(57)【要約】【課題】  発電事業者の効用を最大にするために、不確定要因による発電事業者の収益への影響度について定量的に把握し、収益とリスクのトレードオフ関係を定量的に把握可能な電力取引の決定方法を提供すること。【解決手段】  情報格納手段を有するコンピュータが、需要家の電力需要特性に関する情報を格納する手順と、事業収益に関する情報を格納する手順と、収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を取得する手順と、電力供給に関する制約条件を取得する手順と、リスクおよび収益に関する項を含んだ効用関数を、格納された情報ならびに指標値に基づいて効用関数を定式化し、効用関数を最大にする需要家ポートフォリオを、制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する手順と、導出された最適な需要家ポートフォリオを出力する手順とから構成される電力取引決定方法を課題の解決手段とする。【選択図】      図１
2005176495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを、情報格納手段を有するコンピュータを用いて決定する電力取引決定方法であって、
前記コンピュータが、
ａ）需要家の電力需要特性に関する情報を前記情報格納手段に格納する手順と、
ｂ）事業収益に関する情報を前記情報格納手段に格納する手順と、
ｃ）収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を取得する手順と、
ｄ）電力供給に関する制約条件を取得する手順と、
ｅ）リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記情報格納手段に格納された需要家の電力需要特性に関する情報および事業収益に関する情報ならびに前記手順ｃ）で取得した指標値に基づいて前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記手順ｄ）で取得した制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する手順と、
ｆ）前記手順ｅ）において導出した最適な需要家ポートフォリオを出力する手順とから構成されること、
を特徴とする電力取引決定方法。
【請求項２】
前記需要家の電力需要特性に関する情報には、複数の需要家の電力需要量の予測値および電力需要量の予測値の変動量に関するデータを含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の電力取引決定方法。
【請求項３】
前記電力供給に関する制約条件は、需要家への供給電力の配分比率に関する制約条件であること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力取引決定方法。
【請求項４】
前記電力供給に関する制約条件は、時間ごとの電力供給量に関する制約条件であること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電力取引決定方法。
【請求項５】
前記効用関数に含まれる収益に関する項は、
需要家から得る収入と、発電事業者の発電機の出力費用の差によって定義すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力取引決定方法。
【請求項６】
前記効用関数に含まれる収益に関する項は、
需要家から得る収入と、発電事業者または他の電源からの電力の調達費用との差によって定義すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力取引決定方法。
【請求項７】
前記効用関数に含まれるリスクに関する項は、
需要家から得る収入、発電事業者または他の電源からの調達費用、電気事業者による発電機の出力費用の中で、少なくとも一つ以上の項目の変動量によって定義すること、
を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の電力取引決定方法。
【請求項８】
電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを決定する電力取引決定装置であって、
複数の需要家の電力需要特性に関するデータを格納する需要家データ格納手段と、
電力事業の収益に関するデータを格納する事業者データ格納手段と、
収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を入力する効用パラメータ入力手段と、
電力供給に関する制約条件を入力する制約パラメータ入力手段と、
リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記需要家データ格納手段および前記事業者データ格納手段に格納されたデータならびに前記効用パラメータ入力手段で入力された指標値に基づいて、前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記電力供給に関する制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する最適需要家ポートフォリオ導出手段と、
前記最適需要家ポートフォリオ導出手段において導出した需要家ポートフォリオを出力する需要家ポートフォリオ出力手段と、
から構成されることを特徴とする電力取引決定装置。
【請求項９】
前記需要家データ格納手段には、複数の需要家の電力需要量の予測値および電力需要量の予測値の変動量に関するデータを格納すること、
を特徴とする請求項８に記載の電力取引決定装置。
【請求項１０】
前記制約パラメータ入力手段において、前記制約条件として需要家への配分比率に関する制約を入力すること、
を特徴とする請求項８または請求項９に記載の電力取引決定装置。
【請求項１１】
前記制約パラメータ入力手段において、前記制約条件として時間ごとの電力供給量に関する制約を入力すること、
を特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電力取引決定装置。
【請求項１２】
前記最適需要家ポートフォリオ導出手段は、
前記効用関数を、前記需要家データ格納手段および前記事業者データ格納手段に格納されたデータと、前記効用パラメータ入力手段で入力された指標値とに基づいて、リスクと収益に関する項を含んで定式化し、
前記制約パラメータ入力手段で入力された制約条件の元で、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを導出すること、
を特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電力取引決定装置。
【請求項１３】
前記効用関数に含まれる収益に関する項は、
需要家から得る収入と、発電事業者の発電機の出力費用の差によって定義すること、
を特徴とする請求項１２に記載の電力取引決定装置。
【請求項１４】
前記効用関数に含まれる収益に関する項は、
需要家から得る収入と、発電事業者または他の電源からの電力の調達費用との差によって定義すること、
を特徴とする請求項１２に記載の電力取引決定装置。
【請求項１５】
前記効用関数に含まれるリスクに関する項は、
需要家から得る収入、発電事業者または他の電源からの調達費用、電気事業者による発電機の出力費用の中で、少なくとも一つ以上の項目の変動量によって定義すること、
を特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の電力取引決定装置。
【請求項１６】
前記需要家ポートフォリオ出力手段は、前記電力取引決定装置とネットワークを介して接続された、端末装置に前記需要家ポートフォリオを送信すること、
を特徴とする請求項８ないし請求項１５のいずれか１項に記載の電力取引決定装置。
【請求項１７】
電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを決定する電力取引決定装置を、コンピュータで実現させるための電力取引決定プログラムであって、
コンピュータを、
複数の需要家の電力需要特性に関する情報を情報格納手段に格納する手段、
電力事業の収益に関する情報を前記情報格納手段に格納する手段、
収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を入力する効用パラメータ入力手段、
電力供給に関する制約条件を入力する制約パラメータ入力手段、
リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記情報格納手段に格納された前記複数の需要家の電力需要特性に関する情報および電力事業の収益に関する情報ならびに前記効用パラメータ入力手段で入力された指標値に基づいて、前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記電力供給に関する制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する最適需要家ポートフォリオ導出手段、
前記最適需要家ポートフォリオ導出手段において導出した需要家ポートフォリオを出力する需要家ポートフォリオ出力手段、
