(57)【要約】      （修正有）【課題】電力需要の変動を想定して、事業者のリスクの許容度合いを反映するようにリスク指標が最適化された発電計画を作成する電力需要計画作成装置及び方法を提供する。【解決手段】電力需給計画作成装置１００において、データ取得部１１は、演算に必要なデータとして、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３及び信頼水準データ１１４を取得し、データ格納部１２に格納する。需要シナリオ作成部１３は、需要確率モデルデータ１１１を用いて電力需要の変動を時系列で表した需要シナリオデータを複数作成する。計画作成部１４は、信頼水準データ１１４の信頼水準に対応する損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３および需要シナリオデータ及び信頼水準データ１１４を用いて制約条件を定式化し、ＶａＲを最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する。【選択図】図１
2020129345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
想定される将来の電力需要の変動を確率的なパラメータで表した需要確率モデルデータ、発電機の仕様を表した発電機データ、想定される将来の燃料価格の変動を時系列で表した燃料価格データおよび電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを確率で表した信頼水準データを取得するデータ取得部と、
前記需要確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力需要の変動を時系列で表した需要シナリオデータを複数作成する需要シナリオ作成部と、
前記信頼水準データの信頼水準に対応する前記損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、前記需要シナリオデータ、前記発電機データ、前記燃料価格データおよび前記信頼水準データに基づいて、前記需要シナリオデータの各シナリオが需給バランスを満たしながら、前記各シナリオの前記損益が前記ＶａＲ以下となる比率を前記信頼水準以上とする制約条件の下で、前記目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する計画作成部と
を備えることを特徴とする電力需給計画作成装置。
【請求項２】
前記データ取得部は、想定される将来の電力価格の変動を確率的なパラメータで表した電力価格確率モデルデータを取得し、前記電力価格確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力価格の変動を時系列で表した電力価格シナリオデータを複数作成する電力価格シナリオ作成部を備え、
前記計画作成部は、前記需要シナリオデータおよび前記電力価格シナリオデータに基づいて作成された各シナリオが需給バランスを満たしながら、前記各シナリオの前記損益が前記ＶａＲ以下となる比率を前記信頼水準以上とする制約条件の下で、前記目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画および電力取引計画を作成することを特徴とする請求項１に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項３】
前記データ取得部は、想定される将来の燃料価格の変動を確率的なパラメータで表した燃料価格確率モデルデータを取得し、前記燃料価格確率モデルデータに基づいて、想定される将来の燃料価格の変動を時系列で表した燃料価格シナリオデータを複数作成する燃料価格シナリオ作成部を備え、
前記計画作成部は、前記需要シナリオデータおよび前記燃料価格シナリオデータに基づいて作成された各シナリオが需給バランスを満たしながら、前記各シナリオの前記損益が前記ＶａＲ以下となる比率を前記信頼水準以上とする制約条件の下で、前記目的関数を最小化する最適化問題を解くことを特徴とする請求項１または２に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項４】
前記電気事業の損益は、計画期間にわたって必要とする発電コストであることを特徴とする請求項１に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項５】
前記電気事業の損益は、計画期間にわたって必要とする発電コストと、前記計画期間にわたって行われた電力取引による売電金額および買電金額とを合わせた収支であることを特徴とする請求項２または３に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項６】
前記データ取得部にデータを入力する入力装置および前記計画作成部で作成された計画を出力する出力装置を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項７】
前記各シナリオの前記損益を頻度分布で表し、前記頻度分布に基づいて統計情報を評価する統計情報評価部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力需給計画作成装置。
【請求項８】
想定される将来の電力需要の変動を確率的なパラメータで表した需要確率モデルデータ、発電機の仕様を表した発電機データ、想定される将来の燃料価格の変動を時系列で表した燃料価格データおよび電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを確率で表した信頼水準データを取得するデータ取得ステップと、
前記需要確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力需要の変動を時系列で表した需要シナリオデータを複数作成する需要シナリオ作成ステップと、
前記信頼水準データの信頼水準に対応する前記損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、前記需要シナリオデータ、前記発電機データ、前記燃料価格データおよび前記信頼水準データに基づいて、前記需要シナリオデータの各シナリオが需給バランスを満たしながら、前記各シナリオの前記損益が前記ＶａＲ以下となる比率を前記信頼水準以上とする制約条件の下で、前記目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する計画作成ステップと
を備えることを特徴とする電力需給計画作成方法。
【請求項９】
前記データ取得ステップは、想定される将来の電力価格の変動を確率的なパラメータで表した電力価格確率モデルデータを取得し、前記電力価格確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力価格の変動を時系列で表した電力価格シナリオデータを複数作成する電力価格シナリオ作成ステップを備え、
