(57)【要約】【課題】時間前市場の市場価格変動を模擬し、得られた価格変動を用いて取引計画を作成することができる電力時間前市場取引装置および方法を提供する。【解決手段】電力時間前市場で取引するための電力時間前市場取引装置であって、電力時間前市場の過去または現在の複数商品の市場価格データを取得する市場価格取得部と、複数商品間の依存関係における特徴量を抽出し、特徴量と取得した市場価格データを用いて、それ以降の価格変動を模擬する市場価格変動モデルを含む市場価格変動模擬部と、市場価格変動モデルで模擬した価格変動から取引計画を作成する取引計画作成部を備えることを特徴とする電力時間前市場取引装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力時間前市場で取引するための電力時間前市場取引装置であって、
電力時間前市場の過去または現在の複数商品の市場価格データを取得する市場価格取得部と、複数商品間の依存関係における特徴量を抽出し、前記特徴量と取得した前記市場価格データを用いて、それ以降の価格変動を模擬する市場価格変動モデルを含む市場価格変動模擬部と、前記市場価格変動モデルで模擬した価格変動から取引計画を作成する取引計画作成部を備えることを特徴とする電力時間前市場取引装置。
【請求項２】
請求項1に記載の電力時間前市場取引装置であって、
前記市場価格変動モデルは、ある時刻の複数商品の市場価格から、前記複数商品間の依存関係における特徴量を抽出するエンコーダ部と、前記特徴量と取得した前記市場価格データを用いてそれ以降の価格変動を模擬するデコーダ部とを備えていることを特徴とする電力時間前市場取引装置。
【請求項３】
請求項１、または請求項２に記載の電力時間前市場取引装置であって、
前記市場価格変動模擬部は、実際には有り得ない変動パターンを取り除くために予め用意された変動ルールに従って、当該価格変動を修正することを特徴とする電力時間前市場取引装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の電力時間前市場取引装置であって、
前記取引計画作成部が作成した取引の結果を評価する設備収益評価手段を備えることを特徴とする電力時間前市場取引装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力時間前市場取引装置であって、
前記設備収益評価手段は評価画面を備え、評価画面上に需給計画値、ネット取引量、調整力、商品価格、価格変動データ、取引計画、取引実績、累積販売額、累積購入額、グロス取引量、ネット収益およびネットコストのうち、１つ乃至複数の項目を表示することを特徴とする電力時間前市場取引装置。
【請求項６】
電力時間前市場で取引するための電力時間前市場取引方法であって、
電力時間前市場の過去または現在の複数商品の市場価格データを取得し、複数商品間の依存関係における特徴量を抽出し、前記特徴量と取得した前記市場価格データを用いて、それ以降の価格変動を模擬し、模擬した価格変動から取引計画を作成することを特徴とする電力時間前市場取引方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力時間前市場取引装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の再生可能エネルギーの導入拡大により、各種発電プラントの発電機会に変化が生じている。
【０００３】
発電機会は主に、スポット市場において、短期的な限界費用が小さい発電プラントに順番に与えられる。短期的な限界費用の小さい再生可能エネルギーが総発電電力量に占める割合が増え続ければ、ガスタービン・コンバインドサイクル発電プラントなどの最新式の高効率発電機であっても十分な発電機会が得られなくなる。これにより、当該発電プラントが有していた、発電量を指令値に合わせて調整する能力（以下、調整力という）が不足し、電力系統の系統周波数が不安定化し易くなる。
【０００４】