として機能させるための電力取引決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を供給する複数の需要家の中から、所定の制約条件の元で、電気事業者の効用を最大にするように、最適な電力を供給する需要家と需要家への配分比率とを決定できる電力取引決定方法、その装置およびそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気事業者は、電力取引による収益を最大化するために、収益に影響するパラメータを正確に予測する必要がある。具体的には、電力の供給を受けている複数の需要家の需要特性、発電機による発電費用あるいはバックアップ電源などの電源からの調達による電力調達費用、すなわち電力調達に影響を及ぼすこれらのパラメータを正確に予測する必要がある。
【０００３】
これらのパラメータは、必ずしも必然的に定まるものではなく、将来時点における不確定な事象によって変動するものである。例えば、需要家として、一般家庭を対象とする場合、気温および季節によって、空調機あるいは暖房機向けの電力の需要量が増減することが考えられる。また、発電費用に関しては、為替相場の動向および原油供給先の政情などによる燃料価格の変動が、影響すると考えられる。しかし、電気事業者にとって、将来時点における気温あるいは燃料価格の推移を把握するのは容易ではない。
【０００４】
そこで、電力取引による収益を予測するために、過去の統計に基づく気温と電力需要量との関係、燃料価格と電力調達費用との関係などを元にして、電力小売の運用損益および運用リスクシミュレーションを行う方法が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、電力の予測価格を算出して入札先市場を決定し、発電所の運転状態を場合分けして最適な運転計画を算出し、最大の利益を算出する発電設備の最適運転計画算出方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−７０１６４号公報（段落００１４〜００１６、図１）
【特許文献２】特開２００１−８６６４５号公報（段落００１９〜００３６、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の電力小売用シュミレーションシステムは、どのように、運用損益や運用リスクを算出するのか不明であり、特許文献２に開示された従来技術のシミュレーションによる方法は、発電事業者の収益に影響する将来の不確定要因は反映しているものの、不確定要因による発電事業者の収益への影響の度合いを定量的に把握することができなかった。また、一般に発電事業者の収益とリスクとが、トレードオフ関係にある場合、これらのトレードオフ関係を定量的に把握することも困難であった。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、不確定要因によって発電事業者の収益が変動する場合においては、発電事業者の効用を最大にするために、不確定要因による発電事業者の収益への影響度について定量的に把握し、さらに収益とリスクのトレードオフ関係を定量的に把握可能な電力取引の決定方法を構築することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するために成された、本発明は、電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを、情報格納手段を有するコンピュータを用いて決定する電力取引決定方法であって、前記コンピュータが、ａ）需要家の電力需要特性に関する情報を前記情報格納手段に格納する手順と、ｂ）事業収益に関する情報を前記情報格納手段に格納する手順と、ｃ）収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を取得する手順と、ｄ）電力供給に関する制約条件を取得する手順と、ｅ）リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記情報格納手段に格納された需要家の電力需要特性に関する情報および事業収益に関する情報ならびに前記手順ｃ）で取得した指標値に基づいて前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記手順ｄ）で取得した制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する手順と、ｆ）前記手順ｅ）において導出した最適な需要家ポートフォリオを出力する手順とから構成されることを特徴とする電力取引決定方法である。
【０００９】
また、前記需要家の電力需要特性に関する情報には、複数の需要家の電力需要量の予測値および電力需要量の予測値の変動量に関するデータを含んでもよい。
【００１０】
また、前記電力供給に関する制約条件は、需要家への供給電力の配分比率に関する制約条件であってもよい。
【００１１】
また、前記電力供給に関する制約条件は、時間ごとの電力供給量に関する制約条件であってもよい。
【００１２】
