(57)【要約】【課題】ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、約定する入札の適切な組み合わせを選択することが可能な電力取引約定処理装置を得ること。【解決手段】電力取引約定処理装置１は、電力の調整力の価格を示すΔｋＷ価格と実際に電力の調整が行われる際に精算に用いられる単価であるｋＷｈ価格とを含む入札データを取得する第２通信部１６と、電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量を示す確保量と、ΔｋＷ価格と、ｋＷｈ価格と、調整量に関する関数であって実際に調整が行われる確率を示す確率密度関数と、に基づいて、調達者が確保量の調整力の調達に要する第１のコストと実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストとの合計のコストの期待値を、各入札データに対応する調整力の約定量の関数として求め期待値に基づいて、約定する入札データを決定する約定札決定部３４と、を備える。【選択図】図１
2020204828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の調整力の価格を示す第１の価格と実際に電力の調整が行われる際に精算に用いられる単価である第２の価格とを含む入札データを取得する取得部と、
電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量を示す確保量と、前記第１の価格と、前記第２の価格と、調整量の関数であって実際に該調整量の調整が行われる確率を示す確率密度関数と、に基づいて、前記調達者が前記確保量の調整力の調達に要する第１のコストと実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストとの合計のコストの期待値を、各入札データに対応する調整力の約定量の関数として求め前記期待値に基づいて、約定する入札データを決定する約定札決定部と、
を備えることを特徴とする電力取引約定処理装置。
【請求項２】
前記確率密度関数に基づいて、調整量に関する関数であって該調整量以下の調整が実際に行われる確率である累積発動確率を示す関数である累積分布関数を求める累積分布関数算出部、
を備え、
前記確保量は、前記調達者から指定された考慮すべき最大の累積発動確率と前記累積分布関数とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の電力取引約定処理装置。
【請求項３】
前記確率密度関数は、過去の実績に基づいて算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力取引約定処理装置。
【請求項４】
前記確率密度関数は、外部から与えられることを特徴とする請求項１または２に記載の電力取引約定処理装置。
【請求項５】
前記約定札決定部は、さらに電力系統の安定供給に関する指標に基づいて、前記約定する入札データを決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力取引約定処理装置。
【請求項６】
前記入札データは、種類の異なる複数の調整力の入札データを含み、連系線を用いて調整力が提供される入札データを含み、
前記約定札決定部は、連系線の容量と、全ての種類の調整力の前記合計のコストの総計の期待値とに基づいて、約定する入札データを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電力取引約定処理装置。
【請求項７】
電力取引約定処理装置が、
電力の調整力の価格を示す第１の価格と実際に電力の調整が行われる際に精算に用いられる単価である第２の価格とを含む入札データを取得する取得ステップと、
電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量を示す確保量と、前記第１の価格と、前記第２の価格と、調整量の関数であって実際に該調整量の調整が行われる確率を示す確率密度関数と、に基づいて、前記調達者が前記確保量の調整力の調達に要する第１のコストと実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストとの合計のコストの期待値を、各入札データに対応する調整力の約定量の関数として求め前記期待値に基づいて、約定する入札データを決定する約定札決定ステップと、
を含むことを特徴とする電力取引約定処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需給調整市場における入札の約定処理を行う電力取引約定処理装置および電力取引約定処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１６年に電力小売全面自由化が始まり、卸電力取引市場における取引量は増加の一途をたどっている。このような市場における電力の取引は、コンピュータにより行われており、取引に参加する各電力事業者はインターネットなどを介して入札を行う。電力取引では、価格、取引量などを考慮して約定処理を行う必要がある。特許文献１には、電力取引所のスポット市場において、連系線空き容量の制約とともに、直流連系設備の送電量制約を考慮して、取引総余剰を最大化する取引を求める電力取引の約定処理方法が開示されている。特許文献１に記載の方法では、目的関数と、制約条件を設定して、設定された目的関数および制約条件に基づいて、組合せ最適化問題を解くことにより、売買約定量、連系線送電量および約定価格を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１７０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、２０２１年には、需給調整市場が開場される予定である。需給調整市場では、電力システムで発生する需要と供給の差すなわちインバランスを相殺するために必要な調整力が取引される。需給調整市場では、発電事業者、デマンドレスポンス事業者などの入札者が、調整力の入札を行い、調整力の調達者である送配電事業者が、入札された札のなかから約定する札を選択することになる。
【０００５】