前記計画作成ステップは、前記信頼水準データの信頼水準に対応する前記損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、前記需要シナリオデータおよび前記電力価格シナリオデータに基づいて作成された各シナリオが需給バランスを満たしながら、前記各シナリオの前記損益が前記ＶａＲ以下となる比率を前記信頼水準以上とする制約条件の下で、前記目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画および電力取引計画を作成することを特徴とする請求項８に記載の電力需給計画作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力需要の変動を考慮して発電計画を作成する電力需給計画作成装置および電力需給計画作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本では近年、電力自由化が推進されており、２０２０年には発電事業と送電事業とを分離する発送電分離の実施が予定されている。これに伴い、発電事業および小売事業の双方を行う電気事業者（以下、単に電気事業者という）は、契約した需要家のみと電力取引を行う相対取引のみならず、収益の増大を目的として卸電力市場を活用した電力取引を積極的に行うことが想定される。このように電力市場に競争原理が導入されると、電気事業者においては、電力需要の変動、卸電力価格の変動などに起因するリスクが増大する。そのため電気事業者は、リスクを考慮した発電機の運転計画（以下、単に発電計画という）および電力取引計画を作成することが重要となる。
【０００３】
従来から電気事業者は、将来の電力需要を予測して発電計画および電力取引計画を作成してきた。これらの計画を作成するにあたっては、需給バランスなど様々な制約条件を考慮する必要があるため、これらの制約条件を数式で表現し、発電コストが最小または取引収益が最大となる最適解を求めて発電計画および電力取引計画を作成する手法がある。このような手法の場合、目的関数に電気事業者のリスクに対する許容の度合いに応じて重みを付けて計画を作成するが、適切な重みを設定するには経験や試行錯誤による繰り返し計算が必要となり非常に困難である。
【０００４】
リスクを考慮して発電計画および電力取引計画を作成する他の手法として、想定されうる複数の需要シナリオごとに計画を作成し、作成したそれぞれの計画に対してリスク評価を行い、その評価値に基づいて電気事業者が所望の計画を選定する手法がある。例えば、特許文献１では、起動停止計画処理に必要な想定条件を変動させながら各発電機の起動停止計画を複数作成し、複数の起動停止計画の各々について、経済負荷配分処理に必要な想定条件を変動させながら各発電機の経済負荷配分の決定を繰り返し、各起動停止計画の各々について想定条件が変動した場合の費用評価に関する確率的な統計情報を算出している。また、費用評価に関する確率的な統計情報として、期待値・分散値および所定の信頼区間におけるＶａＲ（Ｖａｌｕｅ  ａｔ  Ｒｉｓｋ）などのリスク指標を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数の計画の各々について電力需要が変動した場合のリスク評価を行う方法では、計画ごとにリスクの大きさを把握できても電気事業者のリスクに対する許容の度合いを反映するようにリスク指標が最適化された計画を作成できないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、電力需要の変動を想定して、電気事業者のリスクに対する許容の度合いを反映してリスク指標が最適化された計画を作成する電力需給計画作成装置および電力需給計画作成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】
【０００８】
本発明に係る電力需給計画作成装置は、想定される将来の電力需要の変動を確率的なパラメータで表した需要確率モデルデータ、発電機の仕様を表した発電機データ、想定される将来の燃料価格の変動を時系列で表した燃料価格データおよび電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを確率で表した信頼水準データを取得するデータ取得部と、需要確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力需要の変動を時系列で表した需要シナリオデータを複数作成する需要シナリオ作成部と、信頼水準データの信頼水準に対応する損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、需要シナリオデータ、発電機データ、燃料価格データおよび信頼水準データに基づいて、需要シナリオデータのシナリオごとに、需給バランスを満たしながら、損益がＶａＲ以下となる比率を信頼水準以上とする制約条件の下で、目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する計画作成部とを備える。
【０００９】
本発明に係る電力需給計画作成方法は、想定される将来の電力需要の変動を確率的なパラメータで表した需要確率モデルデータ、発電機の仕様を表した発電機データ、想定される将来の燃料価格の変動を時系列で表した燃料価格データおよび電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを確率で表した信頼水準データを取得するデータ取得ステップと、需要確率モデルデータに基づいて、想定される将来の電力需要の変動を時系列で表した需要シナリオデータを複数作成する需要シナリオ作成ステップと、信頼水準データの信頼水準に対応する損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、需要シナリオデータ、発電機データ、燃料価格データおよび信頼水準データに基づいて、需要シナリオデータのシナリオごとに、需給バランスを満たしながら、損益がＶａＲ以下となる比率を信頼水準以上とする制約条件の下で、目的関数を最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する計画作成ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力需給計画作成装置および電力需給計画作成方法では、計画作成部が、所定の信頼水準におけるＶａＲを目的関数として最適化問題を解くことにより、ユーザのリスクに対する許容の度合いを反映して最適化された発電計画を作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の電力需要のシナリオを説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置のＶａＲを説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の発電計画を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の電力価格のシナリオを説明するための説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置のＶａＲを説明するための説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の電力取引計画を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の燃料価格のシナリオを説明するための説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る電力需給計画作成装置の概略構成図ある。
【図２０】本発明の実施の形態４に係る電力需給計画作成装置の統計情報を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の電力需給計画作成装置および電力需給計画作成方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。ここで電力需給計画とは、少なくとも発電計画を含むものとする。
実施の形態１．
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。図１に示すように、電力需給計画作成装置１００は、演算に必要なデータを取得するデータ取得部１１、演算に必要なデータおよび演算結果を格納するデータ格納部１２、格納されたデータから電力需要のシナリオを複数作成する需要シナリオ作成部１３、格納されたデータおよび電力需要のシナリオに基づいて、電気事業の損益に関するリスク指標を目的関数とする最適化問題を解くことにより発電計画を作成する計画作成部１４および最適化された発電計画を出力する計画出力部１５を備える。