また、前記効用関数に含まれる収益に関する項は、需要家から得る収入と、発電事業者の発電機の出力費用の差によって定義することもできる。
【００１３】
また、前記効用関数に含まれる収益に関する項は、需要家から得る収入と、発電事業者または他の電源からの電力の調達費用との差によって定義することもできる。
【００１４】
前記効用関数に含まれるリスクに関する項は、需要家から得る収入、発電事業者または他の電源からの調達費用、電気事業者による発電機の出力費用の中で、少なくとも一つ以上の項目の変動量によって定義することもできる。
【００１５】
また、前記した課題を解決するために成された、本発明は、電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを決定する電力取引決定装置であって、複数の需要家の電力需要特性に関するデータを格納する需要家データ格納手段と、電力事業の収益に関するデータを格納する事業者データ格納手段と、収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を入力する効用パラメータ入力手段と、電力供給に関する制約条件を入力する制約パラメータ入力手段と、リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記需要家データ格納手段および前記事業者データ格納手段に格納されたデータならびに前記効用パラメータ入力手段で入力された指標値に基づいて、前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記電力供給に関する制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する最適需要家ポートフォリオ導出手段と、前記最適需要家ポートフォリオ導出手段において導出した需要家ポートフォリオを出力する需要家ポートフォリオ出力手段とから構成されることを特徴とする電力取引決定装置である。
【００１６】
また、前記需要家ポートフォリオ出力手段は、前記電力取引決定装置とネットワークを介して接続された、端末装置に前記需要家ポートフォリオを送信することもできる。
【００１７】
また、前記した課題を解決するために成された、本発明は、電力を複数の需要家に販売する効用を最大にするために、最適な電力の供給先となる需要家およびこの需要家に供給する電力の配分比率を含んだ需要家ポートフォリオを決定する電力取引決定装置を、コンピュータで実現させるための電力取引決定プログラムであって、コンピュータを、複数の需要家の電力需要特性に関する情報を情報格納手段に格納する手段、電力事業の収益に関する情報を前記情報格納手段に格納する手段、収益とリスクとのトレードオフの関係を示す指標値を入力する効用パラメータ入力手段、電力供給に関する制約条件を入力する制約パラメータ入力手段、リスクに関する項および収益に関する項を含んだ効用関数を、前記情報格納手段に格納された前記複数の需要家の電力需要特性に関する情報および電力事業の収益に関する情報ならびに前記効用パラメータ入力手段で入力された指標値に基づいて、前記効用関数の各項の定数を算出して定式化し、前記効用関数を最大にする最適な需要家ポートフォリオを、前記電力供給に関する制約条件の元で、所定の最適化手法を用いて導出する最適需要家ポートフォリオ導出手段、前記最適需要家ポートフォリオ導出手段において導出した需要家ポートフォリオを出力する需要家ポートフォリオ出力手段として機能させるための電力取引決定プログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、リスクと収益のトレードオフ関係を最適化問題に適用するために、効用関数として定式化し、制約条件の元でこれを解くことによって、電気事業者が許容するリスクに応じた収益が最大になる（効用が最大になる）電力需要家ポートフォリオを迅速に導出することが可能になり、リスクと収益のトレードオフ関係を定量的に把握することができ、電力事業者の電力供給計画を迅速かつ的確に立案することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。はじめに、本実施の形態の電力取引決定方法の概要について説明する。本実施の形態の電力取引決定方法は、コンピュータを用いて、線形計画法または二次計画法などの数理計画法の手法を利用して、電力事業者の事業収益とリスクとの効用を最大化できるように、電力の供給先、あるいは、複数の電力供給先から構成される同一業種などの需要群への供給割合を決定する。
【００２０】
そのために、本実施の形態では、電力の供給先を決定する最適化問題である電力取引決定問題を求解する。この電力取引決定問題とは、所定の制約条件のもとで、定式化された効用関数を最大化できる供給先を求める問題である。この効用関数は、例えば、次の式（１）に示すように、電気事業者にとっての収益、収益の変動の度合いを示す標準偏差などのリスク、およびリスク回避度によって表される。