２０２１年の需給調整市場の開場の時点では入札者はΔｋＷ価格と呼ばれる調整力の価格で入札を行うことになる。したがって、入札した価格の安いものから約定されることになる。そして、実際の運用で発生するコスト、すなわち実際に電力の調整が行われた場合のコストは、この調整に使用された電力量と単価とに基づいて実費で精算が行われる予定である。実費で精算される際の単価は、ｋＷｈ価格とも呼ばれる。したがって、送配電事業者は、調達力を確保するためのコストと、実際の運用実績に基づく実費での精算によるコストとの両方を負担する必要がある。
【０００６】
ここで、将来的には、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格を入札時に指定し、送配電事業者は、その両方の価格を考慮して約定を決定することになる予定である。上記特許文献１に記載の方法では、入札される価格の種類としては１種類しか考慮されておらず、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮する場合には、特許文献１に記載の方法を適用することができない。ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮する場合、両者の間に比例関係がある場合には、ΔｋＷ価格が安い入札を約定させれば、トータルのコストが安くなる。しかしながら、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格はそれぞれ入札者が任意に決めることができるため、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格が比例するとは限らない。
【０００７】
例えば、入札者Ａと入札者Ｂが入札しており、ΔｋＷ価格は入札者Ａの方が安いが、ｋＷｈ価格は入札者Ｂの方が安い場合、どちらの入札者の入札を約定させた方がトータルのコストが安いかは、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格だけでなく、実際に調整に用いられる電力量に依存する。しかしながら、実際に調整に用いられる電力量が不確定であることから、入札者Ａと入札者Ｂのどちらの入札者の入札を約定させた方がトータルのコストが安いかは不確定である。したがって、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して約定させる最適な入札の組み合わせを求めることは、容易ではない。このため、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、約定する入札の適切な組み合わせを選択することが可能な装置が望まれる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、約定する入札の適切な組み合わせを選択することが可能な電力取引約定処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力取引約定処理装置は、電力の調整力の価格を示す第１の価格と実際に電力の調整が行われる際に精算に用いられる単価である第２の価格とを含む入札データを取得する取得部、を備える。また、電力取引約定処理装置は、電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量を示す確保量と、第１の価格と、第２の価格と、調整量の関数であって実際に該調整量の調整が行われる確率を示す確率密度関数と、に基づいて、調達者が確保量の調整力の調達に要する第１のコストと実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストとの合計のコストの期待値を、各入札データに対応する調整力の約定量の関数として求め期待値に基づいて、約定する入札データを決定する約定札決定部、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、約定する入札の適切な組み合わせを選択することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる電力取引約定処理装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１の電力取引約定処理装置を実現するコンピュータシステムの構成例を示す図
【図３】実施の形態１の入札データの構成例を示す図
【図４】実施の形態１の電力取引約定処理手順の一例を示すフローチャート
【図５】実施の形態１の確率密度関数推定部が算出する度数分布の一例を示す図
【図６】実施の形態１の確率密度関数推定部が算出する確率密度関数の一例を示す図
【図７】実施の形態の累積分布関数算出部が算出する累積分布関数の一例を示す図
【図８】実施の形態１の考慮すべき最大の累積発動確率の入力を受け付ける画面の一例を示す図
【図９】外部から与えられた実施の形態１の確率密度関数ｆ（ｘ）の例を示す図
【図１０】外部から与えられた実施の形態１の確率密度関数ｆ（ｘ）の例を示す図
【図１１】実施の形態１のコスト関数ｇ（ｘ）の一例を示す図
【図１２】実施の形態２の複数の種類の調整力の特徴を示す概念図
【図１３】実施の形態２において、地域間での複数の種類の調整力の融通を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力取引約定処理装置および電力取引約定処理方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力取引約定処理装置の構成例を示す図である。本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、電力の調整力を取引する市場において、入札された札の約定処理を行う装置である。電力の調整力を取引する市場としては、日本における需給調整市場が例示される。以下、電力の調整力を取引する市場として日本における需給調整市場を例に挙げて説明するが、電力の調整力を取引する市場は、需給調整市場に限定されない。調整力とは、送配電事業者が、電力系統の安定化のために、需要量または供給量を増加させる必要が生じた場合に備えて確保する能力であって、需給の調整のための能力である。調整力は、例えば、発電事業者、デマンドレスポンス事業者などから提供される。調整力は、ΔｋＷとも呼ばれる。需給調整市場では、入札者である発電事業者、デマンドレスポンス事業者などが入札し、送配電事業者の要求に応じて約定する札が決定される。本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、需給調整市場における入札を受け付け、約定する札を決定する約定処理を実施する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、通信ネットワーク５を介して、中央給電指令所２−１，２−２、広域機関システム３および気象予報システム４にそれぞれ接続される。また、電力取引約定処理装置１は、通信ネットワーク８を介して、調達者端末装置６−１，６−２および入札者端末装置７−１〜７−３にそれぞれ接続される。なお、図１では、通信ネットワーク５と通信ネットワーク８とを別に示しているが、通信ネットワーク５と通信ネットワーク８とは同一ネットワークであってもよい。