一方で、電力取引市場にはスポット市場の他に時間前市場があり、再生可能エネルギー発電量の予測変動などに起因する需給計画値の変動分を補填する場としての役割が期待されている。時間前市場はザラバ市場であり、需給当日、例えば、供給時刻の１時間前まで市場価格に応じて取引を繰り返すことができる。また、取引は、例えば１２：００−１２：３０などの指定された時間帯の発電量または電力消費量（以下、商品という）について行う。
【０００５】
本技術分野の背景技術として、特許文献１が知られている。特許文献１は「スポット市場で売買取引を行うために市場参加者が入札する価格設定を支援するための技術」を対象とし、「過去のスポット価格の時系列データを分析して、１期先予測値の時系列と、１期先予測値と１期先実績値との予測誤差の標準偏差または分散の時系列を生成することにより、…(中略)…最適な入札価格を確度よく算出」するといった手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２２５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この様な市場価格予測方式で時間前市場の市場価格を予測すると、予測の前提となる気象条件や需給取引量が時々刻々と変わるため、取引計画の作成に十分な長さで市場価格を精度良く予測することが困難であるといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明では時間前市場の市場価格変動を模擬し、得られた価格変動を用いて取引計画を作成することができる電力時間前市場取引装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は「電力時間前市場で取引するための電力時間前市場取引装置であって、電力時間前市場の過去または現在の複数商品の市場価格データを取得する市場価格取得部と、複数商品間の依存関係における特徴量を抽出し、特徴量と取得した市場価格データを用いて、それ以降の価格変動を模擬する市場価格変動モデルを含む市場価格変動模擬部と、市場価格変動モデルで模擬した価格変動から取引計画を作成する取引計画作成部を備えることを特徴とする電力時間前市場取引装置」のようにしたものである。
【００１０】
また本発明は「電力時間前市場で取引するための電力時間前市場取引方法であって、電力時間前市場の過去または現在の複数商品の市場価格データを取得し、複数商品間の依存関係における特徴量を抽出し、特徴量と取得した市場価格データを用いて、それ以降の価格変動を模擬し、模擬した価格変動から取引計画を作成することを特徴とする電力時間前市場取引方法」のようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ある取引時刻の価格分布および価格変動からそれ以降の価格変動が得られ、得られた価格変動から市場価格が高値や安値となる取引時刻を用いて取引計画を作成可能となる。また、当該取引計画に従って、調整力を有する発電プラントの収益機会を拡大できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る時間前市場取引装置１の機能構成例を示す図。
【図２】市場価格変動モデルの例を示す図。
【図３】複数商品間の依存関係の一例を説明する図。
【図４】ある取引時刻ｔにおける市場取引フローの例を示す図。
【図５】価格変動模擬処理のフロー例を示す図。
【図６】価格変動データのフォーマット例を示す図。
【図７】取引計画作成処理のフロー例を示す図。
【図８】図7の処理により作成可能となる取引計画の例を示す図。
【図９】取引計画のフォーマット例を示す図。