【００２１】
【数１】
2005176495.tif 000003
【００２２】
ここで、リスク回避度とは、収益とリスクとのトレードオフ関係において、収益の極大化とリスクの極小化のいずれを選好するかを示す指標値である。また、リスク許容度は、リスク回避度とは逆数の関係にある指標値であり、同じく収益の極大化とリスクの極小化のいずれを選好するかを示す指標値である。なお、リスクは収益の変動量以外のパラメータ、すなわち、需要家の需要変動量あるいは電力事業者の出力費の変動量などで定義することも考えられる。
【００２３】
また、収益とは、電力を供給先に販売することによって得られる収入から、発電に要する出力費用または他の電源からの調達費を差し引くことによって求められ、例えば、次のように定義される。
【００２４】
【数２】
2005176495.tif 000004
【００２５】
前記の式（２）において、第１項は電力の供給による需要家から得る収入、第２項および第３項は、発電事業者の出力費用を表し、第２項は電力を供給する発電機の燃料費用、第３項は発電の際に発生する固定費用を表す。第１項で用いるパラメータとして、d(i,t)は所定時tにおける需要家iの需要電力量を、p(i,t)は所定時tにおける需要家iに課す電力の従量料金を、fp(i,t)は所定時ｔにおいて需要家ｉに課す電力の固定料金をそれぞれ意味している。また、ω(i)は需要家ｉへの配分比率を示したもので、すべての需要家の総和を１になるように基準化されている。ただし、実際には、需要家の契約電力は固定されていることが多いため、配分割合どおりに電力を配分することはできないため、最終的には電力事業者は各々の需要家に電力を（需要家が必要とする分を）供給する／（全く）しないのいずれかを決定する必要がある。
【００２６】
第２項で用いるパラメータとして、n(t)は発電機の個数、a,b,cは発電量と燃料費の関係を表す特性係数を意味している。なお、発電量と燃料費の関係式は二次式で近似したモデルを用いているが、電力を外部の電源から調達する場合には、一次式などで表現することも可能である。第三項では、燃料費以外の所要の経費を表しており、時間、発電量などの要因を考慮したモデルを用いることも可能であるが、本実施の形態では、固定された定数ｄを用いて表すものとする。
【００２７】
また、リスクは、前記した収益の分散または標準偏差などを用いて表すことが可能である。具体的には、供給先の候補である需要家毎の各時点における需要量の標準偏差、燃料費の将来時点における標準偏差などをパラメータとして用いて表現する。なお、需要家の需要変動は、必ずしも正規分布で表現できるとは限らないため、リスクの指標として標準偏差を用いることが適切でない場合も考えられる。その場合は、リスクの指標として、下半分散、Value-at-Risk、Conditional-Value-at-Risk（期待ショートフォール）などを採用することも可能である。
【００２８】
本実施の形態では所定の条件により前記した効用関数である式（１）を定式化し、定式化された効用関数を最大化する電力の供給先である需要家の組合せおよび各需要家に供給する電力の配分比率からなる最適な需要家ポートフォリオを求める。なお、この需要家ポートフォリオを求める際に、発電事業者のニーズに応じて、特定の需要家への配分比率ω(i)の制約、さらに所定の時点tにおける発電量Σω(i)×d(i,t)の制約を考慮することも可能である。
【００２９】
（電力取引決定装置）
本発明に係る電力取引決定装置は、本発明に係る電力取引決定プログラムをインストールしたコンピュータにより実現される。さらに、このコンピュータは、さまざまな演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、電力取引決定プログラム格納され各データベースが構成されるハードディスクドライブ、データなどを入力する際に利用されるキーボードおよびマウス、後記する需要家ポートフォリオを表示するディスプレイなどから主に構成される。
【００３０】
ここで、図１は、コンピュータを用いて本発明に係る電力取引決定プログラムを実行することで実現される、電力取引決定装置の概略の構成例を示している。図１に示した電力取引決定装置は、需要家データ格納手段１０１と、事業者データ格納手段１０２と、効用パラメータ入力手段１０３と、制約パラメータ入力手段１０４と、最適需要家ポートフォリオ導出手段１０５と、需要家ポートフォリオ出力手段１０６とから主に構成される。次に電力取引決定装置の各構成要素を説明する。
【００３１】