【００１５】
中央給電指令所２−１，２−２は、電力系統の安定化のために、電力の需給を監視し、需給の状態に応じて、発電機の制御などを行うシステムである。中央給電指令所２−１，２−２を個別に区別せずに示すときは、以下、中央給電指令所２と呼ぶ。中央給電指令所２は、送配電事業者により管理されている。なお、一般に、中央給電指令所には、電力の需給を監視するコンピュータシステム以外の設備も含まれるが、ここでは、中央給電指令所に設置される、電力の需給を監視するコンピュータシステムを中央給電指令所２と呼ぶこととする。一般に各送配電事業者は１つ以上の中央給電指令所２を有する。なお、図１では、中央給電指令所２を２つ図示しているが、中央給電指令所２の数は図１に示した例に限定されない。中央給電指令所２は、電力系統の状態を示す系統データを、例えば定期的に電力取引約定処理装置１へ送信する。系統データには、時刻ごとの、送配電事業者によって電力の調整が行われた際に実際に用いられた電力量（以下、ｋＷｈ発動量ともいう）を示すデータが含まれる。系統データに、ｋＷｈ発動量自体が含まれていてもよいし、ｋＷｈ発動量を推定するための情報が含まれていてもよい。また、系統データには、発電機の点検情報など電力の安定供給に関する情報が含まれていてもよい。
【００１６】
広域機関システム３は、電力広域的運営推進機関（以下、広域機関と呼ぶ）により、管理されるシステムであり、各連系線の空容量を管理する。電力会社により管轄制御される地域をまたいで電力の送電を行う際には、地域間を結ぶ連系線が用いられる。地域間の電力の取引が行われる場合には、連系線の空容量が考慮される必要がある。
【００１７】
気象予報システム４は、気象予報サービスを提供する事業者、または気象予報の情報を取得して利用者に提供する事業者により管理されるシステムであり、気象の観測結果、気象の予報情報などを含む気象データを配信する。気象予報システム４は、気象データを例えば定期的に配信する。
【００１８】
調達者端末装置６−１，６−２は、調整力の調達者である送配電事業者により運用される端末である。調達者端末装置６−１，６−２を個別に区別せずに示すときは、以下、調達者端末装置６と呼ぶ。調達者端末装置６は、調整力の調達に必要な情報の入力を調達者から受付け、受け付けた情報を調達データとして電力取引約定処理装置１へ送信する。調達データには、調達者を示す識別情報と、調達が必要な調整力の量である確保量を決定するための設定情報と、が含まれる。確保量は、電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量である。確保量を決定するための設定情報は、例えば、どの程度の確率まで考慮して確保量を決定するかを示す情報であり、ｋＷｈ発動量に関しての、後述する考慮すべき最大の累積発動確率である。累積発動確率については後述する。なお、確保量を決定するための設定情報は、確保量自体を示す情報であってもよい。調整力は、予定された需給量と実際の需給量が異なる場合に備えるためのものであるが、予定された需給量と実際の需給量が、電力が不足する方向に不一致となるのか、電力が余る方向に不一致となるのかは不確定である。このため、送配電事業者は、電力の不足が生じる場合と、電力の余剰が不足する場合とに備えて、電力を増やす方向の調整力である上げ調整力と、電力を減らす方向の調整力である下げ調整力との両方を確保する必要がある。このため、確保量は、上げ調整力と下げ調整力のそれぞれについて定められる。
【００１９】
入札者端末装置７−１〜７−３は、調整力を送配電事業者に提供可能な入札者により運用される端末である。入札者端末装置７−１〜７−３を個別に区別せずに示すときは、以下、入札者端末装置７と呼ぶ。入札者端末装置７は、入札者から、調整力の入札のために必要な情報の入力を受け付け、受け付けた情報を入札データとして電力取引約定処理装置１へ送信する。なお、図１では、調達者端末装置６を２つ、入札者端末装置７を３つ図示しているが、調達者端末装置６および入札者端末装置７の数は、図１に示した例に限定されない。
【００２０】
本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、図１に示すように、第１通信部１１、データ記憶部１２、処理管理部１３、演算部１４、入札データ記憶部１５および第２通信部１６を備える。演算部１４は、諸元データ集約部２１、約定計算部２２および結果データ集約部２３を備える。約定計算部２２は、確率密度関数推定部３１、累積分布関数算出部３２、ΔｋＷ約定量決定部３３および約定札決定部３４を備える。約定札決定部３４は、組合せ探索部３５を備える。
【００２１】
第１通信部１１は、通信ネットワーク５を介して、中央給電指令所２−１，２−２、広域機関システム３および気象予報システム４のそれぞれとの間の通信を行う。第１通信部１１は、中央給電指令所２−１，２−２から、系統データを取得してデータ記憶部１２へ格納する。第１通信部１１は、気象予報システム４から気象データを取得してデータ記憶部１２へ格納する。データ記憶部１２は、系統データおよび気象データを記憶する。
【００２２】
第２通信部１６は、通信ネットワーク８を介して、調達者端末装置６および入札者端末装置７のそれぞれとの間の通信を行う。第２通信部１６は、調達者端末装置６から、調達データを受信して入札データ記憶部１５に格納する。第２通信部１６は入札者端末装置７から、入札データを受信して入札データ記憶部１５に格納する。すなわち、第２通信部１６は、入札データを取得する取得部である。入札データ記憶部１５は、調達データおよび入札データを記憶する。
