電力自由化後の最適電力供給体制に関する混合型整数計画モデル分析
水野 和彦，大山 達雄
Il…………l川‖川川川ill…………………l……l…川…川川川…l……l刷‖川l川‖‖‖‖‖＝‖‖‖＝‖‖＝‖＝‖＝川＝‖……l………＝‖‖‖‖‖‖＝‖‖＝＝‖‖＝‖‖‖＝川‖‖‖‖＝‖＝‖‖＝＝‖‖‖＝‖‖‖＝‖‖＝‖‖‖＝‖‖‖＝川再編，発電事業への競争導入により効率性，サービス

1．はじめに向上において一定の効果が確認されている．電力市場

わが国の電力供給体制は1951年に確立された 10電力体制に基づき，総電力量の大部分を供給するの自由化のきっかけは，米国における1978年のPURPA（PublicUtilitiesRegulatoryPoliciesAct）

10の一般電気事業者と電源開発，日本原子力発電，法である．このPURPA法は本来，省資源・効率的

公営発電事業者を含めた卸電気事業者によって保持さ発電の促進を目的としていたが，独立系発電事業者

れてきた．この現行体制により，一般電気事業者は安（Independent Power Producers：以下IPP）の市場定的な経営環境の下で，オプションバリューの高い発参加をもたらし，結果的に市場自由化の扉を開いた．

送電設備の大規模化・大容量化，低環境負荷の発電設

わが国における電気事業の規制緩和の進展は，1983

備構築，環境技術開発に対して積極的に設備投資を行

年の行革審による金融・エネルギー・流通・通信など

うことが可能となり，さらに発送配電の垂直統合は電への規制緩和，制度見直しの提言が発端となった．こ

力供給システム全体の効率的な投資計画，設備運用にれを受け，1995年には電気事業法が改正され， 新規大きく貢献した．また，エネルギー小国であるわが国

電源調達の競争入札を通じた競争原埋の導入（電力卸にとってエネルギーセキュリティの確保は至上命題で入札制度）あるが，10電力体制の下で，燃料調達先の分散化，れた．さらに1997年には， 2001年までに国際的に電源の多様化などの政府政策を円滑に反映することが

速色のないコスト水準可能となったといえる．

会基本政策部会において電力供給システム全般の見直

しかしながら，近年では，国内外の急速なグローバ， 料金制度の一部届出制導入

等が図らを達成すべく，電気事業者議し検討がスタートし，2000年3月に

使用電力2千ライゼーションの進展を背景とした電気料金の内外価

kW以上，2万Ⅴ特別高圧系統以上で受電する特別高格差に対する関心の増大等から，電気事業に対する社

圧需要家 を対象とした市場部分自由化を前提とした会的要請は，従来の安定，高品質から経済性重視に変発電市場活性化が図られることになった．2003年に化しつつある．また，コジェネレーション，新エネル

おける部分自由化の制度評価の結果によっては，よりギー等の分散型電源の普及，遊休自家発電設備の有効一層自由化が進展することも予想されている．

活用など，発電分野への潜在的参入ニーズの顕在化，本研究では，わが国の電気事業に対する一連の規制

料金メニューに対する消費者ニーズの多様化など，現緩和策の中で，特に1995年に導入された電力卸入札

行体制の枠組みのままでは対応が困難な社会的要請も制度を取り上げ，その応札，落札結果をもとに，同制高まりつつある．また，経済の基本潮流としての規制

度￣Fにおける最適電力供給体制のあり方を模索すると緩和の中で，電気事業にも世界的に競争が導入される同時に，新規電源調達の競争入札を通じて電気事業のようになり，先行して実施している欧米では電気事業効率化促進を目指した同制度の限界と課題を把捉する

みずの かずひこ

ことを目的としている．電力卸入札制度は，自由化の中部電力

範囲が新規電源のみのため，規制緩和レベルとしては，〒461−8680名古屋市東区束新町1番地
おおやま たつお

2000年に導入される部分自由化と比較して限定的な政策研究大学院大学

ものであるが，10電力体制確立後初の電力市場にお〒162−8677東京都新宿区若松町2−2

ける競争原理導入事例であるという意義とともに，入2001年9月号© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

