(57)【要約】【課題】社会利益を最大化するように売買注文を約定させる電力取引システムの約定処理方および約定処理装置を提供すること。【解決手段】需給バランス制約、約定量の上限制約、潮流制約と送電ロスによる電力の減少、売り注文価格の増加、託送料金による売り注文価格の増加を線形式で考慮した目的関数を線形式で定式化することにより、社会利益を最大化するように売買注文の約定量を決定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力取引参加者から受け付けた電力売買量及び単位量あたりの売買価格を含む売買注文と、取引所の取引処理における受け渡しに伴う費用であって、予め定められている受け渡し費用を用いて、売り注文と買い注文を約定・成約させる取引所システムの約定処理方法において、約定したとき買い注文者が支払う上限金額から、約定したとき売り注文者が受け取る下限金額と前記受け渡し費用とを差し引いた社会利益を最大化するように約定する買い注文および約定する売り注文を決定することを特徴とする電力取引所システムの約定処理方法。
【請求項２】
取引参加者から受け付けた売買量及び単位量あたりの売買価格を含む売買注文と、取引所の取引処理における受け渡しに伴う費用であって、予め定められている受け渡し費用を用いて、売り注文と買い注文を約定・成約させる取引所システムの約定処理方法において、約定したとき買い注文者が支払う上限金額から、約定したとき売り注文者が受け取る下限金額と前記受け渡し費用とを差し引いた社会利益を最大化する線形問題に定式化して線形計画を解く解法を用いることにより、約定する買い注文および約定する売り注文を決定することを特徴とする取引所システムの約定処理方法。
【請求項３】
領域内の同一価格の売り注文を１つの売り注文として集約するとともに、その領域内の同一価格の買い注文を１つの買い注文として集約して、線形問題に定式化して線形計画を解く解法を用いることにより、約定する買い注文および約定する売り注文を決定する請求項２記載の取引所システムの約定処理方法。
【請求項４】
領域毎あるいは全領域共通の集約する売り注文価格を入力して、この注文価格以上のその領域内の売り注文を１つの売り注文として集約するとともに、領域毎あるいは全領域共通の集約する買い注文価格を入力して、この注文価格以下である領域内の同一価格の買い注文を１つの買い注文として集約し、線形問題に定式化して線形計画を解く解法を用いることにより、約定する買い注文および約定する売り注文を決定する請求項２記載の取引所システムの約定処理方法。
【請求項５】
電力取引参加者から受け付けた売買量及び単位量あたりの売買価格を含む売買注文と、取引所の取引処理における受け渡しに伴う費用であって、予め定められている受け渡し費用を用いて、売り注文と買い注文を約定・成約させる取引所システムの約定処理方法において、（ａ）取引所の取引処理上の送電損失率が異なる、（ｂ）領域間で電力を受け渡しするときに領域内の託送以外に託送費用がかかる、（ｃ）取引所の取引処理上で電力潮流制約を考慮する送電線で区切られるという条件のうち、少なくとも１つの条件を満たす領域をエリアとし、売買商品が１つ以上のエリアの電力であり、受け渡し費用として、エリア内の送電損失による費用、エリア間の送電損失による費用、エリア内の託送費用およびエリア間の託送費用のうち少なくとも１つを含み、約定したとき買い注文者が支払う上限金額から、約定したとき売り注文者が受け取る下限金額と前記受け渡し費用とを差し引いた社会利益を最大化する線形問題に定式化して線形計画を解く解法を用いることにより、エリア毎の約定する買い注文および約定する売り注文を決定することを特徴とする取引所システムの約定処理方法。
【請求項６】
（ａ）エリア間の送電線に流れる電力量はその送電線の空き容量以下である、（ｂ）約定する売り注文総量は約定する買い注文総量に送電ロスを加えた値に等しいという需給バランス、（ｃ）約定する各売り注文の約定量はその売り注文の注文量以下である、（ｄ）約定する各買い注文の約定量はその買い注文の注文量以下であるという制約条件の少なくとも１つを線形計画の問題に取り込んで買い注文および約定する売り注文を決定する請求項５記載の取引所システムの約定処理方法。
【請求項７】
エリア毎の約定した取引参加者と取引所との売り注文あるいは買い注文の精算価格が、（エリアの約定する全ての買い注文の注文価格）≧（取引所と注文者が精算する前記エリアの買い注文の精算価格）≧（取引所と注文者が精算する前記エリアの売り注文の精算価格）≧（前記エリアの約定する全ての売り注文の注文価格）の関係を満たす請求項５記載の取引所システムの約定処理方法。
【請求項８】
あるエリアに隣接エリアから電力が流入する場合は、前記隣接エリアの約定する最高の売り注文価格を受け渡しに要する費用を考慮して換算した前記エリアの売り注文価格を、前記エリアの約定する全売り注文の注文価格の中に含め、前記あるエリアから隣接エリアへ電力が流出する場合は、前記隣接エリアの約定する最安の買い注文価格を受け渡しに要する費用を考慮して換算した前記あるエリアの買い注文価格を、前記エリアの約定する全買い注文の注文価格に含めて、エリア毎の約定した取引参加者と取引所との売り注文あるいは買い注文の精算価格を決定する請求項７記載の取引所システムの約定処理方法。
【請求項９】
約定する買い注文と約定する売り注文を更に追加しても、社会利益が同一の場合、約定する買い注文、あるいは、約定する売り注文が最大化するように約定する買い注文および約定する売り注文を決定する請求項１ないし６のいずれかの取引所システムの約定処理方法。
【請求項１０】
取引参加者からの売買注文を受け付ける注文受付部と約定処理部からなる取引所システムの約定処理装置を備え、前記約定処理部は、予め定められた取引所の取引処理において考慮する受け渡しに伴う費用を用いて、売り注文と買い注文を約定・成約させるために、買い注文者が支払う上限金額から売り注文者が受け取る下限金額と受け渡しに伴う費用を差し引いた社会利益を最大化する線形問題に定式化して線形計画を解く解法を用いることにより、約定する買い注文および約定する売り注文を決定することを特徴とする取引所システムの約定処理装置。