【００１４】
ここで電気事業の損益は、発電コスト、電力取引による買電金額などの損失と、電力取引による売電金額などの収益とを合わせた最終的な収支であるが、本実施の形態では電力取引を行わないと仮定し、損失分である発電コストのみを意味するとする。また、以下では特に記載のない限り、発電コストは、計画期間を通じて、計画の対象となるすべての発電機が発電するのに必要なコストの総額を意味するとする。
【００１５】
データ取得部１１は、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３および信頼水準データ１１４を取得し、各データをデータ格納部１２に格納する。図２は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。図２に示すように、データ格納部１２に格納されたデータのうち、需要確率モデルデータ１１１は、需要シナリオ作成部１３での演算に用いられ、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３および信頼水準データ１１４は、計画作成部１４で最適化問題の演算に用いられる。
【００１６】
需要確率モデルデータ１１１は、想定される将来の電力需要の変動を確率的なパラメータ表したデータである。確率的なパラメータは、例えば電力需要の期待値、電力需要のボラティリティである。ここでボラティリティとは、例えば年率、月率、週率換算の標準偏差に相当する。需要確率モデルデータ１１１は、自己回帰和分移動平均モデルまたはベクトル自己回帰モデルを用いてもよいし、その他のモデルを用いてもよい。また需要は、再生可能エネルギーの発電量の変動量を反映したものでもよい。
【００１７】
需要シナリオ作成部１３は、需要確率モデルデータ１１１に基づいて、複数の需要シナリオデータ１３１を作成する。需要シナリオデータ１３１は、想定される将来の電力需要の変動を時系列で表したデータである。図３は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の電力需要のシナリオを説明するための説明図である。需要シナリオ作成部１３は、例えばモンテカルロ法を用いて、モンテカルロ法の試行回数分の需要シナリオデータ１３１を作成する。作成された複数の需要シナリオデータ１３１は、データ格納部１２に格納される。
【００１８】
発電機データ１１２は、発電機の仕様を表すデータであり、例えば発電機の出力上下限値、出力変化速度、燃料種別、起動費、最小運転時刻、最小停止時刻、燃料消費の特性、燃料消費量曲線係数、起動停止回数上限値、故障発生モデルパラメータなどである。
【００１９】
燃料価格データ１１３は、将来の単位量あたりの燃料価格の変動を時系列で表したデータである。ここで燃料価格データ１１３は、例えば、過去の燃料価格の推移に基づいて算出されたものである。また、燃料価格データ１１３は、燃料供給会社との契約で予め決定されたものを用いてもよい。燃料は、例えば石炭、ＬＮＧ、石油などである。
【００２０】
信頼水準データ１１４は、電力需給計画作成装置１００で作成される計画で発生し得る電気事業の損益に対して、ユーザが許容できるリスクの度合いを反映した値であり、例えば百分率で表され、０〜１００％の値をとる。信頼水準データ１１４は、電気事業の損益に関するリスク指標の信頼水準となる。本実施の形態において、電気事業の損益は、損失分である発電コストを意味し、リスク指標はＶａＲ（Ｖａｌｕｅ  ａｔ  Ｒｉｓｋ）である。ここでＶａＲとは、所定の確率、すなわち所定の信頼水準で発生し得る最大の損失、すなわち最大の発電コストである。ユーザのリスク許容度が大きければ、信頼水準は小さい値をとり、リスク許容度が小さければ、信頼水準は大きい値に設定される。
【００２１】
図４は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置のＶａＲを説明するための説明図である。図４において、横軸は発電コスト、縦軸は発電コストの相対度数、すなわち確率を示す。電力需要の各シナリオに対してそれぞれ発電コストを算出した場合、発電コストは、図４に示すような頻度分布で表される。ＶａＲは、頻度分布において発電コストの小さい方から信頼水準α％までの区間で発生し得る最大の発電コストであり、信頼水準α％に対応するパーセント点である。例えば、信頼水準９０％のＶａＲが１億円とすると、発電コストは９０％の確率で１億円以内に収まることを意味する。ユーザは、電力需給計画作成装置１００で作成される発電計画で発生し得る発電コストが頻度分布をもつことを想定して予め信頼水準を入力する。すなわち、信頼水準データ１１４は、電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを、最大の発電コストが発生し得る確率として表したものである。
【００２２】
計画作成部１４は、需要シナリオデータ１３１、発電機データ１１２および燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４に基づいて、目的関数および制約条件を定式化し、最適化問題を解くことで発電計画を作成する。発電計画は、起動停止計画データ１４１および発電量計画データ１４２として算出される。ここで、計画作成部１４は、格納されている需要シナリオデータ１３１の一部を用いてもよいし、全部を用いてもよい。
【００２３】
起動停止計画データ１４１は、計画期間における発電機の起動または停止の状態を時系列で表したデータである。また発電量計画データ１４２は、計画期間における発電機で発電される発電量を時系列で表したデータである。起動停止計画データ１４１および発電量計画データ１４２は、例えば電力需要のシナリオに依存する時系列データである。ただし、発電機が電力需要の変動に応じて起動停止を素早く変更できない場合、起動停止計画データ１４１は、電力需要のシナリオに依存しない時系列データとしてもよい。
【００２４】
以下では、計画作成部１４が演算する発電計画の最適化問題の一例について説明する。計画作成部１４は、信頼水準α％におけるＶａＲを目的関数として、ＶａＲを最小化する最適化問題を解く。具体的には、需要シナリオデータ１３１の各シナリオにおける発電コストがＶａＲ以下となる比率を信頼水準データ１１４の信頼水準α％以上とする制約条件および電力の需給バランスを満たすという制約条件下で、目的関数である信頼水準α％におけるＶａＲを最小化する。そして計画作成部１４は、ＶａＲが最小化されたときの起動停止計画データ１４１および発電量計画データ１４２を求める。
【００２５】
このような最適化問題は、例えば混合整数二次計画問題として定式化し、分枝限定法などによって解くことができる。最適化問題の一例を式（１）〜式（４）に示す。式（１）は、目的関数のＶａＲを最小化する最適化問題を表す。また、式（２）〜式（４）は、それぞれ目的関数の制約条件を表す。
【００２６】
【数１】
2020129345.tif 000003
・・・式（１）
【００２７】
【数２】
2020129345.tif 000004
・・・式（２）
【００２８】
【数３】
2020129345.tif 000005
・・・式（３）
【００２９】
【数４】
2020129345.tif 000006
・・・式（４）
【００３０】