【図１０】設備収益評価手段の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用して係る電力時間前市場取引装置および方法の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明の以下の説明においては、商品時刻Ｔについての時系列と取引時刻ｔの時系列についての２つの時系列を取り扱う。前者の商品時刻Ｔについての時系列は、電力の需給対象日における例えば３０分ごとの時間帯における電力(商品)についての時系列であり、時間帯ごとに目標電力とすでに確保した電力量及び単価についての情報を取り扱う。後者の取引時刻ｔの時系列は電力の需給対象日（あるいは需給対象日の対象時間帯）以前の時間前市場取引における電力(商品)についての時系列であり、どの時刻においてどの電力(商品)を単価いくらでどの程度購入し、先に述べたいずれの時間帯の電力(商品)として確保するかを取り扱う時系列である。
【００１５】
図１は本発明に係る時間前市場取引装置１の機能構成例を示す図である。なお時間前市場取引装置１は計算機により構成されており、図１では計算機の演算部により実現される処理機能として１０１から１０６、並びに計算機で取り扱うデータベースＤＢ１、ＤＢ２がバス１０７上に接続されたものとして示している。
【００１６】
演算部により実現される処理機能のうち市場価格取得部１０１は、オンラインまたはオフラインで時間前市場の過去または現在の市場価格データを取得する。市場価格データは取引される全商品価格の取引時刻ｔ毎の市場価格であり、需給対象日毎に例えば、対象日前日１７：００から当日２４：００までの時系列データの一部または全てである。市場価格取得部１０１は、当該市場価格データを市場価格データベースＤＢ１に格納する。
【００１７】
市場価格変動モデル１０２は、当該市場価格データを用いて学習したモデル、もしくは、外部データを用いて学習されたモデルであり、複数商品間の依存関係を用いて、ある取引時刻ｔの価格分布および価格変動からそれ以降の価格変動を算出するのに用いる。当該市場価格変動モデル１０２および当該依存関係の詳細は図２、図３を用いて後述する。
【００１８】
市場価格変動模擬部１０３は、市場価格変動モデル１０２とある取引時刻ｔに得られている前記市場価格データとから、当該取引時刻ｔ以降の市場価格の価格変動を模擬する。この際、実際には有り得ない変動パターンを取り除くために予め用意されたルール（以下、変動ルールという）に従って、当該価格変動を修正する。市場価格変動模擬部１０３は当該変動ルールを変動ルールデータベースＤＢ２から取得する。
【００１９】
取引計画作成部１０６は市場価格変動模擬部１０３が模擬した前記価格変動を用いて取引計画を作成する。この際、例えば、当該価格変動において市場価格が高値や安値となる取引時刻を複数組抽出し、各取引時刻に売りまたは買いの売買サイドを割当てる。発電プラントが有する調整力の範囲内で当該取引時刻に売買を繰り返すことで、時間前市場の価格変動から利ざやを稼げ、収益の向上が期待できる。
【００２０】
市場取引部１０５は取引計画作成部１０６が作成した当該取引計画に従って、時間前市場で実際に取引する。例えば、当該取引計画に指示された取引時刻ｔに、同様に指示された売買サイドの入札を、前記調整力の範囲内で定めた取引量について行う。この際、発電プラントの運用上、時間前市場で取引開始する前の需給計画値と取引終了後のネット取引量とを一致させる必要がある場合には、例えば、商品毎に当該売買サイドの回数を売りと買いで同じくし、かつ、当該取引量を固定とすれば良い。
【００２１】
設備収益評価部１０４は設備収益評価手段により、当該時間前市場の取引で得られるネット収益を定量化する。設備収益評価手段１０４の詳細は図１０を用いて後述する。
【００２２】
以下、図1に示す各機能の詳細を順に述べる。図２は市場価格変動モデル１０２の例を示す図である。本発明においては、市場価格変動モデル１０２を構成するに際して音声認識など時系列データを扱えるモデルである再帰型ニューラルネットワークに着目し、その一つであるＬＳＴＭ（Ｌｏｎｇ  ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ  ｍｅｒｍｏｒｙ）を利用して市場価格変動モデル１０２を構成するのがよい。なおＬＳＴＭは、単純モデルで問題となっていた長期記憶の学習時における勾配消失問題を解決し、実問題に成功裏に適用されている。