【請求項１１】
前記約定処理部は、連系線の空き容量を考慮して約定する買い注文価格および約定する売り注文価格を計算する請求項１０記載の取引所システムの約定処理装置。
【請求項１２】
エリア毎の約定する最高の買い注文価格、エリア毎の約定しなかった最安の買い注文価格、エリア毎の約定する最安の売り注文価格、エリア毎の約定しなかった最高の売り注文価格、エリア毎の取引所と買い注文との精算価格、エリア毎の取引所と売り注文との精算価格、エリア毎の約定した買い注文の総約定量、エリア毎の約定した売り注文の総約定量、エリア毎の約定しなかった買い注文の総約定量、エリア毎の約定しなかった売り注文の総約定量、エリア毎の約定すべき買い注文価格であったが選ばれなかったため約定しなかった買い注文の総注文量、エリア毎の約定すべき売り注文価格であったが選ばれなかったため約定しなかった売り注文の総注文量、エリア間の送電線空き容量、エリア間の送電線使用量のうち少なくとも一つを表示する表示装置を備える請求項１０記載の取引所システムの約定処理装置。
【請求項１３】
取引所システムの記憶装置あるいは売買注文端末側に格納されているエリア間およびエリア内の託送費用、エリア間およびエリア内の送電ロス率あるいはエリア補給料金をもとに取引参加者が売買注文端末から選択したエリア、売買価格を用いて、前記売買価格を各エリアの買い注文地点に換算した価格、あるいは各エリアの売り注文地点に換算した価格を売買注文端末に表示することを特徴とする取引所システムの約定処理装置。
【請求項１４】
各エリアの約定した最高の売り注文価格あるいは各エリアの約定した最安の買い注文価格を売買注文端末に表示する請求項１３記載の取引所システムの約定処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は取引所参加者から受け付けた商品の売買注文を取引所で社会利益を最大化するように制約・約定させる取引所システムの約定処理方法および約定処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力を売買する仕組みとして、中央給電連絡指令所の中で実施される「経済融通斡旋システム」による経済融通取引がある。この取引に参加者できるのは一般電気事業者、特定規模電気事業者（ＰＰＳ）である。
【０００３】
経済融通斡旋システムの約定方法は、電気事業連合会のＷｅｂページ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｅｐｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｒｉｅｆ／１４８／１４８＿０２０３．ｈｔｍｌ）や電力自由化について審議している総合資源エネルギー調査会の電気事業分科会の資料（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｏｌｉｃｙ／ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒ＿ｐａｒｔｉａｌｌｉｂｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ／ｂｕｎｋａｋａｉ／９ｔｈ／９ｔｈｓｉｒｙｏｕ３．ｐｄｆ）に公開されている。この方法では、送電ロス、連系線費用を考慮したとき、売り注文から買い注文の売買単価を引いた単価差が大きいもの同士を約定させるプロセスを、単価差がゼロ以上となるものがなくなるまで繰り返していた。
【０００４】
この方法は、約定相手を順次決めているだけで終了している。したがって、例えば、図４に示す例では単価差がもっとも大きいエリア２の売り注文Ｇ２とエリア１の買い注文Ｌ１を約定させる。次に単価差が大きいエリア１の売り注文Ｇ１とエリア２の買い注文Ｌ２を約定させる。
【０００５】
この２組の約定した売買注文では、エリア１とエリア２との間で正逆両方向の電力の流れが契約上存在するために、連系線を利用する振替料金の増大、連系線の送電ロスの増大および約定量の減少が生じ、取引参加者の費用が必要以上に増加することになる。
【０００６】
また、電力会社（一般電気事業者）は連系線に流れる電力を計画値となるように制御するため、上記のような従来手法による方法を用いた約定結果に基づいて作成した連系線潮流の計画値を設定すると物理的な送電ロスが増大することになる。
【０００７】
【非特許文献１】
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｅｐｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｒｉｅｆ／１４８／１４８＿０２０３．ｈｔｍｌ）
【非特許文献２】
（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｏｌｉｃｙ／ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒ＿
ｐａｒｔｉａｌｌｉｂｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ／ｂｕｎｋａｋａｉ／９ｔｈ／９ｔｈｓｉｒｙｏｕ３．ｐｄｆ）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
２００２年１２月２７日の総合資源エネルギー調査会の電気事業分科会の中間とりまとめにおいて、２００５年にも新たに卸売り電力の電力取引所が創設される方針が示された。電力取引の特徴として、発電所で発電した電力は送電ロスがあるため需要家に届く電力量は減少している。
【０００９】
また、発電地点から需要地点まで電力会社（一般電気事業者）の送電ネットワークを使用すると契約上の託送料金が必要となる。電力取引においては契約上のエリア内の地内送電ロス、託送料金（接続料金）やエリア間の系統を結ぶいわゆる連系線を通過するときの送電ロス、託送料金（振替料金）も、エリア毎、連系線毎に違う。