ＦはＶａＲ、ｔは時刻、ｓはシナリオ、ｇは発電機番号、ｆｇは時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の発電コストの関数である。Ｐｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の発電量を示す変数である。Ｕｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の起動停止状態を示す変数であり、停止が「０」、起動が「１」で表される。また、ＢｉｇＭは非常に大きな数字であり、ｎｓは補助変数である。Ｄ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける電力需要である。
【００３１】
式（２）の右辺に示すように、発電コストは、発電機の発電量および起動停止状態を変数とする関数である。式（２）は、電力需要の各シナリオにおける発電コストが、ＶａＲ以下となるか否かを補助変数ｎｓで判定する。補助変数ｎｓが０であれば電力需要の各シナリオにおける発電コストはＶａＲより小さく、補助変数ｎｓが１であれば電力需要の各シナリオにおける発電コストはＶａＲよりも大きいことを意味する。
【００３２】
ここで、式（２）の右辺の時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の発電コストの関数は、例えば式（５）のように表される。
【００３３】
【数５】
2020129345.tif 000007
・・・式（５）
【００３４】
ｆｕｅｌg（ｔ）は時刻ｔにおける発電機番号ｇの発電機が消費する燃料の燃料単価である。ａｇ、ｂｇ、ｃｇは、発電機番号ｇの発電機の燃料消費の特性を示す係数である。ＣＯＮｇは発電機番号ｇの発電機の起動費である。
【００３５】
式（５）に示すように、ある時刻における各発電機の発電コストは、例えば、燃料単価と発電量との積に、各発電機の起動費を加算した値として表される。例えば発電機データ１１２に基づいて、起動費ＣＯＮｇ、燃料消費の特性ａｇ、ｂｇ、ｃｇが設定され、燃料価格データ１１３に基づいて、燃料単価ｆｕｅｌg（ｔ）が設定される。ここで、式（２）では、二次関数で発電量を表す例を示したが、これに限らず線形の式であってもよい。
【００３６】
式（３）の左辺は、式（２）の補助変数ｎｓの合計をシナリオの数で割った値を示す。式（３）は、電力需要の各シナリオにおける発電コストが、ＶａＲ以下となる確率を信頼水準以上とする制約条件である。
【００３７】
式（４）は、各時刻、電力需要の各シナリオにおいて、すべての発電機が発電する発電量を電力需要と等しくする制約条件である。例えば需要シナリオデータ１３１に基づいて、電力需要Ｄ（ｔ，ｓ）が設定される。計画作成部１４は、その他の制約条件を追加してもよい。例えば、最小運転時刻制約、最小停止時刻制約、変化速度制約、燃料消費量制約、潮流制約などの制約条件を追加してもよい。また計画の対象となる発電機に起動停止を素早く変更できない発電機がある場合は、当該発電機に対して全シナリオでの起動停止が同一となるように制約条件を追加してもよい。
【００３８】
このように計画作成部１４は、最適化問題を解くことにより、発電コストのＶａＲが最小となるときの起動停止計画データ１４１および発電量計画データ１４２を得ることができる。起動停止計画データ１４１および発電量計画データ１４２は、計画出力部１５に出力され、例えばグラフや表として表示される。図５は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の発電計画を説明するための説明図である。図５において、横軸は時刻、縦軸は発電量を示す。図５に示すように、発電計画は、例えば、発電機番号ｇ１、ｇ2・・・ｇ５の発電機が発電する発電量の推移が示される。
【００３９】
図６は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。電力需給計画作成装置１００は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１０を用いて構成される。ＰＣ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１、主記憶装置２、補助記憶装置３、外部記憶装置４、入力装置５および出力装置６を備える。外部記憶装置４は、ネットワーク７を介して接続されていてもよい。
【００４０】
主記憶装置２は、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ装置である。また補助記憶装置３は、例えば磁気ディスクである。また、外部記憶装置４は、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒなどの光学ディスク、又はＵＳＢメモリ、ＳＤカードなどのフラッシュメモリ記憶装置などである。入力装置５は、例えばマウス、キーボードである。出力装置６は、例えばディスプレイ、プリンタである。ネットワーク７は、例えば光通信機器で構成される。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００を用いた電力需給計画作成方法について説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る電力需給計画作成装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００４２】
ステップＳ１００では、データ取得部１１が、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４を取得し、データ格納部１２に格納する。データ取得部１１は、入力装置５を介して各データを取得してもよいし、外部記憶装置４に記憶されたデータを、ネットワーク７を介して取得してもよい。また各データが予めデータ格納部１２に格納されている場合は、本処理を省略してもよい。
【００４３】
ステップＳ１１０では、需要シナリオ作成部１３がデータ格納部１２から需要確率モデルデータ１１１を取得し、需要確率モデルデータ１１１に基づき、電力需要の変動を示す需要シナリオデータ１３１を複数作成する。作成された複数の需要シナリオデータ１３１をデータ格納部１２に格納する。
【００４４】
ステップＳ１２０では、計画作成部１４がデータ格納部１２から発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１を取得し、発電計画を作成する。また、発電計画として得られた起動停止計画データ、発電量計画データをデータ格納部１２に格納する。具体的には、計画作成部１４は、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１に基づいて、目的関数および制約条件を定式化し、発電コストのＶａＲを最小化する最適化問題を解くことで発電計画を作成する。ステップＳ１２０の詳細をステップＳ１２１〜ステップＳ１２３に示す。
【００４５】
図８は、本発明の実施の形態１における電力需給計画作成装置の最適化処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１２１では、最適化問題を信頼水準αにおける発電コストのＶａＲを最小化することとして式（１）に示すように定式化する。
【００４６】
ステップ１２２では、最適化問題の制約条件を式（２）、式（３）、式（４）に示すように定式化する。また、式（２）について、各発電機の発電コストを式（５）のように定式化する。計画作成部１４は、データ格納部１２から、需要シナリオデータ１３１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４を取得し、式（２）〜式（５）のパラメータとして設定する。例えば、発電機データ１１２の起動費、燃料消費の特性および燃料価格データの燃料単価を式（５）のパラメータとして設定する。また、需要シナリオデータ１３１を式（４）の電力需要として設定する。
【００４７】