需要家データ格納手段１０１には、各需要家の所定時点における需要特性などのデータが格納されており、この需要家データ格納手段１０１に格納されるデータを、図２ないし図４に例示する。図２は各需要家の将来時点における需要量の期待値を、図３は各需要家の将来時点における需要量の標準偏差を示している。また、図４は各需要家における従量料金、契約電力などの契約に関連するデータを示している。
【００３２】
なお、図２に示した電力需要量の期待値は、従来技術の予測手法を用いて求められたデータであり、電力取引決定装置にはこのような予測手段を内包することも可能である。また、図３に示した電力需要量の標準偏差は、図２に示した電力需要量の期待値を統計処理することで導出される。
【００３３】
事業者データ格納手段１０２には、発電機の特性に関するデータ、各時点において運転される発電機の台数に関するデータなど事業の収益に影響するデータが格納されている。ここで、図５に事業者データ格納手段１０２に格納されるデータの一例を示す。図５（ａ）は発電機の特性係数の値を、図５（ｂ）は各時点における発電機の運転台数を、それぞれ示している。図５（ａ）は、発電に用いた燃料量と熱量が二次式で近似されていることを示しており、有効な出力量を定格出力として示している。また、図５（ｂ）は、発電機の運転台数は、昼／夜および季節の別に応じて調節していることを示している。
【００３４】
効用パラメータ入力手段１０３では、最適なリスク／収益のトレードオフ関係を持つ電力取引方法を決定するためのリスク許容度（またはその逆数のリスク回避度）を１個または複数個設定する。ここで、図６には、このリスク回避度を複数個設定する場合のパラメータの例を示している。一般に、リスク回避度が小さいほど高リスク高収益の需要家ポートフォリオが、リスク回避度が大きいほど低リスク低収益の需要家ポートフォリオがそれぞれ得られる。
【００３５】
制約パラメータ入力手段１０４では、最適な電力取引方法を決定する際に考慮する制約条件を入力する。ここで、図７にこの制約条件のデータの一例を示す。図７（ａ）は需要家間の電力の配分比率の上下限制約を、図７（ｂ）は特定時点における電力の供給量の制約をそれぞれ示している。
【００３６】
最適需要家ポートフォリオ導出手段１０５では、需要家データ格納手段１０１に格納された需要特性と、事業者データ格納手段１０２に格納された事業の収益に影響するデータと、効用パラメータ入力手段１０３により入力されたリスク許容度（またはその逆数のリスク回避度）とを用いて、収益を示す式（２）の定数を算出して、式（１）で示した効用関数を定式化し、制約パラメータ入力手段１０４により入力された制約条件の下で、この効用関数が最大となる需要家ポートフォリオを導出する。
【００３７】
この効用関数の最大となる解を求めるための手法としては、効用関数が二次式であれば二次計画問題の代表的な解決法である主双対内点法あるいは有効制約法などを、効用関数が一次式であれば線形計画問題の代表的な解決方法である単体法あるいは主双対内点法などを用いることが可能である。
【００３８】
需要家ポートフォリオ出力手段１０６は、最適需要家ポートフォリオ導出手段１０５において導出された需要家ポートフォリオに関する情報をディスプレイなどから出力する。ここで、図８は最適需要家ポートフォリオ出力手段１０６において出力される需要家ポートフォリオの出力例を示している。図８に示した出力例において、符号８０で示した表は、リスク回避度に応じた最適な需要家ポートフォリオを、符号８１で示したグラフは、各リスク回避度と収益の関係を示すフロンティア曲線をそれぞれ示している。
【００３９】
（電力取引決定方法）
次に、図１に示した電力取引決定装置において実行される、最適な需要家ポートフォリオの決定の手順を図９のフローチャートを用いて説明する（適宜、図１参照のこと）。
【００４０】
はじめに、ステップＳ９０１において、需要家データ格納手段１０１に、需要家の需要特性に関するデータを入力する。需要特性に関するデータとしては、例えば、前記した図２ないし図４に示したデータがそれぞれ入力される。次に、ステップＳ９０２において、事業者データ格納手段１０２に、電気事業者の特性に関するデータを入力する。電気事業者の特性に関するデータとしては、例えば、前記した図５に示したデータが入力される。
【００４１】
そして、ステップＳ９０３において、効用パラメータ入力手段１０３の機能により、最適なリスク／収益のトレードオフ関係を持つ電力取引方法を決定するためのリスク回避度（またはその逆数のリスク許容度）を入力する。例えば、ここでは、リスク回避度として、図６に示したテーブルデータの中から任意の１行分のデータが入力される。次に、ステップＳ９０４において、制約パラメータ入力手段１０４の機能により、最適な電力取引方法を決定する際に考慮する制約条件を入力する。この制約条件としては、例えば、図７に示したデータが入力される。
【００４２】