【００２３】
処理管理部１３は、電力取引約定処理装置１における電力取引約定処理の全体を管理する。演算部１４は、電力取引約定処理を実施する。演算部１４における処理の詳細は後述する。
【００２４】
ここで、電力取引約定処理装置１のハードウェア構成について説明する。本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、コンピュータシステム上で、電力取引約定処理装置１における処理が記述されたプログラムである電力取引約定処理プログラムが実行されることにより、コンピュータシステムが電力取引約定処理装置１として機能する。図２は、本実施の形態の電力取引約定処理装置１を実現するコンピュータシステムの構成例を示す図である。図２に示すように、このコンピュータシステムは、制御部１０１と入力部１０２と記憶部１０３と表示部１０４と通信部１０５と出力部１０６とを備え、これらはシステムバス１０７を介して接続されている。
【００２５】
図２において、制御部１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサであり、本実施の形態の電力取引約定処理装置１における処理が記述された電力取引約定処理プログラムを実行する。入力部１０２は、たとえばキーボード、マウスなどで構成され、コンピュータシステムの使用者が、各種情報の入力を行うために使用する。記憶部１０３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory），ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの各種メモリおよびハードディスクなどのストレージデバイスを含み、上記制御部１０１が実行すべきプログラム、処理の過程で得られた必要なデータ、などを記憶する。また、記憶部１０３は、プログラムの一時的な記憶領域としても使用される。表示部１０４は、ディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示パネル）などで構成され、コンピュータシステムの使用者に対して各種画面を表示する。通信部１０５は、通信処理を実施する受信機および送信機である。出力部１０６は、プリンタなどである。なお、図２は、一例であり、コンピュータシステムの構成は図２の例に限定されない。
【００２６】
ここで、本実施の形態の電力取引約定処理プログラムが実行可能な状態になるまでのコンピュータシステムの動作例について説明する。上述した構成をとるコンピュータシステムには、たとえば、図示しないＣＤ（Compact  Disc）−ＲＯＭまたはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）−ＲＯＭドライブにセットされたＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭから、電力取引約定処理プログラムが記憶部１０３にインストールされる。そして、電力取引約定処理プログラムの実行時に、記憶部１０３から読み出された電力取引約定処理プログラムが記憶部１０３に格納される。この状態で、制御部１０１は、記憶部１０３に格納されたプログラムに従って、本実施の形態の電力取引約定処理装置１としての処理を実行する。
【００２７】
なお、上記の説明においては、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭを記録媒体として、電力取引約定処理装置１における処理を記述したプログラムを提供しているが、これに限らず、コンピュータシステムの構成、提供するプログラムの容量などに応じて、たとえば、通信部１０５を経由してインターネットなどの伝送媒体により提供されたプログラムを用いることとしてもよい。
【００２８】
図１に示した処理管理部１３および演算部１４は、図２の制御部１０１により実現される。また、データ記憶部１２および入札データ記憶部１５は、記憶部１０３により実現される。図１に示した第１通信部１１および第２通信部１６は、図２に示した通信部１０５により実現される。
【００２９】
図１に示した中央給電指令所２−１，２−２、広域機関システム３、気象予報システム４、調達者端末装置６−１，６−２および入札者端末装置７−１〜７−３についても、電力取引約定処理装置１と同様に、コンピュータシステムにより実現される。
【００３０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。電力取引約定処理装置１による約定処理は、定められた期間ごとに行われる。定められた期間は、例えば４時間であるが、これに限定されない。電力取引約定処理装置１は、定められた期間を単位として、入札されている札すなわち受信した入札データと、調達者端末装置６から受信した調達データとに基づいて、約定する札を決定する。
【００３１】
各入札者端末装置７は、入札者から入力された情報に基づいて入札データを生成し、入札データを電力取引約定処理装置１へ送信する。入札データは上述したように、電力取引約定処理装置１の入札データ記憶部１５に格納される。図３は、本実施の形態の入札データの構成例を示す図である。図３に示すように、入札データは、入札する事業者を示す情報（図３では事業者と記載）、調整力価格、調整力最大値および調整発動時の価格を含む。調整力価格は、調整力の単価でありΔｋＷ価格とも呼ばれる。第１の価格であるΔｋＷ価格に、約定量を乗ずることにより調整力に要するコストが算出される。調整力最大値は、入札者に提供可能な調整力の最大値である。なお、入札データには、上げ調整力、下げ調整力のどちらに対応した入札であるかを示す情報が含まれる。例えば、調整力最大値の正負符号により示されてもよいし、上げ調整力、下げ調整力のどちらであるかを示す情報が入札データに付加されていてもよい。第２の価格である調整発動時の価格は、実際の需給時に調整力が用いられたすなわち電力量の調整が行われたときの精算に使用される単価である。このように、入札データは、電力の調整力の価格を示す第１の価格と実際に電力の調整が行われる際に精算に用いられる単価である第２の価格とを含む。以下、電力量の調整が実際に行われること、すなわち調整が発動することをｋＷｈ発動とも呼ぶ。調整発動時の価格を、ｋＷｈ価格と呼ぶ。ｋＷｈ発動時には、調整に用いられた電力量にｋＷｈ価格を乗じた費用が、送配電事業者から入札者へ支払われることになる。なお、入札データの構成は図３の例に限定されず、図３に示したデータ以外が含まれていてもよい。