ステップ１２３では、制約条件を満たすように、目的関数である発電コストのＶａＲを最小化する最適化問題を解く。式（２）により、電力需要の各シナリオの発電コストが発電コストのＶａＲ以上であるか否かを判定する。また式（３）により、電力需要の各シナリオにおける発電コストがＶａＲ以下となる比率を信頼水準以上とする。また式（４）により、電力の需要と供給のバランスを保証する。そして、ＶａＲが最小となったときの変数Ｕｇ（ｔ，ｓ）、Ｐｇ（ｔ，ｓ）を起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２としてデータ格納部１２に格納する。
【００４８】
ステップＳ１３０では、計画出力部１５が起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２をデータ格納部１２から取得し、発電計画として計画出力部１５が出力装置６に出力する。出力装置６は、発電計画をディスプレイに表示またはプリントしてユーザに示す。
【００４９】
上述のとおり、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置および電力需給計画作成方法では、信頼水準データ１１４の信頼水準α％に対応する発電コストのパーセント点であるＶａＲを目的関数とし、需要シナリオデータ１３１のシナリオごとに、需給バランスを満たしながら、各シナリオの発電コストがＶａＲ以下となる比率を信頼水準α％以上とする制約条件下でＶａＲを最小化する最適化問題を解くことにより、ユーザのリスクに対する許容の度合いを反映しつつ、信頼水準α％で発生する最大の損失、すなわち最大の発電コストが最も小さくなるように最適化された計画を作成できる。
【００５０】
例えば、信頼水準を１００％などの大きい値に設定してＶａＲが最小となる計画を作成した場合、発電コストは大きいが、発電コストが想定以上となるリスクの小さい発電計画を作成することができる。また信頼水準を例えば１０％などの小さな値を設定してＶａＲが最小となる計画を作成した場合、発電コストが想定以上となるリスクは大きいが、発電コストの小さい発電計画を作成することができる。
【００５１】
また信頼水準を５０％と設定してＶａＲが最小となる計画を作成した場合、リスク指標として期待値を用いた場合と比べて、確率の低い極端なシナリオ、外れ値の影響を低減することができる。リスク指標として期待値を用いた場合、例えば、燃料価格の下落を期待して発電量を増やすような発電計画が作成される可能性がある。この場合、損益が悪化する確率が大きくなり、ユーザのキャッシュフローに悪影響を与える。信頼水準５０％の発電コストのＶａＲは、電力需要のシナリオに基づいて想定される発電コストの確率分布の中央値である。中央値は、生起確率の低い極端なシナリオの影響を受けにくい。そのため、電気事業者のキャッシュフローに悪影響を与えにくい発電計画が得られる。
【００５２】
また需要シナリオ作成部１３が、想定される様々な電力需要のシナリオを作成することで、電力需要の変動に起因する発電コストの変動に対応した発電計画を作成できる。また、ＶａＲは、信頼水準という単一のパラメータを用いて表されるため、リスクと収益のトレードオフ関係を有する目的関数にパラメータを設定して重み付けする手法と比べ、ユーザの経験や試行錯誤による繰り返し計算を必要とせず、ユーザの意思決定を容易にして発電計画を作成することが可能になる。
【００５３】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００では、実施の形態１の電力需給計画作成装置１００に、電力価格シナリオ作成部１６をさらに備える。本実施の形態は、発電した電力量の一部を取引する場合を想定し、電気事業の損益のＶａＲが最小となるときの発電計画および電力取引計画を作成する。本実施の形態において、電気事業の損益とは、特に記載のない限り、発電コスト、電力取引による買電金額などの損失と、電力取引による売電金額の収益とを計画期間を通じて合わせた最終的な収支を表すものとする。また、以下では電気事業の損益を単に損益とも記す。
【００５４】
データ取得部１１は、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３および信頼水準データ１１４に加えて、電力価格確率モデルデータ１１５をさらに取得する。図１０は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。電力価格確率モデルデータ１１５は、電力価格シナリオ作成部１６での演算に用いられる。
【００５５】
電力価格確率モデルデータ１１５は、想定される将来の電力の取引価格の変動を確率的なパラメータを用いてモデル化したデータである。確率的なパラメータは、例えば電力価格の期待値、電力価格のボラティリティである。ここでボラティリティとは、例えば年率、月率、週率換算の標準偏差に相当する。電力価格確率モデルデータ１１５は、自己回帰和分移動平均モデルまたはベクトル自己回帰モデルを用いてもよいし、その他のモデルを用いてもよい。また、電力価格は、スポット市場の価格でもよいし、時間前市場の価格でもよいし、その他市場のものでもよい。
【００５６】
電力価格シナリオ作成部１６は、電力価格確率モデルデータ１１５に基づいて、複数の電力価格シナリオデータ１６１を作成する。電力価格シナリオデータ１６１は、想定される将来の電力価格の変動を時系列で表したデータである。電力価格シナリオ作成部１６は、例えばモンテカルロ法を用いて、モンテカルロ法の試行回数分の電力価格シナリオデータ１６１を作成する。作成された複数の電力価格シナリオデータ１６１は、データ格納部１２に格納される。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の電力価格のシナリオを説明するための説明図である。図１１に示すように、電力価格シナリオ作成部１６で作成された複数の電力価格シナリオデータ１６１および需要シナリオ作成部１３で作成された複数の需要シナリオデータ１３１に基づいて各シナリオを作成する。各シナリオは、例えば需要シナリオデータ１３１と電力価格シナリオデータ１６１とがそれぞれ１つずつ組み合わされて１つのシナリオを形成する。例えば、モンテカルロ法の試行回数のカウント数ごとに組み合わされて１つのシナリオを形成してもよい。
【００５８】
信頼水準データ１１４は、電力需給計画作成装置１００で作成される計画で発生し得る電気事業の損益に対して、ユーザが許容できるリスクの度合いを反映した値であり、例えば百分率で表され、０〜１００％の値をとる。すなわち、信頼水準データ１１４は、電気事業の損益に関するリスク指標の信頼水準である。本実施の形態において、電気事業の損益は、発電コスト、電力取引による買電金額および売電金額を合わせた最終的な収支を意味し、リスク指標はＶａＲである。ここでＶａＲとは、所定の確率、すなわち所定の信頼水準で発生し得る最大の損失の大きさであり損失を正、収益を負とする値である。
【００５９】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置のＶａＲを説明するための説明図である。図１２において、横軸は損益、縦軸は相対度数、すなわち確率を示す。損益は、電力需要および電力市場における電力価格に伴って変動するため、図１２に示すような頻度分布で表される。ＶａＲは、頻度分布において収益の大きい方からα％までの範囲で発生し得る最大の損失であり、信頼水準α％におけるパーセント点である。
【００６０】
例えば、信頼水準９０％の損益のＶａＲが１億円とすると、計画期間を通じて９０％の確率で最大でも１億円の損失に収まることを意味する。本実施の形態では、計画期間における最終的な収益が損失よりも大きい場合、損益のＶａＲは負の値をとる。例えば信頼水準４０％の損益のＶａＲが−１千万円とすると、４０％の確率で最低でも１千万円の収益が見込まれることを意味する。ユーザは、電力需給計画作成装置１００で作成される発電計画および電力取引計画で発生し得る損益が頻度分布をもつことを想定して予め信頼水準を入力する。すなわち、信頼水準データ１１４は、電気事業の損益に対するリスクの許容度合いを、最大の損失が発生し得る確率として表したものである。