【００１０】
また、連系線に追加して電力を流せる空き容量には制限があるので、この制限以内にする必要がある。これまで述べてきたエリアは、現時点においては一般電気事業者が制御する電力系統の範囲のことであり、またエリア内の託送料金は取引所取引の外枠で課金されるため取引所では考慮する必要がない。
【００１１】
本発明の目的は、エリア間の送電線の空き容量を考慮して、約定したとき買い注文者が支払う上限金額（約定量×買い注文価格）から約定したとき売り注文者が受け取る下限金額（約定量×売り注文価格）と約定した売買注文の電力の受け渡しに伴う費用（送電ロス、託送料金）を差し引いた社会利益を最大化するように売買注文を約定させる取引所システムの約定処理方法および約定処理装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エリア間の送電線に流れる電力量はその送電線の空き容量以下、約定する売り注文総量は約定する買い注文総量に送電ロスを加えた値に等しいという需給バランス、約定する各売り注文の約定量はその売り注文の注文量以下および約定する各買い注文の約定量はその買い注文の注文量以下という制約条件と約定したとき買い注文者が支払う上限金額（約定量×買い注文価格）から約定したとき売り注文者が受け取る下限金額（約定量×売り注文価格）と約定した売買注文の電力の受け渡しに伴う費用（送電ロス、託送料金）を差し引いた社会利益を最大化すべき目的関数とした線形計画問題とし、線形計画問題を解く解法を用いた取引所システムの約定処理方法および約定処理装置により売買注文を約定させるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は電力取引所システムを含む全体構成を示すブロック図、図２は取引所システムの取引処理フロー、図３は、本発明の適用対象である取引所システムの約定処理装置１での取引所システムの約定処理計算フローである。
【００１５】
図１の電力取引所システムの約定処理装置１は、演算処理部２、入力装置３、表示装置４、記憶装置５、印字装置６からなる。演算処理部２は、約定処理条件の設定等を入力、選択するための入力装置３、約定結果や市場公開情報等を表示するための表示装置４、取引参加者から受け付けた注文（注文者名、注文量、注文価格等）、約定結果および過去の約定結果等を格納しておく記憶装置５および約定結果や市場公開情報等を印刷するための印字装置６と接続されている。
【００１６】
電力取引所システムの約定処理装置１は、ネットワーク７を介して、取引参加者からの売買注文を受けたり、電力取引所が公開する市場情報を提供するために取引参加者側にある複数の売買注文端末８−１、８−２と接続されている。
【００１７】
同様に、連系線の空き容量の連絡を受ける仲立機関１０と専用回線等のネットワークを介してつながっており、取引参加者が預けてある担保金金額の連絡を受ける金融機関１１とも専用回線等のネットワークを介してつながっている。
【００１８】
演算処理部２は、取引処理部２１、取引所設定部２２、クレジット計算部２３、注文受付部２４、約定処理部２５、料金計算部２６および市場公開部２７からなる。
【００１９】
次に処理フローについて図１、図２および図３を用いて説明する。まず、最初に約定処理装置１を起動する。あらかじめ設定した時刻になると、約定処理装置１は処理ステップＳ１０１（図２）を実行する。
【００２０】
処理ステップＳ１０１では取引処理部２１が取引所設定部２２に指令することにより、記憶装置５から取引所の諸条件を読み込んで、一旦表示装置４に表示して、確認あるいは設定変更等を実施した後、記憶装置５にこれらのデータを格納する。
【００２１】
諸条件には、取引所の基本ルール、電力取引所の開場、閉場時刻、金融機関１１との情報の授受時刻、仲立機関１０との情報の授受時刻、取引参加者が注文を出すときの売買単位（最小注文量の刻み）、単位電力量当たりの売買価格の呼び値の刻み（ここでは、売買価格あるいは価格とは単位電力量あたりの料金のこととする）、担保金額に応じた売買金額の総量を規制するためのクレジットの計算式、取引参加者、取引商品がある。取引所の基本ルールには、取引所での売買注文を約定させるとき以下のことをどうするかというルールである。
【００２２】
例えば、連系線の空き容量を制約として考慮するかどうか（あらかじめ連系線の使用容量を予約してあることを前提としたときは制約として考慮不要）、託送料金（接続料金、振替料金）を考慮するかどうか、考慮するならばその価格はいくらとしているか、地内送電ロス、エリア間の振替送電ロスを考慮するかどうか、考慮するならば各エリア、エリア間でいくらとしているか、送電ロス分、託送料金を考慮して注文価格を変換するかどうか、あるいは送電ロスにより減少する電力量を一般電気事業者が補給するかどうか、するときは各エリアでいくらであるか、等である。
【００２３】
また、託送料金、送電ロス率、補給料金はエリア別で異なるだけでなく、ルールによっては時間帯別となることもある。ここでは、必要に応じて、取引参加者の新規作成、削除あるいは取扱商品（電力商品の銘柄）の新規作成、削除を実施する。
【００２４】
取引に参加するのは、一般電気事業者（発電部門、営業部門、トレーダ部門）、特定規模電気事業者（ＰＰＳ）、発電事業者（ＩＰＰ、自家発電所有者等）、トレーダ（商社、金融機関等）等である。また、取扱商品としては、翌日の３０分あるいは１時間毎の電力、１ヶ月間、３ヶ月間、年間等の中長期間のピーク電力、ベース電力等のあらかじめ決めておいた規格化されている電力商品である。
【００２５】
処理ステップＳ１０２のクレジット計算では、約定処理装置１の取引処理部２１はクレジット計算部２３に指令してクレジットを計算する。クレジット計算部２３は記憶装置５に格納してある金融機関１１との情報の授受の時刻を読み込んで、この設定してある時刻になると、取引処理部２１を介して金融機関１１のデータベースから取引参加者の口座の担保金額を確認し、本日の各取引参加者の売買金額上限となるクレジットを計算する。
【００２６】