次に、ステップＳ９０５においては、最適需要家ポートフォリオ導出手段１０５の機能により、まず、ステップＳ９０１とステップＳ９０２とで格納されたデータおよびステップＳ９０３で入力されたリスク許容度などをもとに、例えば、式（２）に示した収益を表す式の効用パラメータを定義して、式（１）に示した効用関数を定式化する。
【００４３】
なお、本実施の形態において、収益は、前記した式（２）のように、電気事業者が顧客から受け取る収入から、発電など電力調達に要する費用を差し引いた収益によって定義する方法を用いることしたが、この電力調達による費用については、発電によって発生する費用のほか、他の発電事業者からの購入費用を入力することも考えられる。
【００４４】
また、リスクについては、前記した式（２）で定義した収益が、将来の顧客の需要量の変動、発電機の稼動状況、発電の際に発生する燃料費などの変動などによる不確定要因によって変動する度合いを定量化したものであり、例えば図１０（ａ）に示すような収益の標準偏差による定義が考えられる。しかし、収益の分布が正規分布に従わない場合は、リスクを過小評価する恐れがあり、その場合、リスクの過小評価を回避する方法としては、図１０（ｂ）に示すようなValue-at-RiskあるいはConditional Value-at-Riskなどによってリスクを定義することが考えられる。
【００４５】
そして、ステップＳ９０６では、最適化手法を適用して、ステップＳ９０５において定式化された効用関数を最大化する最適な需要家ポートフォリオを導出する。この最適化手法としては、効用関数が二次の場合は、内点法あるいは有効制約法が、一次の場合は、単体法あるいは内点法が一般に用いられる。本実施の形態では、効用関数が一次であるとして、内点法の概略について説明する。
【００４６】
内点法は、制約領域内部の点を初期点とし、以下、制約領域の内部において次の反復点を探索するための探索方向を求めて、これに沿って反復点を求める作業を逐次繰り返すことによって最適点を求める方法である。内点法の特徴は、制約領域内部を反復点の更新対象としており、問題の規模によらず、数十回程度で最適点に到達できることが経験的に知られている。このため、比較的大規模な問題において、他の手法よりも優位を示すことが多い。次に、内点法の処理の概要について、図１１に示した内点法を説明する図および図１２に示したフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
はじめに、ステップＳ１２０１において、制約領域内部の任意の点を求め、初期点１１０とする。次に、ステップＳ１２０２において、最適解を探索していく方向を求める。これは図１１において符号１１１で示した矢印の方向を決定することに相当する。探索方向の計算においては、現在の反復点および最適化の対象とする効用関数および制約式の係数などの情報を元に構築した、連立一次方程式を解くことにより決定される。
【００４８】
そして、ステップＳ１２０３において、符号１１１の矢印の探索方向に沿って、次の反復に有利であると考えられる反復点１１２を計算する。具体的な方式としては、目的関数を最適にする反復点を探索方向に沿って探す直線探索、あるいは探索における負荷を最小限にして最適化の対象となる変数の非負性を維持できる範囲で最大限移動させる方法などが考えられる。
【００４９】
次に、ステップＳ１２０４において、現在の反復点が最適性の条件を満たしているかどうかをチェックする。図１１においては、反復点が符号１１３で示した最適点に到達したかが判断される。最適性の条件とは、一般にキューンタッカー条件と呼ばれており、非線形計画法においては重要な位置を占めていることが知られている。ステップＳ１２０４において、最適性の条件を満たしていれば、図９に示したステップＳ９０６の最適化手法適用としての一連の処理を終了させ、満たしていなければステップＳ１２０２に戻る。
【００５０】
再び、図９に戻って、ステップＳ９０７においては、ステップＳ９０６において導出された需要家ポートフォリオに関する情報を出力する。ここで、図１３（ａ）、（ｂ）に需要家ポートフォリオに関する情報の出力例を示す。図１３（ａ）で出力した例は、ステップＳ９０３において入力された任意のリスク許容度（またはその逆数のリスク回避度）に応じた需要家ポートフォリオである。ここで、図１３（ａ）に示した需要家ポートフォリオは、供給電力の配分割合を示しているものの、各需要家との契約においては、電力を供給する／しないのいずれかに決定する必要がある。そのため、図４に示すような各需要家との契約電力に基づいて、これらの配分割合を補正することも考えられる。なお、図１３（ｂ）のように電力供給先が複数の需要家群に対する供給電力の配分割合を表示することとしてもよい。
【００５１】
最後に、ステップＳ９０７として、ステップＳ９０６において出力された情報を元に、電力供給の対象とする需要家を決定する。需要家の決定方法の一実施例としては、配分比率と顧客の要求量がより近い順に優先順位を計算して、発電事業者の設備容量などの許容範囲内で、顧客を優先順位に従って選択する方法が考えられる。この決定方法による出力例を図１４に示す。