【００６１】
計画作成部１４は、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４に基づいて目的関数および制約条件を定式化し、最適化問題を解くことで発電計画および電力取引計画を作成する。電力取引計画は、電力取引計画データ１４３として出力される。ここで、計画作成部１４は、格納されている複数の需要シナリオデータ１３１および複数の電力価格シナリオデータ１６１のうちの一部を用いてもよいし、全部を用いてもよい。
【００６２】
電力取引計画データ１４３は、例えば、他の電気事業者や取引市場と取引する電力量、すなわち売買の入札量を時系列で表したデータを示す。電力取引計画データ１４３は、電力価格のシナリオに依存する時系列データである。
【００６３】
以下では、計画作成部１４が演算する発電計画および電力取引計画の最適化問題の一例ついて説明する。計画作成部１４は、損益のＶａＲを目的関数としてＶａＲを最小化する最適化問題を解く。このような最適化問題は、例えば混合整数二次計画問題として定式化し、分枝限定法などによって解くことができる。最適化問題の一例を式（６）〜式（９）に示す。式（６）は、信頼水準における損益のＶａＲを目的関数として、目的関数を最小化する最適化問題を表す。式（７）〜式（９）は、それぞれ目的関数の制約条件を表す。
【００６４】
【数６】
2020129345.tif 000008
・・・式（６）
【００６５】
【数７】
2020129345.tif 000009
・・・式（７）
【００６６】
【数８】
2020129345.tif 000010
・・・式（８）
【００６７】
【数９】
2020129345.tif 000011
・・・式（９）
【００６８】
ＦはＶａＲ、ｔは時刻、ｓはシナリオ、ｇは発電機番号、ｆｇは発電機番号ｇの発電機の発電コストの関数である。Ｐｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の発電量を示す変数である。Ｕｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の起動停止状態を示す変数であり、停止が「０」、起動が「１」で表される。また、ＢｉｇＭは非常に大きな数字であり、ｎｓは補助変数である。Ｄ（ｔ，ｓ）は、時刻ｔ、シナリオｓにおける電力需要である。ＭＰ（ｔ，ｓ）は、時刻ｔ、シナリオｓにおける電力価格を表す。また、Ｌ（ｔ、ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける電力市場での取引量を表し、正が買電量、負が売電量を表す。
【００６９】
式（７）の右辺に示すように、損益は、例えば発電コストと、電力価格を電力の取引量で乗じた値とを加算して表される。式（７）は、各シナリオにおける損益が、損益のＶａＲ以下となるか否かを補助変数ｎｓで判定する式である。ここでは、補助変数ｎｓが０であればシナリオｓにおける損益はＶａＲより小さく、補助変数ｎｓが１であればシナリオｓにおける損益はＶａＲよりも大きいことを意味する。式（７）の右辺における発電コストの関数ｆｇは、式（５）と同様に表されるとする。電力価格ＭＰ（ｔ，ｓ）は、例えば電力価格シナリオデータ１６１に基づいて設定される。
【００７０】
式（８）により、各シナリオにおける損益がＶａＲ以下となる比率を信頼水準以上とする。また式（９）により、電力需要と電力市場での取引量とが発電量に釣り合うようにする。
【００７１】
このように計画作成部１４は、最適化問題を解くことにより、損益のＶａＲが最小値となるときの起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２および電力取引計画データ１４３を得ることができる。起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２および電力取引計画データ１４３は、計画出力部１５に出力され、例えばグラフや表として表示される。図１３は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の電力取引計画を説明するための説明図である。図１３において、横軸は時刻、縦軸は電力の取引量を示す。図５に示すように、電力取引計画は、電力の売買量の推移を示す。
【００７２】
次に、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００を用いた電力需給計画作成方法の一例について説明する。図１４は、本発明の実施の形態２に係る電力需給計画作成装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップＳ２００では、データ取得部１１が、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４および電力価格確率モデルデータ１１５を取得し、データ格納部１２に格納する。データ取得部１１は、入力装置５を介して各データを取得してもよいし、外部記憶装置４に記憶されたデータを、ネットワーク７を介して取得してもよい。また各データが予めデータ格納部１２に格納されている場合は、本処理を省略してもよい。
【００７４】
ステップＳ２１０では、需要シナリオ作成部１３がデータ格納部１２から需要確率モデルデータ１１１を取得し、需要確率モデルデータ１１１に基づき、複数の電力需要のシナリオを作成する。作成された複数の需要シナリオデータ１３１をデータ格納部１２に格納する。
【００７５】
ステップＳ２２０では、電力価格シナリオ作成部１６がデータ格納部１２から電力価格確率モデルデータ１１５を取得し、電力価格確率モデルデータ１１５に基づき、複数の電力価格のシナリオを作成する。作成された複数の電力価格シナリオデータ１６１をデータ格納部１２に格納する。
【００７６】
ステップＳ２３０では、計画作成部１４がデータ格納部１２から発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１および電力価格シナリオデータ１６１を取得し、発電計画および電力取引計画を作成する。発電計画として起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２、電力取引計画として電力取引計画データ１４３をデータ格納部１２に格納する。具体的には、計画作成部１４は、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１に基づいて、目的関数および制約条件を定式化し、ＶａＲを最小化する最適化問題を解いて発電計画および電力取引計画を作成する。
【００７７】
例えば、電力価格シナリオデータ１６１に基づいて式（７）の時刻ｔ、シナリオｓにおける電力価格ＭＰ（ｔ，ｓ）を設定する。そして、ＶａＲが最小となったときの変数Ｕｇ（ｔ，ｓ）、Ｐｇ（ｔ，ｓ）、Ｌ（ｔ、ｓ）を起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２、電力取引計画データ１４３としてデータ格納部１２に格納する。
【００７８】
ステップＳ２４０では、計画出力部１５が起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２および電力取引計画データ１４３をデータ格納部１２から取得し、発電計画および電力取引計画として出力装置６に出力する。出力装置６は、発電計画および電力取引計画をディスプレイに表示またはプリントしてユーザに示す。
【００７９】