計算したクレジットを記憶装置５に格納する。処理ステップＳ１０３の連系線空き容量受信では約定処理装置１の取引処理部２１はエリア間の送電線の空き容量を仲立機関１０のデータベースから読み込み、各送電線の空き容量を記憶装置５に格納する。
【００２７】
ここで、エリアとは現状では各一般電気事業者がコントロールする電力系統の範囲で、たとえば、電力会社である。エリアは電力取引所で扱う地内の接続料金が同一金額、エリアをまたがって電力を送るとき託送料金が必要（振替料金）、地内の送電ロス（送電損失）が同一、エリアをまたがって電力を送るとき送電ロスが必要（振替送電損失）あるいはエリアをまたがって電力を送るときの電力量の制約の考慮が必要、という要件の少なくとも１つを取引所の売買注文を約定させるときに考慮するものをエリアとする。このため、将来的には現状よりエリアが分割されて増加あるいは統合されて減少することがありうる。エリア間を結ぶ送電線を連系線と呼ぶこととする。
【００２８】
処理ステップＳ１０４の売買注文受付では、取引参加者の売買注文端末８−１，８−２からの売買注文をネットワーク７を介して、約定処理装置１で受け付けて、格納する。売買注文端末８−１，８−２では図５に示すように、取引参加者のユーザ名称、エリア名称およびクレジット残は約定処理装置１が売買注文端末番号を認識して、前記取引参加者用のデータを送信したものを表示したものであり、売買注文の入力画面のフォーマットも約定処理装置１が送信したものである。
取引参加者はトグルスイッチにより売り注文か買い注文かの選択をし、商品名称をプルダウンメニュー等で選択し、注文量および価格を入力する。入力が終わった後、送信ボタンをクリックすることにより、約定処理装置１に注文が送信されることになる。
送信された注文の受付有効期間は取引所が開場している期間で、開場時刻から閉場時刻までであり、それ以外の時刻に注文を出しても、約定処理装置１はその注文を受け付けない。
【００２９】
取引所の開場、閉場は注文受付部２４が取引処理部２５を介して、記憶装置５から取引所の開場、閉場時刻を読み込んで、その時刻になると自動的に取引所が開場し、同様に自動的に閉場する。取引所に送られる売買注文には、注文者、エリア、商品名、注文量、注文価格、注文の種類（売りまたは買い）等が含まれている。
【００３０】
取引参加者からの注文を約定処理装置１で受け付けると、その取引参加者のクレジットを記憶装置５から呼び込み、クレジット範囲内であるかどうかチェックし、範囲内であれば約定処理装置１は注文を受け付けたことをネットワーク７を介して、その注文を出した取引参加者の売買注文端末８−１，８−２に受け付けたというメッセージを送る。
【００３１】
このメッセージには取引参加者が自分が出した注文を確認できるように、取引参加者が送った売買注文の情報と注文受付番号、および残りのクレジットが含まれる。クレジットが不足する場合は、クレジットが不足していることと注文は受け付けられなかったというメッセージをその注文を出した取引参加者の売買注文端末８−１，８−２に送る。
【００３２】
注文を受け付けると、その取引参加者のクレジットを注文量と注文価格に応じて減少させる。取引所が開場中ならば取引参加者が必要に応じて、すでに出した注文の削除、変更を受け付ける。削除、変更した場合は、約定処理装置１はそれに応じて変更、削除したことおよび修正したクレジットをその取引参加者の売買注文端末８−１，８−２に送る。以上の処理で、売買注文を約定させるためのデータ、情報がそろったことになる。
【００３３】
次に、処理ステップＳ１０５約定計算では、約定処理部２５が取引処理部２１を介して、記憶装置５にある取引参加者から受け付けた有効注文（削除されず、修正され場合は修正後の注文）、取引所のルール等を使って、公平で社会利益を最大化するように注文の約定処理を行い、約定処理の結果を記憶装置５に格納する。
【００３４】
処理ステップＳ１０５の約定処理を詳細にした図３に示すフローを用いて、処理ステップＳ１０５の約定処理を説明する。処理ステップＳ２０１の有効データの取り込みでは、記憶装置５にある有効な注文データを約定処理部２５に取り込む。
【００３５】
処理ステップＳ２０２の計算条件の読み込みと設定では、記憶装置５から約定処理部２５に取引参加者が注文を出すときの売買単位、単位電力量当たりの売買価格の呼び値の刻み、託送料金と送電ロス率、一般電気事業者による補給する方法かどうか、あるいは受け渡し費用を売り注文の価格に組み込むか受け渡し費用を買い注文の価格に組み込むか等の取引所の基本ルールを読み込む。
【００３６】
また、線形計画問題に定式化して問題を解きやすいように、図６で設定した条件を利用する。受け付けた売買注文が取引所で約定するかどうか決めるとき使用する注文を集約する条件を図６のように画面表示して、必要に応じて変更する。
【００３７】
処理ステップＳ２０３の前処理では図６で設定した値を線形計画問題に定式化し、使用するために、注文の集約、売買注文価格の一時的な修正を行う。図６のエリア１の買い注文が価格１５円／ｋＷｈとなっているのは、エリア１での１５円／ｋＷｈ以上の買い注文価格の買い注文を１つに集約した買い注文とする。
【００３８】
この集約した買い注文には、合計の買い注文量と買い注文価格１５円／ｋＷｈとする。集約した買い注文には、元になった各々の買い注文の情報が含まれている。逆に、図６のエリア１の売り注文が価格６円／ｋＷｈとなっているのは、エリア１での６円／ｋＷｈ以下の売り注文価格の売り注文を１つに集約した売り注文とする。
【００３９】
この集約した売り注文には、合計の売り注文量と売り注文価格６円／ｋＷｈとする。集約した売り注文には、元になった各々の売り注文の情報が含まれている。これらの値は前日等の至近の取引所で約定した売り注文価格、買い注文価格を参考にして、取引所の運営者が値を設定する。売り注文と買い注文の価格が同一の注文価値（売り注文か買い注文の一方を相手の地点に受け渡すときの価格に換算した価格）のとき、両者が約定するようにするために設定する。社会利益（Ｓｏｃｉａｌ  Ｂｅｎｅｆｉｔ）としては、同一価値の売買注文を約定させたほうが、約定量が増加して、希望の価格以上で売ることができる、希望の価格以下で買うことができるという取引参加者が増えることになる。
