UPSの同時検査が世界の電力網を揺らす。1分周期の異常を研究チームが解明

世界の電力網に同じ1分周期が現れた

交流の電力網では、発電量と消費量の釣り合いが崩れると周波数が動く。欧州では50ヘルツ付近を保つように運用され、需要が急に増えれば周波数は下がる。研究チームが調べたのは、欧州だけでなく、米国、オーストラリア、マレーシアなどでも見つかった1分周期の小さな低下だった。[1]

水力発電所のタービンは、特定の周期で振動が増幅する場合がある。研究チームも当初は水力設備を疑い、北欧の電力網をモデル化した。しかし、機械的な共振だけでは毎分ほぼ同じ瞬間に長く続く現象を説明できなかった。

そこで研究者が注目したのが時計である。インターネットにつながる制御装置は時刻を正確に合わせられる。一台では無視できるほど小さな動作でも、多数の機器が同時に始めれば、電力網からは一つの大きな負荷変化に見える。

80カ所の計測でUPSの動作を追った

ユーリッヒ研究センターのキャンパスには、太陽光発電、蓄電池、スーパーコンピューター、オフィス機器があり、独自の配電設備でつながっている。研究チームは80カ所以上へ電力品質計を置き、周波数、電圧、電流、電力を3秒ごとに測った。[2]

同じ1分周期の変化は、UPS用の蓄電設備につながる変圧器で見つかった。UPSは停電時にもサーバーや機器を止めないための装置だ。調査対象の設備では、電池管理システムが毎分の開始時に充電状態を確かめ、そのたびに短い電流の山が生じていた。メーカーも定期的な自己検査が原因だと確認した。[1]

確認できた流れは次の通りである。

• 時刻同期：ネット接続された制御装置の時計がそろう
• 一斉検査：多くのUPSが毎分の開始時に電池を検査する
• 負荷の重なり：小さな電力消費が同じ瞬間に積み上がる
• 周波数の低下：需要増を受け、電力網の周波数が短く下がる

研究はUPSだけが唯一の原因だとはしていない。空調、ヒートポンプ、家電など、時計で制御される別の機器も同じ周期をつくる可能性がある。確認できた主な発生源と、今後加わり得る機器は分けて読む必要がある。

アイルランドで変動幅が4倍に広がった

影響が見えやすかったのが、データセンターの電力需要が大きいアイルランドだ。同国中央統計局によると、2022年にデータセンターが使った電力は、国内の計量対象電力の18％を占めた。2015年の5％から増えている。[3]

Nature Energyの論文では、アイルランドの1分周期の周波数低下が2016年の約3ミリヘルツから2021年の約12ミリヘルツへ増えた。4倍である。最近の個別の低下には20ミリヘルツを超える例もあった。[1]

ただし、データセンターの増加だけで4倍になったと断定はできない。研究は、データセンターと大規模UPSの増加が同時期に進んだことを示し、キャンパス計測やメーカー確認と合わせて発生源を絞った。現在の1分周期の変動は安全上の重大な水準には達していない。 それでも別の周波数変動と重なれば、目標範囲の端へ近づくため、増える前に抑える意味がある。

ソフトウェアで検査時刻をばらけさせる

対策は大規模な発電所の増設ではない。研究チームは、UPSや蓄電池が充電状態を検査する時刻へ乱数を加え、同時に始めないようにすることを提案した。研究対象の一つではメーカーがソフトウェアを更新し、厳密な1分周期を緩めている。[1]

この対策が扱うのは、個々の機器の故障ではない。すべての機器が仕様通りに動いていても、開始時刻がそろえば全体へ影響する。設計時には次の項目を確認したい。

• 自己診断や充電状態の検査を、毎分ちょうどに固定していないか
• 複数台へ同じ設定を配るとき、開始時刻を分散できるか
• ファームウェア更新で周期を変えられるか
• 設備単体だけでなく、施設全体の負荷変化を計測しているか

TechCrunchは研究の示す対策をソフトウェアの修正で実施できる一方、更新されないIoT機器が残る可能性を指摘した。[4] 新しいUPSの仕様を変えるだけでは、既設機器の同期は消えない。メーカー、データセンター運営者、電力会社が、更新対象と計測方法を共有する必要がある。

データセンター運営の評価軸が増える

データセンターの電力問題はこれまで総消費量、発電源、送電容量を中心に議論されてきた。今回の研究は同じ量の電力を使っていても、ソフトウェアがいつ動くかによって電力網への影響が変わることを示した。

施設を新設・更新する企業にとって、UPSは止めないための保険である。そのUPSが一斉に検査を始め、外部の電力網へ周期的な負担を生むなら、調達条件にも時刻分散や更新機能を入れる必要がある。電力会社側も平均需要だけでなく秒単位の周期を監視しなければ、小さな変動の発生源を見落とす。

今回の発見は、データセンターが直ちに停電を起こすという話ではない。設備が増えた後に一斉更新するより、原因が分かった段階でソフトウェアを直す方が負担は小さい。電力インフラの安全性は発電機や送電線の性能だけでなく、無数の制御プログラムの開始時刻にも左右される。

まとめ

• 世界各地で観測された1分周期の周波数低下は、UPSや大規模蓄電池が同じ時刻に状態を検査する動作が主な発生源だった。
• 現在の変動は安全上の重大な水準ではないが、データセンターと蓄電池が増えるほど、別の変動と重なる可能性が高まる。
• 検査時刻をランダムにずらすソフトウェア設計と、既設機器を更新できる調達・運用体制が対策になる。

出典・参考

1. Nature Energy「One-minute frequency disturbances from unintended synchronization in cyber–physical power systems」（2026年10月30日）
2. Forschungszentrum Jülich「Mystery of 60-Second Fluctuations in Power Grids Solved」（2026年10月30日）
3. Central Statistics Office Ireland「Data Centres Metered Electricity Consumption 2022」（2023年6月12日）
4. TechCrunch「Coordinated disturbances haunt grids worldwide. Here’s how researchers solved the mystery.」（2026年11月8日）