上述のとおり、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００および電力需給計画作成方法では、計画作成部１４が、信頼水準データ１１４の信頼水準に対応する電気事業の損益のパーセント点であるＶａＲを目的関数として、ＶａＲを最小化する最適化問題を解くことにより、ユーザのリスクの許容度合いに応じて最適化された発電計画および電力取引計画を作成できる。
【００８０】
例えば、信頼水準を１００％などの大きい値に設定してＶａＲが最小となる計画を作成した場合、損失は大きいが想定を超えるリスクが小さい発電計画および電力取引計画を作成することができる。また信頼水準を例えば１０％などの小さな値を設定してＶａＲが最小となる計画を作成した場合、想定を超えるリスクは大きいが損失の小さい発電計画および電力取引計画を作成することができる。また信頼水準を５０％と設定してＶａＲが最小となる発電計画および電力取引計画を作成した場合、リスク指標として期待値を用いた場合と比べて、確率の低い極端なシナリオ、外れ値の影響を低減することができる。
【００８１】
また電力価格シナリオ作成部１６が、想定される様々な電力価格のシナリオを作成することで、電力価格の変動に起因する損益の変動に対応した電力取引計画を作成できる。電力価格の変動は、例えば、気温の上下や大雪などの異常気象や発電機の事故などによって引き起こされる。またＶａＲは、信頼水準という単一のパラメータを用いて表されるため、ユーザの経験や試行錯誤による繰り返し計算を抑制し、ユーザの意思決定を容易にして発電計画および電力取引計画を作成することが可能になる。
【００８２】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。以下では、実施の形態１、２と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００では、実施の形態２の電力需給計画作成装置１００に、燃料価格シナリオ作成部１７をさらに備える。本実施の形態は、発電した電力量の一部を取引する場合を想定し、電気事業に関する損益のＶａＲが最小化したときの発電計画および電力取引計画を作成する。
【００８３】
データ取得部１１は、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、信頼水準データ１１４および電力価格確率モデルデータに１１５に加えて、燃料価格データ１１３の代わりに燃料価格確率モデルデータ１１６を取得する。図１６は、本発明の形態３に係る電力需給計画作成装置のデータフローを示す概略構成図である。図１６に示すように、燃料価格確率モデルデータ１１６は、燃料価格シナリオ作成部１７での演算に用いられる。
【００８４】
燃料価格確率モデルデータ１１６は、想定される将来の燃料価格の変動を確率的なパラメータを用いてモデル化したデータである。確率的なパラメータは、例えば燃料価格の期待値、燃料価格のボラティリティ、為替の期待値、為替のボラティリティなどである。モデルは自己回帰和分移動平均モデルやベクトル自己回帰モデルを用いてもよいし、その他のモデルを用いてもよい。また、燃料の種類や燃料の市場ごとに、異なるモデルパラメータを設定し、組み合わせてもよい。燃料の種類は、例えば石炭、ＬＮＧ、石油であり、燃料の市場は例えばニューヨーク、ロンドン、シンガポールなどである。
【００８５】
燃料価格シナリオ作成部１７は、燃料価格確率モデルデータ１１６に基づいて、複数の燃料価格シナリオデータ１７１を作成する。燃料価格シナリオデータ１７１は、想定されうる将来の燃料価格の変動を時系列で表したデータである。燃料価格シナリオ作成部１７は、例えばモンテカルロ法を用いて、モンテカルロ法の試行回数分の燃料価格シナリオデータ１７１を作成する。作成された燃料価格シナリオデータ１７１は、データ格納部１２に格納される。
【００８６】
図１７は、本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の燃料価格のシナリオを説明するための説明図である。図１７に示すように、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１および燃料価格シナリオデータ１７１は、例えばそれぞれ１つずつ組み合わされて１つのシナリオを形成する。例えば、モンテカルロ法の試行回数のカウント数ごとに組み合わされて１つのシナリオを形成してもよい。
【００８７】
計画作成部１４は、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１、燃料価格シナリオデータ１７１、発電機データ１１２、信頼水準データ１１４に基づいて目的関数および制約条件を定式化し、最適化問題を解くことで発電計画および電力取引計画を作成する。ここで、計画作成部１４は、格納されている複数の需要シナリオデータ１３１、複数の電力価格シナリオデータ１６１、複数の燃料価格シナリオデータ１７１のうちの一部を用いてもよいし、全部を用いてもよい。
【００８８】
計画作成部１４は、損益のＶａＲを目的関数としてＶａＲを最小化する最適化問題を解く。最適化問題の目的関数および制約条件を表す式は、式（６）〜式（８）と同様である。また、本実施の形態において、式（５）の発電コストは、燃料価格シナリオデータ１７１を用いて式（１０）のように表される。
【００８９】
【数１０】
2020129345.tif 000012
・・・式（１０）
【００９０】
ｆｕｅｌｇ（ｔ，ｓ）は、シナリオｓ、時刻ｔにおける発電機番号ｇの発電機が消費する燃料の燃料単価である。ａｇ、ｂｇ、ｃｇは、発電機番号ｇの発電機の燃料消費の特性を示す係数である。ＣＯＮｇは、発電機番号ｇの発電機の起動費である。
【００９１】
ｆｕｅｌｇ（ｔ，ｓ）は、燃料価格シナリオデータ１７１に基づいて設定される。このように計画作成部１４は、式（６）〜式（８）、式（１０）に基づいて、最適化問題を解くことにより、損益のＶａＲが最小値となるときの発電計画および電力取引計画を得ることができる。
【００９２】
次に本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００の全体の処理手順の一例について説明する。図１８は、本発明の実施の形態３に係る電力需給計画作成装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００９３】
ステップＳ３００では、データ取得部１１が、需要確率モデルデータ１１１、発電機データ１１２、信頼水準データ１１４、電力価格確率モデルデータ１１５および燃料価格確率モデルデータ１１６を取得し、データ格納部１２に格納する。データ取得部１１は、入力装置５を介して各データを取得してもよいし、外部記憶装置４に記憶されたデータをネットワーク７を介して取得してもよい。また各データが予めデータ格納部１２に格納されている場合は、本処理を省略してもよい。
【００９４】
ステップＳ３１０では、需要シナリオ作成部１３がデータ格納部１２から需要確率モデルデータ１１１を取得し、需要確率モデルデータ１１１に基づき、複数の電力需要のシナリオを作成する。作成された複数の需要シナリオデータ１３１をデータ格納部１２に格納する。
【００９５】
ステップＳ３２０では、電力価格シナリオ作成部１６がデータ格納部１２から電力価格確率モデルデータ１１５を取得し、電力価格確率モデルデータ１１５に基づき、複数の電力価格のシナリオを作成する。作成された複数の電力価格シナリオデータ１６１をデータ格納部１２に格納する。
【００９６】
ステップＳ３３０では、燃料価格シナリオ作成部１７がデータ格納部１２から燃料価格確率モデルデータ１１６を取得し、燃料価格確率モデルデータ１１６に基づき、複数の燃料価格のシナリオを作成する。作成された複数の燃料価格シナリオデータ１７１をデータ格納部１２に格納する。
【００９７】