処理ステップＳ２０４の約定候補の決定では取引所で約定する注文の候補を決定する。この処理では、注文価格、注文量、連系線の空き容量を考慮して、電力系統の運用制約を守り、取引参加者が出した注文条件を満たす注文候補を決定する。ここでは、どの売り注文とどの買い注文を付け合わせるかは決めない。
【００４０】
また、同一価値の注文（証券の同一注文に相当）のうち、一部しか約定しないケースがあり得るので約定候補としている。東京証券取引所の開場、閉場時の板寄せ方式による約定については、時間優先ではなく、価格優先となる。この証券取引所での約定価格で満足する売り注文量と買い注文量が一致しないときは、「同一注文」と見なされ、売り注文量と買い注文量で多い方の注文のどれに配分するかを決める必要がある。
【００４１】
取引参加者が出した注文条件とは、図５の例では、価格１０．０２円／ｋＷｈ以下で最大１００ｋＷｈ買いたいと言うことである。例えば、９．８０円／ｋＷｈの価格で約定するならば、注文した取引参加者は満足することになる。取引所の約定ルールにより、線形計画問題への定式化が異なる。
【００４２】
しかし、一般的に、電力取引所では送電ロス電力量、託送料金は電力量に比例するようにしているので、電力系統の制約、売買注文の制約を考慮して売買注文を約定させる問題は線形計画問題に定式化できる。このときの目的関数は社会利益の最大化となる。
【００４３】
ここでの社会利益は、約定した買い注文者が最大で支払う金額から約定した売り注文者が受け取る金額を引いた金額を最大化することである。これは、買い注文の価格から受け渡し費用を考慮して変換した売り注文の価格を引いた単価差が大きいものから順に取引所で約定させ、単価差がプラスの間だけ繰り返すことに相当する。但し、受け渡し費用として、地点による送電ロス、託送料金があるため、約定の順序により送電ロス、託送料金が増大してしまうことがある。
【００４４】
まず、約定のルールとして、電気事業分科会の中間とりまとめで出ている案とした場合について、定式化する。送電ロスはエリアの代表電気事業者（現状では一般電気事業者）が、随時補給していくものとする。
【００４５】
図７に示す２つのエリアからなる電力系統があり、図８に示すように各エリアから売り注文（注文量Ｇ１、価格Ｐ１）と買い注文（注文量Ｇ２、価格Ｐ２）がそれぞれ１つずつ出されている例で説明する。図８に示すようにエリア１での補給料金（単価）はＱ１、エリア２ではＱ２とする。
【００４６】
図９に示すように送電損失係数をαｉｊ（エリアｉからエリアｊ方向への損失係数、損失係数は方向により相違）、振替料金をβとする。現状では実際に需要家が使用した電力量に応じて課金される仕組みとなっているので、ここでは地内の託送料金は取引所では考慮しないものとする。
【００４７】
図１０に示すように売り注文Ｇ１のうちエリア１でＧ１１、エリア２でＧ２１約定し、売り注文Ｇ２のうちエリア１でＧ２１、エリア２でＧ２２約定するものとする。また、エリア１とエリア２の間の連系線の空き容量はエリア１からエリア２へはｆ１２ｍａｘ、エリア２からエリア１へは（−ｆ２１ｍｉｎ）とする。
【００４８】
エリア１，エリア２でのそれぞれの売り注文量は（式１−１、１−２）のようにエリア１で約定した量Ｇｉ１、エリア２で約定した量Ｇｉ２および約定しなかった量Ｇｉ０の和となる。各量Ｇｉｊは正の値となることから（式２）を満たす。
【００４９】
【数１】
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【００５０】
各エリアの需給バランスは一致するので（式３−１、３−２）を満たす。ここで、ｒｉはエリアｉで約定した買い注文量である。送電ロス分は一般電気事業者が補給するので、売り注文の約定量と買い注文の約定量は一致する。約定した買い注文量はもとの買い注文量以下であるので、（式４）を満たす。
【００５１】
【数２】
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【００５２】
エリア１の売り注文Ｇ１の価格を送電ロスによる補給料金、振替料金を考慮して買い注文地点での価格に換算する。売り注文Ｇ１のエリア１での換算価格をＰ１１、エリア２での換算価格をＰ１２とし、売り注文Ｇ２のエリア１での換算価格をＰ２１、エリア２での換算価格をＰ２２とする。このときの、換算価格の式を（式５−１〜５−４）に示す。
【００５３】
例えば、（式５−１）の右辺の第１項は売り注文者が受け取る金額で、第２項は送電ロス分（α１１×Ｇ１１）を補給するときの金額であり、左辺は買い注文者が少なくとも支払うべき金額に相当する。
【００５４】
同様に、（式５−２）は連系線の振替料金が必要となり、右辺の第１項は売り注文者が受け取る金額で、第３項は地内の送電ロス分（α１２×Ｇ１２）を補給するときの金額であり、第２項は第３項での補給によりエリア１からエリア２へは送電ロス無しの電力量Ｇ１２が送られるときのエリア１で振替料金の金額で、第４項はエリア２での送電ロス分の補給金額であり、左辺は買い注文者が少なくとも支払うべき金額に相当する。（式５−３）、（式５−４）も同様である。
【００５５】
【数３】
2004272441.tif 000005
【００５６】
（式５−１〜５−４）の両辺を各約定量Ｇｉｊで割ると、（式６−１〜６−４）に示すように買い地点に換算した単価が計算できる。
【００５７】
【数４】
2004272441.tif 000006
【００５８】
約定する売買注文による連系線潮流は、（式７）となり、連系線空き容量制約から（式８）を満たす必要がある。一般電気事業者が振替の送電ロス分を補給するので、エリア１の売り注文がエリア２で約定する量そのものがエリア１からエリア２へ流れ、エリア２の売り注文がエリア１で約定する量そのものがエリア２からエリア１へ流れる。両者を差し引いたものが、この連系線に流れる潮流となる。
【００５９】
【数５】