【００５２】
（電力取引回答システム）
次に、前記した電力取引決定装置と需要家の利用するクライアント端末とをネットワークで接続した本発明に係る電力取引回答システムについて説明する。はじめに、図１５は、本実施の形態の電力取引回答システムの構成例を示している。図１５に示した電力取引回答システム１５１は、コンピュータなどで実現される前記した電力取引決定装置１５２と、同じくコンピュータなどで実現され、電力取引決定装置１５２との通信インターフェイスプログラムが組み込まれたクライアント端末１５３と、専用線やＶＰＮ（Virtual Private Network）などで実現されるネットワーク１５４とから主に構成されている。図１５に示した電力取引回答システム１５１において、電力取引決定装置１５２およびクライアント端末１５３には、ネットワーク１５４を介して通信するためのネットワークカードなどが内蔵されている。
【００５３】
ここで、需要家が利用するクライアント端末１５３は、ネットワーク１５４を介して電力取引決定装置１５２に、図２に示すような需要家ごとの電力需要量の期待値を、需要家が要求する電力需要量の予測値として送信する。なお、電力需要量の予測値（期待値）は、このようにクライアント端末１５３から送信されず、電力取引決定装置１５２において、従来技術の予測手法にて作成することもできる。
【００５４】
そして、この予測値を受信した電力取引決定装置１５２は、前記した電力取引決定方法により、需要家ポートフォリオを導出し、ネットワークを介して、例えば図１４に示した需要家ポートフォリオ画面として、クライアント端末１５３に送信する。この画面を参考にして需要家は、電力供給計画を立案することができる。
【００５５】
以上、説明したように、本発明に係る電力取引決定装置およびその方法によると、リスクと収益とのトレードオフ関係を効用関数で表し、この効用関数を目的関数とした最適化問題を解くことによって、電気事業者が許容したリスクに応じて収益が最大となる電力需要家ポートフォリオを迅速に導出することができる。これにより事業者は、収益とリスクのトレードオフ関係を定量的に把握することができる。また、需要家にネットワークを介して電力需要家ポートフォリオを配信できる本発明に係る、電力取引回答システムによると、需要家は、リアルタイムで変化する電力取引市場において、迅速な電力の売買契約を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】電力取引決定装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）需要家データ格納手段に格納されている電力需要量の期待値の例である。
【図３】（ａ）、（ｂ）需要家データ格納手段に格納されている電力需要量の標準偏差の例である。
【図４】事業者データ格納手段に格納されている契約に関するデータの例である。
【図５】（ａ）発電機の特性係数の例である。（ｂ）発電機の運転計画の例である。
【図６】リスク回避度に対応するリスクおよび収益の例である。
【図７】（ａ）需要家への配分比率の制約に関するデータの例である。（ｂ）電力供給量の制約に関するデータの例である。
【図８】需要家ポートフォリオ出力手段によって出力された画面の例である。
【図９】電力取引決定方法における処理の概要を示すフローチャートである。
【図１０】リスクとしての指標に関する例であり、（ａ）標準偏差を表す例である。（ｂ）Value at RiskおよびConditional Value at Riskを表す例である。
【図１１】内点法を説明する概念図である。
【図１２】内点法を用いた場合の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】（ａ）需要家ポートフォリオ出力手段によって出力された需要家ポートフォリオの例である。（ｂ）同じく需要家群ポートフォリオの例である。
【図１４】需要家との契約内容を反映した需要家ポートフォリオの例である。
【図１５】電力取引回答システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  需要家データ格納手段
１０２  事業者データ格納手段
１０３  効用パラメータ入力手段
１０４  制約パラメータ入力手段
１０５  最適需要家ポートフォリオ導出手段
１０６  需要家ポートフォリオ出力手段
１０７  最適ポートフォリオ出力手段
１５２  電力取引決定装置
１５３  クライアント端末
【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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