【００３２】
各調達者端末装置６は、調達者から入力された情報に基づいて調達データを生成し、調達データを電力取引約定処理装置１へ送信する。調達データは上述したように、電力取引約定処理装置１の入札データ記憶部１５に格納される。調達者端末装置６は、定められた期間ごとに調達データを送信してもよいし、定められた期間とは同期せずに、調達データが変更されるときに調達データを送信するようにしてもよい。
【００３３】
図４は、本実施の形態の電力取引約定処理手順の一例を示すフローチャートである。電力取引約定処理装置１は、各調達者の上げ調整力、下げ調整力のそれぞれの調達力ごとに、図４に示した電力取引約定処理を実施する。図４に示すように、電力取引約定処理装置１は、入札データ、調達データ、系統データおよび気象データを取得する（ステップＳ１）。詳細には、演算部１４の諸元データ集約部２１が、データ記憶部１２から系統データおよび気象データを読み出す。また、演算部１４の諸元データ集約部２１は、入札データ記憶部１５から、約定処理の対象の調達者に対応する調達データを読み出し、約定処理の対象の調整力の方向に対応する入札データを読み出す。そして、諸元データ集約部２１は、読み出した系統データおよび気象データを約定計算部２２の確率密度関数推定部３１へ渡し、読み出した調達データおよび入札データを、ΔｋＷ約定量決定部３３へ渡す。
【００３４】
ここで、入札者は上述した通り、調整力の最大値を指定するが、約定するときには、調達者がその入札者から調達する調整力が最大値以下となる範囲で約定量として決定される。したがって、約定量は調整力が最大値より少ない場合もある。調整力に要するコストは、約定する入札が決まれば、すなわち約定量が決まれば決まる。これに対し、実際に調整に電力が使用される際に要するコストは、ｋＷｈ価格×調整に用いられた電力量となり、約定量が決まったとしても確定はせず、実際に調整に用いられた電力量に依存する。このように、調整力に要するコストと電力が使用される際に要するコストは性質が異なるため、入札者は、様々な要素を考慮してΔｋＷ価格とｋＷｈ価格を決定する可能性がある。このため、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格が比例するとは限らず、ΔｋＷ価格を高めに設定する入札者もいればｋＷｈ価格を高めに設定する入札者もいる可能性がある。そこで、本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、総コストの期待値を抑制するように、約定する入札を決定する。
【００３５】
次に、電力取引約定処理装置１は、系統データの過去の実績から確率密度関数を算出する（ステップＳ２）。詳細には、約定計算部２２の確率密度関数推定部３１が、一定期間分の系統データを用いて、ｋＷｈ発動量ごとの度数分布を求め、度数分布に基づいてｋＷｈ発動量の確率密度関数を算出する。このとき、確率密度関数推定部３１は、系統データの時刻に基づいて、該時刻に対応する気象データの観測結果を参照して、系統データをグループ分けし、グループごとに確率密度関数を求める。
【００３６】
確率密度関数推定部３１は、例えば、晴れ、曇り、雨といった天気によってグループ分けを行ってもよいし、気温によりグループ分けを行ってもよい。なお、一般に、調達者ごとに管理する地域が異なるので、確率密度関数推定部３１は、約定処理の対象の調達者に対応する地域の気象データを参照してグループ分けを行う。また、確率密度関数推定部３１は、時刻に基づいて、季節、月単位などでグループ分けを行ってもよいし、平日と土日祝日とでグループを分けてもよいし、曜日ごとにグループ分けを行ってもよい。また、電力取引約定処理装置１が、発電機ごとの稼動状態なども系統データとして取得することとし、確率密度関数推定部３１は、発電機の稼動状態に応じてグループ分けを行ってもよい。確率密度関数推定部３１は、以上例示した項目を組み合わせてグループ分けを行ってもよい。一般に、細かく条件を設定してグループ分けを行うほど、予測の精度は向上するが同一グループに属するデータは少なくなるので、これらを考慮して、適宜グループ分けを行う。なお、このグループ分けは行わずに一定期間の全てのデータを用いて確率密度関数を求めても良い。グループ分けを行う場合、確率密度関数推定部３１は、約定処理の対象となる期間の時刻に基づいて、系統データのうち、約定処理の対象となる期間が属するグループのデータを用いて確率密度関数を算出する。
【００３７】
図５は、本実施の形態の確率密度関数推定部３１が算出する度数分布の一例を示す図である。図５では、横軸はｋＷｈ発動量を示し、縦軸は、度数、すなわち発動の回数を示す。図５に示した破線の丸は、確率密度関数推定部３１が系統データに基づいて算出した発動の回数を示している。図５では、１ＭＷｈを単位として、発動の回数を求めている。例えば、図５の一番左の破線の丸は、ｋＷｈ発動量が０ＭＷｈ以上１ＭＷｈ以下であった回数を示し、左から２番目の破線の丸は、ｋＷｈ発動量が１ＭＷｈより多く２ＭＷｈ以下であった回数を示す。なお、発動の回数を算出する単位は１ＭＷｈに限定されない。
【００３８】
図６は、本実施の形態の確率密度関数推定部３１が算出する確率密度関数の一例を示す図である。確率密度関数推定部３１は、図５に例示した度数分布のデータから確率密度関数ｆ（ｘ）を算出する。ｘは、ｋＷｈ発動量である。例えば、確率密度関数推定部３１は、図５に例示した度数分布に基づいて、最小二乗法など任意の近似式の算出方法を用いて度数分布をｘの関数で表す。算出された関数は、度数を示すものであるため、この関数の値を、図５に示した発動の回数の総数で割り１００を掛けることにより、確率を％で示した値に変換される。確率密度関数推定部３１は、例えば、このようにして、確率密度関数ｆ（ｘ）を算出することができる。図６に示すように、ｘが３ＭＷｈの場合にｆ（ｘ）は２０％となる。これは、２０％の確率で、３ＭＷｈの発動、すなわち調整量が３ＭＷｈの調整が行われることを示す。
【００３９】