2004272441.tif 000007
最大化する目的関数Ｓは（式９−１）となる。右辺の第１項、第３項は買い注文者が最大で支払っても満足する金額、第２項、第４項は売り注文者が最小受け取って満足する金額を表している。（式９−２）は式（９−１）に（式３−１、３−２）を代入したときで、（式９−４）は更に（式６−１〜６−４）を代入したときである。
【００６０】
ここで、（式９−４）に着目すると、売り注文と買い注文が約定するためには、カッコの中が正の値あるいはゼロであればよい。カッコ内が正となる売買注文であれば、目的関数は増大するので約定する結果が得られる。しかし、カッコ内がゼロのときは、目的関数が増加することはないので、このときの売買注文が必ずしも約定するとは限らない。
【００６１】
【数６】
2004272441.tif 000008
【００６２】
以上のように、制約条件および目的関数とも線形であるので、線形計画問題を解く方法、例えば線形計画法を適用することにより、目的関数Ｓを最大化する最適解を求めることができる。ここで求まるのは、各売り注文がそれぞれのエリアでどれだけ売れるかという、変数Ｇｉｊである。
【００６３】
一般に線形計画法は目的関数を最小化する問題に適用するので、（式８）にマイナスを付けて、最小化問題とすればよい。この結果、各売買注文のうち取引所と約定可能な各売買注文の約定量が決まる。以上で処理ステップＳ２０４が終了する。
【００６４】
上記では、送電ロス分を一般電気事業者が補給するときのルールでの定式化を示した。約定した売り注文の電力量が買い注文の地点に届くまでには、その電力量は減少し、その分は換算した売り注文の単価は高くなり、更に振替料金が加わることにより売り注文の単価は高くなる。
【００６５】
但し、一般電気事業者が補給するときは、取引上の電力量は授受で一致するが、補給により換算した売り注文の価格は上昇するので、ルールが違っても、基本的な考え方は同じである。このルールでの定式化をする。電力系統のエリア、売買注文、送電損失および各注文の約定量は既に示した図７から図１０と同じとする。
【００６６】
エリア１，エリア２でのそれぞれの売り注文量は（式１−１、１−２）と同様で、（式１１）のようにエリア１で約定した量Ｇｉ１、エリア２で約定した量Ｇｉ２および約定しなかった量Ｇｉ０の和となる。各量Ｇｉｊは正の値となることから（式２）を満たす。
【００６７】
【数７】
2004272441.tif 000009
【００６８】
送電ロスを考慮すると、売り注文で電力量Ｇ１１が売れても、買い注文の地点ではそれぞれ、地内ロス、振替ロス分だけ減少した電力量が届くことになる。
【００６９】
【数８】
2004272441.tif 000010
【００７０】
エリア１で約定した買い注文の電力量ｒ１とエリア２で約定した買い注文の電力量ｒ２は（式１４−１，１４−２）を満たす。約定量は注文量以下のため、（式１５）を満たす。
【００７１】
【数９】
2004272441.tif 000011
【００７２】
買い地点に換算した売り注文の価格は（式１６−１、１６−２）となる。（式１６−１）は左辺の売り地点での収入と右辺の買い地点での収入が等しくなるように、売り注文の価格を買い地点での価格Ｐ１１に換算している。（式１６−２）は売り注文の価格を振替料金も考慮して買い地点での価格Ｐ１２に換算している。（式１６−３）、（式１６−４）も同様に変換している。
【００７３】
【数１０】
2004272441.tif 000012
【００７４】
（式１７）は連系線を通る電力量を示しているが、（式７）と比べると振替送電ロス分だけ、連系線を通る電力量が減少している。
【００７５】
【数１１】
2004272441.tif 000013
【００７６】
目的関数は下記の（式１９）となり、（式８）と同じである。
【００７７】
【数１２】
2004272441.tif 000014
【００７８】
以上のように、制約条件および目的関数とも線形であるので、線形計画法等を適用することにより、目的関数Ｓを最大化する最適解を求めることができる。ここで求まるのは、各売り注文がそれぞれのエリアでどれだけ売れるかという、変数Ｇｉｊである。一般に線形計画法は目的関数を最小化する問題に適用するので、（式８）にマイナスを付けて、最小化問題とすればよい。この結果、各売買注文のうち取引所と約定可能な各売買注文の約定量が決まる。
【００７９】
以上でルールが異なるときの処理ステップＳ２０４が終了する。これらのルールは処理ステップＳ１０１の取引所の諸条件設定のところで決められており、ここで決められたルールの方を用いて上記の定式化を実施して、問題を解くことになる。
【００８０】
次に、処理ステップＳ２０５は同一注文があるかどうかをチェックして、ある場合はどれが同一注文かを決定する。ここで、同一注文とは、処理ステップＳ２０４の約定候補の決定処理で売り注文をあるエリアの地点での買い注文の価格に換算したとき、同一の価格であるにもかかわらず約定候補となっているものと、約定候補となっていないものがあるならば、この約定していない売り注文も約定候補とする。
【００８１】
このように売り注文間の競争で選ばれなかった注文を救済するものと、買い注文を救済するものがある。但し、換算した価格が同一であっても、連系線潮流の空き容量が不足したため、選ばれなかったものは除く必要がある。図１１に売り注文間の競争の例を示す。
【００８２】
ここでは、分かりやすくするため、連系線の振替料金を１円／ｋＷｈとし、送電ロスはないものとしている。注文量は書いていないがここでは、４つの注文とも１単位の注文量とする。処理２０４により、１０円／ｋＷｈ  の売り注文Ｇ１と１１円／ｋＷｈの買い注文Ｌ１が約定候補となったとする。このときの目的関数Ｓの値は１円（＝１１×１−１０×１）となる。
【００８３】
しかし、９円／ｋＷｈの売り注文Ｇ２と１１円／ｋＷｈの買い注文Ｌ１が約定しても、目的関数Ｓの値は１円（＝１１×１−９×１−１×１）となり、売り注文Ｇ１が約定したときと同じ値になる。このような、同一注文があるかどうかをチェックするために、各エリアでそれぞれ約定した最高の売り注文、約定しなかった最安の売り注文、約定した最安の買い注文、約定しなかった最高の買い注文のみを抽出する。