【００２３】
図２において２０１は、Ｓｅｑ２ｓｅｑで構成された学習モデル（ＬＳＴＭ）であり、Ｓｅｑ２ｓｅｑの機能を簡便に説明すると、ある言語の文からエンコーダ２０２と呼ぶＬＳＴＭで特徴量を抽出し、抽出した特徴量を入力データとしてデコーダ２０４と呼ぶＬＳＴＭで他の言語に変換するものである。抽出された特徴量は文の普遍的な意味合いを表現していると認識されている。
【００２４】
ＬＴＳＭの上記機能を市場価格変動モデル１０２に適用するにあたり、図２の実施例では、Ｓｅｑ２ｓｅｑ（２０１）のエンコーダ２０２に、「ある言語の文」に対応する情報として、ある取引時刻ｔにおいて得られる市場価格データ２０３（商品価格ｔ：図示の例ではＸｔ、１  Ｘｔ、２  ・・・Ｘｔ、９６)を入力し、特徴量Ｖを得る。デコーダ２０４では、特徴量Ｖと次の時間フレームｔ＋１（例えば５分後）における市場価格データ２０５（商品価格ｔ＋１：図示の例では、＿  Ｙｔ、１  Ｙｔ、２  ・・・Ｙｔ、９５）を入力し、「他の言語」に対応する情報として、以降の市場価格２０６（商品価格ｔ＋１：図示の例ではＹｔ、１  Ｙｔ、２  ・・・Ｙｔ、９６）を計算する。
【００２５】
上記市場価格変動モデル１０２の１組のＳｅｑ２ｓｅｑ（２０１）の機能は、さらにこれをかいつまんで述べると、以下のようなものということができる。まず、ある時刻ｔにおける市場価格データ２０３によれば、エンコーダ２０２の解析により特徴量Ｖが抽出された。そこでデコーダ２０４では、しからばある時刻ｔにおける市場価格データ２０３に特徴量Ｖを反映させたなら、当該時刻ｔにおける市場価格データ２０３を特徴量Ｖの反映後の本来あるべき正しい姿のデータとして予測的に得ることができるというものである。
【００２６】
この際、得られた市場価格２０６（商品価格ｔ＋１：図示の例ではＹｔ、１  Ｙｔ、２  ・・・Ｙｔ、９６）を次の取引時刻ｔ+１におけるＬＳＴＭの入力（商品価格ｔ＋１：図示の例ではＸｔ＋１、１  Ｘｔ＋１、２  ・・・Ｘｔ＋１、９６）として用いて、その次の時間フレームｔ+１の市場価格を計算する。この計算は、複数回繰り返しても、あるいは１回で複数の時間フレームの市場価格を計算しても良い。また、市場価格は前記取引量を想定して、売値および買値を別々に計算しても良い。以下、得られた当該市場価格データを価格変動データという。
【００２７】
この構成を取ることにより、当該市場価格変動モデル１０２は、ある取引時刻ｔに得られる市場価格データ２０３の意味合いをＳｅｑ２ｓｅｑのエンコーダ２０２で読み解き、次の時間フレーム以降での特徴的な変動をデコーダ２０４で再現することが期待できる。また、市場価格変動モデル１０２は確率的勾配降下法などの一般的なＳｅｑ２ｓｅｑの学習手法で学習できる。
【００２８】
ここで本発明の市場価格変動模擬部１０３においては、市場価格変動モデル１０２を構成するに際し、上記特徴量を複数商品間の依存関係の中から把握し、そのうえで市場価格データ２０３のエンコーダ２０２における解析結果として当該特徴量を抽出した時に、特徴量が原因となり生じる結果要因を予測の中に反映させていこうとしている。
【００２９】
図３を用いて複数商品間の依存関係の一例を説明する。図３において、各段のグラフは、横軸に商品時刻Ｔ、縦軸に商品価格を採用している。ただし、上段は複数商品間の依存関係、中段は取引時刻ｔにおいて取得した商品の商品時刻Ｔごとの価格、下段は取引時刻ｔ+Δｔにおいて取得した商品の商品時刻Ｔごとの価格を示している。なお横軸の商品時刻Ｔの具体的な事例は、先の例によれば需給対象日の３０分ごとの時間帯である。
【００３０】
時間前市場の価格変動は主に、計画された電力需給の止むを得ない変更で発生し、発電機の起動停止や気温変化による需要増減などで、ある需給時刻の商品価格は次の需給時刻の商品価格に影響する（以下、複数商品間の依存関係という）。各商品はザラバ形式でそれぞれの取引時間中に継続して取引され、取引時刻ｔに応じて価格が変化していく。
【００３１】
