器の容量選定が必要な場合は、変圧器容量選定ツールと組み合わせて使うとさらに効率的。電験の受験対策としても、実務のビル管理としても活用してほしい。

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