なお、ステップＳ２の処理は、別のシステムで算出されてもよい。この場合、電力取引約定処理装置１は、別のシステムから確率密度関数を取得する。また、ステップＳ２の処理は、約定処理と同期して実施されなくてもよい。例えば、確率密度関数推定部３１は、約定処理のタイミングとは独立して決定された任意のタイミングで、グループごとに、確率密度関数を求めておき、グループごとの確率密度関数をデータ記憶部１２に格納しておいてもよい。この場合、約定処理では、ステップＳ１の後、確率密度関数推定部３１は、約定処理の対象となる調達者および時刻に対応するグループの確率密度関数を読み出せばよい。
【００４０】
図４の説明に戻り、ステップＳ２の後、電力取引約定処理装置１は、確率密度関数を累積分布関数に変換する（ステップＳ３）。詳細には、約定計算部２２の累積分布関数算出部３２が、ステップＳ２で算出した確率密度関数ｆ（ｘ）を０からｘまで積分した値を求めることにより累積分布関数Ｆ（ｘ）を算出する。
【００４１】
図７は、本実施の形態の累積分布関数算出部３２が算出する累積分布関数の一例を示す図である。累積分布関数Ｆ（ｘ）は、ｋＷｈ発動量すなわち調整量に関する関数であって該調整量以下の調整が実際に行われる確率である累積発動確率を示す関数である。図６に示した確率密度関数ｆ（ｘ）は、ｋＷｈ発動量がｘの値になる確率を示すが、累積分布関数Ｆ（ｘ）は、ｋＷｈ発動量がｘ以下となる確率を示す。図７に示すように、ｘが３ＭＷｈの場合にＦ（ｘ）は５０％となる。これは、５０％の確率で、３ＭＷｈ以下の発動、すなわち調整量が３ＭＷｈ以下の調整が行われることを示す。
【００４２】
図４の説明に戻り、ステップＳ３の後、電力取引約定処理装置１は、考慮すべき最大の累積発動確率から約定するΔｋＷ量を算出する（ステップＳ４）。約定するΔｋＷ量は、調達者が確保する調整力の総和であり、上述した確保量である。考慮すべき最大の累積発動確率は、上述したように、調達データに、確保量を決定するための設定情報として格納される。すなわち、考慮すべき最大の累積発動確率は、調達者により入力された値である。例えば、電力取引約定処理装置１の処理管理部１３は、第２通信部１６を介して、調達者端末装置６に、考慮すべき最大の累積発動確率の入力を受け付ける画面を表示するための情報を送信することにより、調達者端末装置６に、最大の累積発動確率の入力を受け付ける画面を表示させる。
【００４３】
図８は、本実施の形態の考慮すべき最大の累積発動確率の入力を受け付ける画面の一例を示す図である。調達者は、調達者端末装置６を操作することにより、考慮すべき最大の累積発動確率を入力し、調達者端末装置６は、考慮すべき最大の累積発動確率を事業者の識別情報とともに調達データとして電力取引約定処理装置１へ送信する。
【００４４】
ここで、ステップＳ４の処理の詳細について説明する。ステップＳ４では、ΔｋＷ約定量決定部３３が、ステップＳ３で算出された累積発動確率を基に、考慮すべき最大の累積発動確率に対応するｋＷｈ発動量を算出し、算出したｋＷｈ発動量を、約定するΔｋＷ量とする。例えば、ΔｋＷ約定量決定部３３は、図７に示すように、考慮すべき最大の累積発動確率がＲ％であった場合、Ｆ（ｘ）がＲ％となるｘを算出し、算出したｘを約定するΔｋＷ量とする。このように、確保量である約定するΔｋＷ量は、調達者から指定された考慮すべき最大の累積発動確率と累積分布関数とに基づいて決定される。
【００４５】
なお、ここでは、確保量を決定するための設定情報が、考慮すべき最大の累積発動確率である例を説明したが、これに限らず、確保量を決定するための設定情報は確保量自体を示す情報であってもよい。このように、確保量、すなわち約定するΔｋＷ量は、上述した累積発動確率に基づいて算出されるものでなくてもよい。
【００４６】
図４の説明に戻り、ステップＳ４の後、電力取引約定処理装置１は、コストの期待値が最小となるコスト関数を導出する（ステップＳ５）。詳細には、約定札決定部３４の組合せ探索部３５が、約定するΔｋＷ量と、入札データと、確率密度関数ｆ（ｘ）と、を用いて、コストの期待値が最小となるコスト関数ｇ（ｘ）を算出する。なお、以下では、各入札データに対応する入札を、単に入札とも呼ぶ。コスト関数ｇ（ｘ）は、約定する候補となる入札の組み合わせと各入札に対応する約定量とに応じて決まる関数であり、ｋＷｈ発動量ごとの、調達者が負担する総コストを示す関数である。
【００４７】
確率密度関数ｆ（ｘ）としては、上述したステップＳ２で算出した確率密度関数ｆ（ｘ）を用いることができる。なお、確率密度関数ｆ（ｘ）は、ステップＳ２で算出した確率密度関数ｆ（ｘ）、すなわち過去の実績から算出された確率密度関数ｆ（ｘ）に限定されず、例えば、調達者により与えられるなど、電力取引約定処理装置１の外部から与えられた関数を用いてもよい。図９および図１０は、外部から与えられた本実施の形態の確率密度関数ｆ（ｘ）の例を示す図である。図９に示した例では、ｋＷｈ発動量によらずフラットな形状となっており、図１０に示した例では、ｋＷｈ発動量が少ない確率が高くなっている。図１０に示したような形状は、実際の調整が生じる可能性が低いことを意味し、電力の需給の予測が正確に行われていることを示す。確率密度関数ｆ（ｘ）の決定方法は、調達者ごとに異なっていてもよい。すなわち、ある調達者に関しては、過去の実績に基づく確率密度関数ｆ（ｘ）を用い、別の調達者に関しては、調達者から指定された確率密度関数ｆ（ｘ）を用いるなど、確率密度関数ｆ（ｘ）の決定方法が混在していてもよい。
【００４８】
次に、コスト関数ｇ（ｘ）を、数式を用いて説明する。各入札データに対応するコストは、以下の式（１）で示すことができる。ここで、ｎは、入札の番号である入札番号であり、ａｎは入札番号ｎの入札のｋＷｈ価格であり、ｘｎは入札番号ｎの入札のｋＷｈ発動量であり、ｂｎは入札番号ｎの入札のΔｋＷ価格であり、ｙｎは入札番号ｎの入札の約定量である。Ｐｎは、入札番号ｎの入札が約定した場合に調達者が入札番号ｎの入札の入札者に支払うコストである。なお、各入札に関して、ｋＷｈ発動量は約定量を超えてはいけないことから、ｙｎ≧ｘｎである。
【００４９】
【数１】
2020204828.tif 000003
【００５０】
したがって、コスト関数ｇ（ｘ）は、以下の式（２）で表すことができる。Ｙは、上述した確保量、すなわち約定させるΔｋＷ量である。ｘは、調達者が発動させるｋＷｈ発動量の総量であり、図６に示したｘである。式（２）においてｂｎを含む項は、調達者が確保量の調整力の調達に要する第１のコストであり、ａｎを含む項は、実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストである。