図３上段に示す複数商品間の依存関係３０１で例えば、再生可能エネルギーの予測発電量が大きく、市場価格３０２が十分に抑えられ、電源構成として出力調整可能な電源があまり起動していない時間帯では、調整力を有する電源が前後のどちらか乃至両方に起動している場合（３０３）は起動時間の延長により安価に発電量が得られるため市場価格が上昇し難く、逆に起動していない場合（３０４）には発電プラントの計画外の起動コストが発生するため市場価格が上昇し易いと考えられる。
【００３２】
そのため図３中段に示すように、ある取引時刻ｔに、当該時間帯のある商品価格３０５が上昇したとすると、それ以降の取引時刻ｔ+Δｔにおける商品価格変動３０６を下段に示すように複数商品間の依存関係３０１に因って異なってくる。
【００３３】
この図３における複数商品間の依存関係の一例において、上段の依存関係は事前の解析などにより予め知られており、あるいは取り込んだ各種データの解析により逐次把握しているものとする。また取引時刻ｔにおいて事象３０５が生じた場合には、結果として取引時刻ｔ+Δｔにおいて事象３０６の変動が生じることが知られたものとする。このことを利用して本発明の市場価格変動模擬部１０３においては、市場価格変動モデル１０２において、市場価格データ２０３のエンコーダ２０２における解析結果として特徴量３０５を抽出した時に、特徴量３０５が原因となり生じる結果要因３０６を予測の中に反映させている。
【００３４】
図４はある取引時刻ｔにおける市場取引フローの例である。市場価格取得部１０１はステップＳ１０１において、時間前市場から市場価格を取得し、市場価格データベースＤＢ１に格納する。市場価格変動模擬部１０３はステップＳ１０２において当該取引時刻以降の市場価格の価格変動を模擬する。取引計画作成部１０６はステップＳ１０３において商品毎に取引計画を作成する。市場取引部１０５はステップＳ１０４において時間前市場で実際に取引する。なおステップＳ１０６、Ｓ１０７では、必要に応じて学習を実行する。以下、各処理について説明する。
【００３５】
図５はステップＳ１０２の価格変動模擬処理のフロー例である。市場価格変動模擬部１０３はステップＳ２０１で、市場価格データベースＤＢ１より取得した市場価格データの前処理を行う。ここで、当該市場価格データは、当該取引時刻の市場価格だけでなく、過去の市場価格も含む。これにより、当該取引時刻の価格分布だけでなく、価格変動を得ることができる。前処理は、例えば、外れ値の除去や正規化、使用データの選択および整形処理などである。
【００３６】
市場価格変動模擬部１０３はステップＳ２０２で当該市場価格データと市場価格変動モデル１０２を用いて、前記価格変動データを算出する。市場価格変動模擬部１０３はステップＳ２０３で、変動ルールデータベースＤＢ２から取得した変動ルールを用いて当該価格変動データを修正する。当該変動ルールには、例えば、各商品の取引可能時間により、取引可能時間外の市場価格をＮ／Ａ値（利用できない）とするなどがある。
【００３７】
図６は当該価格変動データのフォーマット例４０１である。当該価格変動データには、例えば、模擬を行った時刻、商品毎の想定取引量、各商品および時間フレーム毎に模擬した売値および買値などが含まれる。
【００３８】
図７はステップＳ１０３の取引計画作成処理のフロー例である。取引計画作成部１０６はステップＳ３０１で商品毎に売買タイミングを作成するデータ期間を取得する。当該データ期間を初めて取得する場合は、例えば、前記取引時刻ｔにおいて取引可能な時間帯とする。
【００３９】
取引計画作成部１０６はステップＳ３０２において、前記価格変動データから商品毎に当該データ期間のデータを取得する。取引計画作成部１０６はステップＳ３０３において、例えば、取得した当該データの中央値を用いてデータを２分割し、分割した各データの最大値および最小値から売買を行う取引時刻を１組作成し、それを取引計画に追加して保存する。この際、当該データ期間の開始時点で、前記調整力の範囲内で定めた取引量を既に売っている状態であれば買い売りの順で、逆に、売っていない場合あるいは買っている状態であれば売り買いの順で売買サイドを割当てる。また、想定される取引価格や取引量を一緒に保持しても良い。