【００８４】
売り注文間の競争をチェックするために、抽出した中の１つの約定した売り注文と約定しなかった全ての売り注文を対象にして、あるエリア地点における買い注文価格に換算する。この換算した価格が約定した注文の価格と一致するものがあれば、その一致した注文は約定候補となる。あるいは換算した価格と換算したエリア１つの約定した買い注文との単価差を求めて、約定した買い注文と同じ単価差のものがあればその注文は約定候補となる。
【００８５】
図１２には図１１の売買注文があった時の例を示している。買い注文のエリアの下に書いてある数値が買い注文価格、売り注文のエリアの右に書いてある数値が売り注文価格であり、その内側に書いてある数値が、単価差である。エリア１の売買注文が仮約定していたときに、約定している売買注文の単価差は１であるが、同様にエリア１の買い注文とエリア２の売り注文の単価差も１であることがわかる。単価差が等しいことから、約定しなかった売り注文も約定候補であることが分かる。
【００８６】
ここで、線形計画法で解いたとき、エリア１、エリア２で他の約定する売買注文があり、このときの連系線潮流がエリア１からエリア２の方向とし、エリア１からエリア２の潮流方向のとき振替送電ロスが生じるとする。
【００８７】
このとき、売り注文Ｇ１と買い注文Ｌ１が約定候補となっているならば、売り注文Ｇ２と買い注文Ｌ１との単価差が同じになったとしても、売り注文Ｇ２は約定候補にならない。
【００８８】
なぜならば、振替ロスは潮流量に比例するため、エリア１からエリア２の方向に電力潮流が流れているならば、売り注文Ｇ２と買い注文Ｌ１が約定候補となると、元の振替ロスを減少できることになる。
【００８９】
したがって、最適解が求められているならば、単価差が同一で送電ロスが減少する解が存在するならば、そちらの解が求まっているはずであり、この解を求めていないと言うことは、エリア１では売り注文２は約定候補としてはいけないと言うことである。すなわち、この組み合わせをすると、目的関数が悪化するということになる。
【００９０】
同様に、連系線の空き容量を超えた潮流となるならば、エリア１ではその売り注文は約定する売り注文候補とすることはできない。次に買い注文側で競争するときの例を図１３、図１４に示す。エリア１の売り注文Ｇ１とエリア１の買い注文Ｌ１が約定候補となっているが、単価差を計算すると図１４より、エリア１の買い注文とエリア２の売り注文との単価差と同じになっている。
【００９１】
すなわち、単価差からすると買い注文Ｌ２も約定候補となる。売り注文側の競争の例と同じく、最終的にエリア２で買い注文Ｌ２が約定候補となるかどうかは、振替送電ロスの減少がないこと、および連系線の空き容量を超えた潮流となるならば、エリア２ではその買い注文は約定候補とすることはできない。以上により、追加する約定候補を決めることができる。
【００９２】
次に、処理ステップＳ２０６で同一注文の配分処理を行う。各エリアで売り注文の約定候補のうち２番目に高い注文以下の注文は約定が確定する。同様に各エリアの買い注文の約定候補の内２番目に安い注文以上の注文は約定が確定する。次に、同一注文となる注文については、取引所ルールに基づいて、どの注文を約定させるかを決める。
【００９３】
各エリアで同一注文があり、潮流制約のために全ての同一注文が約定しない、約定相手の注文量が上限になってしまい、どの注文を約定させるかの配分のルールが必要となる。この配分のルールの例として、そのエリアで約定できる同一注文の量と同一注文の量に比例して総量が約定できる同一注文の量となるようにする方法が考えられる。
【００９４】
処理ステップＳ２０７では、処理ステップＳ２０４で決定した売買約定候補と処理ステップＳ２０７の同一注文から配分した約定量を用いて、各注文の約定量を決めることができる。
【００９５】
処理ステップＳ２０８では、精算価格を決定する。隣接エリアから流入する電力は隣接の約定した最高の売り注文価格の電力が流入していると考える。以下では約定した注文の価格のみを使用して計算する。
【００９６】
エリアの最高の売り注文価格および隣接エリアからの流入したときはその隣接エリアの最高の売り注文価格（流入するエリアの価格に換算したもの）でもっとも高い価格がそのエリアにおける取引所と精算するときの最安の精算価格となる。同様に、エリアの最安の買い注文価格が取引所との最安の精算価格となる。
【００９７】
エリア毎に取引所と売り注文との精算価格、取引所と買い注文との精算価格を決めるものとする。このとき、各エリアの売り注文の最安精算価格とそのエリアの買い注文の最高精算価格（売り注文地点に換算した価格とする）の間であればよいので、例えば両者の中間となるように決める。以上により、各エリアの売り注文の約定価格と買い注文の約定価格が決まる。
【００９８】
以上の約定処理で計算した約定した注文とその約定量、およびエリア毎の売り注文の最安精算価格、買い注文の最高精算価格、各エリア毎の約定した売り注文の約定価格と買い注文の約定価格、各連系線の潮流、各エリアの同一注文量とその内の約定量、各エリアの約定した最高売り注文価格、約定しなかった最安の売り注文価格、各エリアの約定した最安の買い注文価格、約定しなかった最安の売り注文価格の約定結果等に関する情報を記憶装置５に格納する。
【００９９】
処理ステップＳ１０５の料金計算では、料金計算部２５は記憶装置５から各注文に対して約定価格と約定量の情報を読み込んで、各注文の精算料金を計算する。この精算料金を取引参加者毎に集計する。最終的には、１日の中で売買が成立した商品全体の精算料金を計算する。この各計算結果を記憶装置５に格納する。
【０１００】
処理ステップＳ１０７では約定結果の配布、市場情報の作成、表示を市場公開部２７により実行して、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９および図２０を表示装置４に表示する。約定した注文を出した取引参加者に約定量および約定価格を取引処理部２１、ネットワーク７を介して、売買注文端末８−１，８−２に配布する。