【００５１】
【数２】
2020204828.tif 000004
【００５２】
ここで、目的は調達者が負担するコストの最小化であるため、入札番号１，２，…は、ａｎの低い順に番号が振られているとする。すなわち、ａｎは、ｋＷｈ発動時の単価の安い順に並べられているとする。これは、ｋＷｈ発動時には単価の安い順に発動が行われて精算されるため、単価の安い順に並べることにより、入札番号の順に発動されるという前提で計算することができるためである。このとき、以下の式（３）が成り立つ。これは、入札番号ｎ−１のｋＷｈ価格は入札番号ｎのｋＷｈ価格より高いため、入札番号ｎ−１のｋＷｈ発動量ｘｎ−１が上限すなわち調整力の約定量であるｙｎ−１に達していない場合には、入札番号ｎのｋＷｈ発動量を増加させるより入札番号ｎ−１のｋＷｈ発動量の増加を優先させるべきだからである。したがって、入札番号ｎ−１のｋＷｈ発動量ｘｎ−１が約定量であるｙｎ−１より少ない場合には、ｘｎは０になる。
【００５３】
【数３】
2020204828.tif 000005
【００５４】
図１１は、本実施の形態のコスト関数ｇ（ｘ）の一例を示す図である。図１１の横軸は、ｋＷｈ発動量ｘ、すなわち約定する候補となる各入札に対応するｋＷｈ発動量の総量である。コスト関数ｇ（ｘ）は、ｋＷｈ発動時に調整量が使用される入札ごとに、単価が変わるので、図１１に示すように、折れ線状の形状となっている。例えば、ｋＷｈ発動量ｘがｙ１以下であれば、入札番号が１の入札に対応する入札者だけｋＷｈ発動として実際の調整で使用すれば済む。このため、ｋＷｈ発動量ｘがｙ１以下の部分では、ΔｋＷの調達に要するコストの総和と、入札番号が１の入札のｋＷｈ価格とｋＷｈ発動量ｘとを乗算したコストと、を足したものがコスト関数ｇ（ｘ）となる。ｋＷｈ発動量ｘがｙ１を超えると、次に、入札番号が１の入札のｋＷｈ価格が適用されるため、コスト関数ｇ（ｘ）の傾きは、ｋＷｈ発動量ｘがｙ１以下の場合の傾きから変化することになる。
【００５５】
一方、コストの期待値は、ｆ（ｘ）ｇ（ｘ）を０からＹまで積分したものとなるので、コストの期待値の最小値は、以下の式（４）で表すことができる。式（４）に示すコストの期待値は、入札データに対応する調整力の約定量の関数となる。
【００５６】
【数４】
2020204828.tif 000006
【００５７】
したがって、式（４）を最小にするように、ｙ１，ｙ２，…を決定すればよい。式（４）を最小にするｙ１，ｙ２，…の決定方法は、各入札に対応する約定量を順次変更して、総当たり方式で計算を行って算出する方法であってもよいし、二分探索木を用いた探索など計算量を削減する方法を用いてもよい。なお、ここでは、式（４）を最小にするｙ１，ｙ２，…を決定するようにしたが、最小でなくてもコストを抑制することができればよいので、例えばコストに閾値を定めて、閾値以下となった時点で、ｙ１，ｙ２，…の探索をやめて、コストが閾値以下となるｙ１，ｙ２，…を決定してもよい。
【００５８】
約定札決定部３４の組合せ探索部３５は、コストの期待値を最小にするｙ１，ｙ２，…を決定すると、決定した結果に基づいて、約定量が０でない入札を約定する札と決定し、約定した札と対応する約定量とを約定結果として、結果データ集約部２３へ出力する。
【００５９】
以上のように、約定札決定部３４は、確保量と、ΔｋＷ価格と、ｋＷｈ価格と、確率密度関数と、に基づいて、調達者が確保量の調整力の調達に要する第１のコストと実際に調整が行われる際の精算に要する第２のコストとの合計のコストの期待値を、各入札データに対応する約定量の関数として求める。そして、約定札決定部３４は、期待値に基づいて、約定する入札データを決定する。
【００６０】
図４の説明に戻り、ステップＳ５の後、結果データ集約部２３は、約定結果を約定結果データとして入札データ記憶部１５へ格納し、約定処理の終了を処理管理部１３へ通知する（ステップＳ６）。以上で、本実施の形態の約定処理が終了する。
【００６１】
なお、約定処理の終了後、処理管理部１３は、入札データ記憶部１５から約定結果データを読み出して、第２通信部１６を介して、約定結果データに対応する調達者端末装置６および入札者端末装置７へ約定結果データを送信する。
【００６２】
また、第１通信部１１は、広域機関システム３から、連系線の空容量を示す情報を取得し、データ記憶部１２に記憶し、組合せ探索部３５は、データ記憶部１２からこの情報を読み出すことにより、さらに、連系線の空容量を考慮して、約定させる札を選択してもよい。例えば、組合せ探索部３５は、上述した方法により、コストの期待値を最小にする約定結果を求めた後、地域間をまたぐ入札に関して、この入札を約定させることにより連系線の空容量を超えると判断し、連系線の空容量を超える場合には、該当する入札を除いて、再度、上述した方法により、コストの期待値を最小にする約定結果を求める。これらの処理を繰り返すことにより、組合せ探索部３５は、連系線の空容量を超えない範囲で、コストの期待値を最小にする約定結果を求めることができる。
【００６３】
また、入札に最小約定量の制約が加わる場合にも本実施の形態の約定処理方法を適用することができる。ただし、最小約定量の制約が加わると、コストの期待値を最小にするｙ１，ｙ２，…を決定することが困難になるので、組合せ探索部３５は、分枝限定法などにより組み合わせを探索し、約定を決定する。
【００６４】