【００４０】
取引計画作成部１０６はステップＳ３０４において、例えば、1組の売買により得る利ざやの運用閾値を取得する。ステップＳ３０５において、当該取引時刻および売買サイドで得られる１つ乃至２つの取引価値が当該運用閾値よりも小さければ、取引計画作成部１０６は当該取引計画作成処理を終了し、大きければ、ステップＳ３０６に進む。取引計画作成部１０６はステップＳ３０６において、当該取引時刻で当該データ期間のデータを再分割し、分割された３つのデータ期間で、当該取引価値が当該運用閾値よりも大きかった期間について、当該取引計画作成処理を再帰的に呼び出す。
【００４１】
この構成により作成可能となる取引計画について図８を用いて説明する。図８では市場価格５０１の取引時刻ｔにおける変動を示している。なお図８上段は、データ期間５０６を分割した状態を示し、図８下はデータ期間５０９に再分割した状態を示している。ここでは簡単のため、前記価格変動データは売買で区別せず、単一の市場価格５０１とする。
【００４２】
最初に上段の分割状態を参照して説明する。ステップＳ３０３において、データ期間５０６におけるデータを２分割した分割時刻をｔ２とすると、分割された各データの最大最小から得られる前記売買サイドおよび取引時刻は、買いが購入５０３で、売りが販売５０４で示された取引時刻ｔ１、ｔ３となる。ここで、データ期間５０６の開始時点では、スポット市場で前記取引量を既に売っている状態と想定した。この時、当該売買サイドおよび取引時刻で得られる取引価値は、その差額で示した取引価値５０７となる。
【００４３】
ステップＳ３０５で、当該取引価値５０７が前記運用閾値よりも大きい場合には、ステップＳ３０６において、再分割時刻ｔ１、ｔ３でデータの再分割を行う。図８下は、データ期間５０９に再分割した状態を示している。
【００４４】
引き続いてステップＳ３０６では、図８下の当該取引価値５０７のデータ期間５０９について、前記取引計画作成処理を再帰的に呼び出す。当該データ期間５０９については、同様に、ステップＳ３０３において分割時刻ｔ４でデータ分割を行い、得られた売買サイドおよび取引時刻が販売５１１および購入５１２となる。この再分割で得られた取引価値５１３がどちらも前記運用閾値よりも小さい場合にはステップＳ３０５で当該取引計画作成処理を終了する。
【００４５】
図９にステップＳ３０３で得られる取引計画のフォーマット例６０１を示す。当該取引計画には、例えば、取引時刻と、当該取引時刻毎に売買サイド、取引価格および取引量などである。
【００４６】
図１０に設備収益評価手段の例７０１を示す。当該設備収益評価手段は、例えば、評価期間７０２について以下を計算する。Ａ：前記需給計画値、前記ネット取引量、前記調整力、Ｂ：前記商品価格および前記価格変動データ、Ｃ：前記取引計画および評価上の取引実績、Ｄ：前記取引計画の累積販売額、累積購入額、グロス取引量、Ｅ：当該累積販売額および累積購入額の差で計算されるネット収益またはコスト。
【００４７】
以上の構成を取ることにより、ある取引時刻の価格分布および価格変動からそれ以降の価格変動が得られ、得られた価格変動から市場価格が高値や安値となる取引時刻を用いて取引計画を作成可能となる。また、当該取引計画に従って、調整力を有する発電プラントの収益機会を拡大できる。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：市場価格取得部
１０２：市場価格変動モデル
１０３：市場価格変動模擬部
１０４：設備収益評価部
１０５：市場取引部
１０６：取引計画作成部
ＤＢ１：市場価格データベース
ＤＢ２：変動ルールデータベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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