【０１０１】
図１５はエリア毎の約定する最高の買い注文価格、エリア毎の約定しなかった最安の買い注文価格、エリア毎の約定する最安の売り注文価格、エリア毎の約定しなかった最高の売り注文価格、エリア毎の取引所と買い注文との精算価格（ＭＣＰ）、エリア毎の取引所と売り注文との精算価格（ＭＣＰ）の表示画面例である。
【０１０２】
図１６はエリア毎の約定した買い注文の総約定量、エリア毎の約定した売り注文の総約定量、エリア毎の約定しなかった買い注文の総約定量、エリア毎の約定しなかった売り注文の総約定量の表示画面例である。
【０１０３】
図１７はエリア毎の約定すべき買い注文価格であったが選ばれなかったため約定しなかった買い注文の総注文量と同一注文で約定した総量、エリア毎の約定すべき売り注文価格であったが選ばれなかったため約定しなかった売り注文の総注文量と同一注文で約定した総量の表示画面例である。図１８はエリア間の送電線空き容量、エリア間の送電線使用量の表示画面例である。
【０１０４】
また、ネットワーク７を介して売買注文端末８−１，８−２からの約定結果の問い合わせに対して問い合わせた取引参加者の各売買注文が約定したかどうか、約定した場合はその約定価格を返す。
【０１０５】
また、取引参加者は売買注文端末８−１，８−２から売買注文価格を入力し、エリアを指定して、計算ボタンをクリックすると、その注文価格が約定できたかどうかを判断できるように、入力した売買注文価格を託送料金、送電ロス率を考慮して各エリアの買い価格、売り価格に換算した結果および各エリアでの約定した最高の売り注文価格、各エリアでの約定した最安の買い注文価格を図１９に示す画面表示を売買注文端末８−１，８−２に表示できるようにする。これにより、取引参加者の注文した価格が約定できないことを確認できる。
【０１０６】
取引参加者が取引所閉場前に上記の問い合わせをしてきたときは、各エリアでの約定した最高の売り注文価格、各エリアでの約定した最安の買い注文価格に値を入れない状態で結果を返す。
【０１０７】
また、取引参加者の注文した価格の方がより安い売り注文価格あるいはより高い買い注文価格であるのに約定していないならば、その理由は連系線の空き容量の制約によるものであるので、図１８の連系線空き容量と使用量をもとに、約定すべきエリアまでの連系線空き容量に余裕がないことが分かる。同一注文のときは、同一注文となった取引参加者毎の注文量と約定量を図２０のように表示する。
【０１０８】
以上により、取引所システムの約定処理を終了する。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、取引所で受け付けた売買注文を線形計画問題に定式化して、社会利益最大化となるように約定する注文候補を決定するとともに、同一価値の注文の有無を確認し、この注文を考慮した最終的な約定を決定することにより、送電ロスを少なくでき、取引参加者の支出となる振替料金を少なくし、かつ、約定量を最大化する売買注文の約定量および約定価格を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】取引所システムの約定処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】取引所システムの取引所処理フローを示す。
【図３】取引所システムの約定処理フローを示す。
【図４】約定方法の従来例を示す図である。
【図５】売買注文の入力画面の例を示す図である。
【図６】売買注文の集約条件設定画面の例を示す図である。
【図７】２つのエリアからなる電力系統の例を示す図である。
【図８】売買注文と補給料金の例を示す図である。
【図９】送電損失、振替料金の係数の例を示す図である。
【図１０】エリア１、エリア２で約定する売り注文の約定量の例を示す図である。
【図１１】同一注文となる例を示す図である。
【図１２】同一注文の単価差計算結果画面の例を示す図である。
【図１３】買い注文側で競合例を示す図である。
【図１４】同一注文の単価差計算結果画面の例を示す図である。
【図１５】画面例を示す図である。
【図１６】画面例を示す図である。
【図１７】画面例を示す図である。
【図１８】画面例を示す図である。
【図１９】画面例を示す図である。
【図２０】画面例を示す図である。
【符号の説明】
１…取引所システムの約定処理装置、２…演算処理部、３…入力装置、４…表示装置、５…記憶装置、６…印字装置、７…ネットワーク、８…売買注文端末、１０…仲立機関、１１・…金融機関。
【図１】
2004272441.tif 000015
【図２】
2004272441.tif 000016
【図３】
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【図４】
2004272441.tif 000018
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004272441.tif 000021
【図８】
2004272441.tif 000022
【図９】
2004272441.tif 000023
【図１０】
2004272441.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
2004272441.tif 000026
【図１３】
2004272441.tif 000027
【図１４】
2004272441.tif 000028
【図１５】
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【図１６】
2004272441.tif 000030
【図１７】
2004272441.tif 000031
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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