ステップＳ３４０では、計画作成部１４がデータ格納部１２から発電機データ１１２、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１および燃料価格シナリオデータ１７１を取得し、発電計画および電力取引計画を作成する。発電計画および電力取引計画として得られた起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２、電力取引計画データ１４３をデータ格納部１２に格納する。具体的には、計画作成部１４は、発電機データ１１２、信頼水準データ１１４、需要シナリオデータ１３１、電力価格シナリオデータ１６１および燃料価格シナリオデータ１７１に基づいて目的関数および制約条件を定式化し、損益のＶａＲを最小化する発電計画および電力取引計画を作成する。
【００９８】
ステップＳ３５０では、計画出力部１５が起動停止計画データ１４１、発電量計画データ１４２および電力取引計画データ１４３をデータ格納部１２から取得し、発電計画および電力取引計画として出力装置６に出力する。出力装置６は、発電計画および電力取引計画をディスプレイに表示またはプリントしてユーザに示す。
【００９９】
上述のとおり、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置１００および電力需給計画作成方法では、計画作成部１４が、信頼水準データ１１４の信頼水準に対応するパーセント点である損益のＶａＲを目的関数として、ＶａＲを最小化する最適化問題を解くことにより、ユーザのリスクの許容度を反映し、ユーザの意思決定を容易にした発電計画および電力取引計画を作成できる。
【０１００】
さらに本実施の形態では、燃料価格シナリオ作成部１７で様々な燃料価格のシナリオを作成する。燃料価格の変動は、例えば、主要な石油産油国が位置する中東の情勢の変化や、国際情勢の変化に起因する為替の変動などにより引き起こされる。作成された燃料価格のシナリオを、計画作成部１４で最適化問題の演算に用いることで、燃料価格の変動に起因する損益の変動に対応した計画を作成できる。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、電力取引計画を作成する実施の形態２の電力需給計画作成装置１００に燃料価格シナリオ作成部１７を備える構成としたが発電計画のみを作成する実施の形態１の電力需給計画作成装置１００に燃料価格シナリオ作成部１７を備える構成としてもよい。
【０１０２】
実施の形態４．
図１９は、本発明の実施の形態４に係る電力需給計画作成装置の概略構成図である。以下では、実施の形態１〜３と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。本実施の形態に係る電力需給計画作成装置では、実施の形態１の電力需給計画作成装置１００に、統計情報評価部１８をさらに備える。
【０１０３】
実施の形態１と同様に電力需給計画作成装置１００は、需要シナリオ作成部１３が電力需要のシナリオを作成し、計画作成部１４は、信頼水準αにおけるＶａＲを目的関数として、ＶａＲを最小化する最適化問題を解くことにより、発電計画を作成する。
【０１０４】
統計情報評価部１８は、計画作成部１４で作成された発電計画についてＶａＲ、分散、平均値などの確率的な統計情報を評価する。
【０１０５】
統計情報評価部１８は、発電機データ１１２、燃料価格データ１１３、需要シナリオデータ１３１を用いて、電気事業の損益の確率的な分析を行う。ここで、電気事業の損益は、発電コストのみを意味するものとする。需要シナリオデータ１３１それぞれに対して、例えば式（１１）、式（１２）に示すように、各シナリオについて需給バランスの制約条件を満たしながら発電コストを最小化する最適化問題を解く。計画作成部１４と同様に、最適化問題を例えば二次計画法で解くことにより、各シナリオで最小となる発電コストを算出する。このとき、その他の制約条件を追加してもよい。発電コストの頻度分布に対して、例えば発電コストのＶａＲ、分散、平均値などの統計情報データ１８１を評価し、データ格納部１２に格納する。
【０１０６】
【数１１】
2020129345.tif 000013
・・・式（１１）
【０１０７】
【数１２】
2020129345.tif 000014
・・・式（１２）
【０１０８】
ｔは時刻、ｓはシナリオ、ｇは発電機番号、ｆｇは発電機番号ｇの発電機の発電コストの関数である。Ｐｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の発電量を示す変数である。Ｕｇ（ｔ，ｓ）は時刻ｔ、シナリオｓにおける発電機番号ｇの発電機の起動停止状態を示す変数であり、停止が「０」、起動が「１」で表される。Ｄ（ｔ，ｓ）は、時刻ｔ、シナリオｓにおける電力需要である。
【０１０９】
作成した統計情報データ１８１は、起動停止計画データ１４１や発電量計画データ１４２とともに、計画出力部１５から出力装置６に出力される。図２０は、本発明の実施の形態４に係る電力需給計画作成装置の統計情報を説明するための説明図である。図２０に示すように、統計情報データ１８１は、発電コストの頻度分布に、例えば発電コストのＶａＲ、分散、平均値などが示されて表示される。
【０１１０】
上述のとおり、本実施の形態に係る電力需給計画作成装置および電力需給計画作成方法では、計画作成部１４が、信頼水準データ１１４の信頼水準に対応するパーセント点である発電コストのＶａＲを目的関数として、ＶａＲを最小化する最適化問題を解くことにより、ユーザのリスクの許容の度合いに応じて最適化された発電計画を作成できる。
【０１１１】
さらに本実施の形態では、統計情報評価部１８が、各シナリオの発電コストが最小となる値を求め、発電コストの頻度分布に統計情報として表すことで、計画作成部１４で最適化された発電計画について、ＶａＲ、分散、平均値などの確率的な統計情報を与えることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、実施の形態１の電力需給計画作成装置１００に統計情報評価部１８を備え、統計情報評価部１８は、発電計画について確率的な統計情報を評価する構成としたが、実施の形態２、３の電力需給計画作成装置１００に統計情報評価部１８を備え、統計情報評価部１８は、電力取引計画について確率的な統計情報を評価するとしてもよい。
【０１１３】
また、実施の形態１から４では、損失を正、収益を負とする値であるＶａＲを最小化する最適化問題について演算したが、ＶａＲを最小化することは−ＶａＲを最大化することと同様の意味を示す。すなわち、ＶａＲを最小化するとは、信頼水準に対応するパーセント点であり、損失を負、収益を正とする−ＶａＲに相当する値を最大化することを含む。
【０１１４】
なお、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１から４に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１１  データ取得部、１２  データ格納部、１３  需要シナリオ作成部、１４  計画作成部、１５  計画出力部、１６  電力価格シナリオ作成部、１７  燃料価格シナリオ作成部、１８  統計情報評価部、１００  電力需給計画作成装置、１１１  需要確率モデルデータ、１１２  発電機データ、１１３  燃料価格データ、１１４は、信頼水準データ、１１５  電力価格確率モデルデータ、１１６  燃料価格確率モデルデータ、１３１  需要シナリオデータ、１４１  起動停止計画データ、１４２  発電量計画データ、１４３  電力取引計画データ、１６１  電力価格シナリオデータ、１７１  燃料価格シナリオデータ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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