また、第１通信部１１は、広域機関システム３、中央給電指令所２などから、電力系統の電圧、安定度など電力系統の安定供給に関する指標を受信してデータ記憶部１２に記憶し、組合せ探索部３５が、これらの情報を用いて、電力系統の安定供給に関する指標がすべて一定基準値以上となるように約定する組み合わせを決定してもよい。約定札決定部３４は、さらに電力系統の安定供給に関する指標に基づいて、約定する入札データを決定してもよい。また、これらの安定供給に関する指標は確率を含んでも良く、組合せ探索部３５は、重大事故が一定確率以下となるような約定の組み合わせを決定してもよい。電力系統の安定供給に関する指標を考慮する場合は、組合せ探索部３５は、制約条件に上記指標が一定基準値以上となることを追加して組み合わせを探索すればよい。これにより、指標が一定基準値に満たない組み合わせを除外することができる。例えば、約定した調整力が特定の地域に偏っており、これにより電圧などの指標が基準値指標を満たないことも考えられる。制約条件に安定供給に関する指標が一定基準値以上となることを含めておけば、指標が基準値を満たさない組み合わせが選択されるのを避けることができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態の電力取引約定処理装置１は、電力の調整力を調達する調達者が確保する調整力の量を示す確保量と、各入札のΔｋＷ価格およびｋＷｈ価格と、調整量ごとの実際に調整が行われる確率を示す確率密度関数と、に基づいて、調整力の調達に要するコストと精算に要するコストとの合計の期待値を、各入札の約定量の関数として求める。そして、電力取引約定処理装置１は、求めた期待値を最小とするように、約定する入札を決定するようにした。このため、ΔｋＷ価格とｋＷｈ価格の両方を考慮して、約定する入札の適切な組み合わせを選択することができる。
【００６６】
実施の形態２．
次に、実施の形態２の電力取引約定処理方法について説明する。本実施の形態の電力取引約定処理装置１の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明し、実施の形態１と重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００６７】
電力系統を安定させるためには、送配電事業者は、調整力として、応答（応答速度）、上げ調整力、下げ調整力等が異なる様々な種類のものを調達しておき、実際に生じる変動に合わせて適切な調整力を発動させる必要がある。一般的に必要とされる調整力として、ＥＤＣ（経済負荷配分制御）上げ、ＥＤＣ下げ、ＬＦＣ（負荷周波数制御）上げ、ＬＦＣ下げ、ＧＦ（ガバナフリー）と呼ばれる種類の調整力が挙げられる。
【００６８】
図１２は、本実施の形態の複数の種類の調整力の特徴を示す概念図である。図１２の横軸は応答速度を示し、縦方向は調整力の方向を示す。したがって、送配電事業者は、種類ごとにそれぞれ必要な調整力を、実施の形態１で述べた方法により確保することができる。一方、各種類の調整力は、異なる送配電事業者が管轄するエリア間で融通することが可能である。しかしながら、連系線の容量等の電気的な制約により、すべての種類の調整力を融通することは難しいことがある。
【００６９】
したがって、連系線を使って融通されるべき調整力は、異なる送配電事業者が管轄する地域間で価格差が最も大きく、かつ発動確率が高い調整力、すなわちコスト改善の期待値が最も高い調整力である。したがって、電気的な制約を考慮しつつ、全種類の調整力の調達コストの合計の期待値が最小となるような組み合わせを導出すればよい。すなわち、入札データに、種類の異なる複数の調整力の入札データが含まれ、連系線を用いて調整力が提供される入札データが含まれる場合、約定札決定部３４は、連系線の容量と、全ての種類の調整力の合計のコストの総計の期待値とに基づいて、約定する入札データを決定する。例えば、約定札決定部３４は、以下の条件を制約条件に加えて組み合わせを探索する。
・各地域で約定量が必要量を上回ること。
・各地域間は連系線により約定量を融通することが出来ること。
・融通量が連系線の空容量を超過しないこと。
【００７０】
図１３は、本実施の形態において、地域間での複数の種類の調整力の融通を説明するための図である。送配電事業者ａが地域Ａを管轄し、送配電事業者ｂが地域Ｂを管轄しているとする。地域Ａと地域Ｂとは連系線で接続されている。このとき、送配電事業者ａおよび送配電事業者ｂは、それぞれＥＤＣ上げ、ＥＤＣ下げ、ＬＦＣ上げ、ＬＦＣ下げ、ＧＦの各調整力を確保する必要がある。送配電事業者ａは、ＥＤＣ上げ、ＥＤＣ下げ、ＬＦＣ上げ、ＬＦＣ下げ、ＧＦの必要量が５０，３０，１０，８，２であり、送配電事業者ｂは、ＥＤＣ上げ、ＥＤＣ下げ、ＬＦＣ上げ、ＬＦＣ下げ、ＧＦの必要量が３０，２０，６，５，１であったとする。この場合、地域Ａにおける入札の調整力が全ての種類に関して、地域Ｂより安かったとしても、連系線の空容量の制約により、送配電事業者ｂが全ての種類の調整力を地域Ａにおける入札で賄うことは困難である。したがって、コストの改善の効果が高い調整力を優先して地域Ａから地域Ｂへ融通する。すなわち、連系線の空容量の制約を満たす範囲で、複数の種類の調整力の調達のためのコストの期待値が最小となるように約定する札を選択すればよい。
【００７１】
以上のように、本実施の形態では、複数の種類の調整力のうちコスト改善の効果の高いものを優先して地域間で融通するようにした。これにより、本実施の形態では、連系線の空容量の制約を考慮した上でコスト削減効果の高い約定結果を算出することができる。
【００７２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  電力取引約定処理装置、２−１，２−２  中央給電指令所、３  広域機関システム、４  気象予報システム、５，８  通信ネットワーク、６−１，６−２  調達者端末装置、７−１〜７−３  入札者端末装置、１１  第１通信部、１２  データ記憶部、１３  処理管理部、１４  演算部、１５  入札データ記憶部、１６  第２通信部、２１  諸元データ集約部、２２  約定計算部、２３  結果データ集約部、３１  確率密度関数推定部、３２  累積分布関数算出部、３３  ΔｋＷ約定量決定部、３４  約定札決定部、３５  組合せ探索部。
【図１】
2020204828.tif 000007
【図２】
2020204828.tif 000008
【図３】
2020204828.tif 000009
【図４】
2020204828.tif 000010
【図５】
2020204828.tif 000011
【図６】
2020204828.tif 000012
【図７】
2020204828.tif 000013
【図８】
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【図９】
2020204828.tif 000015
【図１０】
2020204828.tif 000016
【図１１】
2020204828.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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