（37）495

札状況に関する情報が比較的公開されており，今後のそれぞれ設備容量が大，中，小であることを表す．ま電力供給体制を予見する上で，最適なモチーフになりたLNG−CはLNGコンバインドサイクル方式を表す．

得ると考えたからである．また，電力自由化の初期段

kWh当りの燃料費の推計方法は，表1の同一カテ階にあるわが国においては，IPP自体の供給能力としゴリーに属する発電所の平成9年度発生電力量と均等ては数千万kWあると報告されているが，自由化さ化燃料費の関係の線形近似に基く．一ウラン燃料など原れた電気事業を単なる遊休発電設備の有効活用の場と子力発電の燃料雪は不変と仮定すると表2が得られる．

してしか捉えていないIPPも少なくない．そのため，

表2において平均出力別をみると，平均出力が大きい

電気事業審議会における議論においても，2000年のほど（大容量になるほど）kWh当り燃料費が安価に部分自由化により需要家獲得のため本格的に営業活動なる傾向が見受けられる一方で，kWh当り燃料費にするIPPの規模は非常に不透明であるとも報告され明確な差異が見られない部分もある．これは表2のデている．以上から，規制緩和，自由化の過渡期にあるータには各発電所の運用方法（利用率）が含まれてい現段階において，電力卸入札制度をモチーフとした定ないことによる．すなわち，大容量ユニットでも利用

量的数理モデル分析として，混合型整数計画モデルに率の低い領域で運転を継続すると効率が低下するため，よる分析を行う．

kWh当りの燃料費が上昇する．原子力発電の燃料費の推定にあたっては，ユニット毎の電力量に基づく推2．電源別発電原価の推計計を行った．

既設発電所の発電原価推定には，経費情報，算定基

各経費項目に対応するエスカレーション率は，一人

準の情報源として電力9社の平成9年度有価証券報告書を用いる．目標年の設定については，平成15年度

表1発電所の分類（2003年）から15年間電力を供給すると仮定し，その期間の総経費，均等化年経費を，固定費，可変習別に推定する．利用率の設定については，上記の均等化
年経費をもとに，基準利用率20％，50％，80％におけるkWh当りの発電原価を算出する．各発電所の耐用年数については，火力電源の法定耐用年数から15年，原子力はIEAの報告書等から16年とする．基準
割引率は平成9年度入札実施要綱から5．25％を用いる．

入札実施要綱に従い，各燃料のエスカレーション率

燃料種 平均出力（万kW）分類

Coal−S

石炭25以下

Coal−M石炭

25以上50未満

Coal−L

石炭

50以上

石油
Oil−S
Oil−M
石油
石油
Oil−L
LNG−S
LNG
LNG−M LNG

25以下

LNG−L

LNG

LNG−C

LNG

を，石炭は0．8％，ガスは2．0％，石油は3．0％とす

Nuclear 原子力

る．混焼の発電所については，簡略化のため主たる燃Hy血025以上50未満
50以上
25以下

25以上50未満
50以上

水力

料種のエスカレーション率を用いる．平成9年度燃料費の推定については，燃料使用実績に基づき，有価証

表2 発電所分類別燃料費

券報告書の燃料費を各発電所に配分し，エスカレーシ

ョン率を用いて2003年から2017年までの年間燃料費を算出する．さらに現在価格に割引いた後，総計値を
資本回収係数により15年間に均等配分する．また，発電所の特性を把握するため，kWh当りの燃料費の推定に際しては，各火力発電所を燃料種・平均出力（平均単機容量）によって10タイプに分類する．近年の発電ユニットの大容量化が熱効率向上と比例関係にあると仮定すると，平均出力が大きいほど当該発電所全体の熱効率は高く，燃料費が安価になると想定される．発電所の分類を示す表1において，L，M，Sは496（38）（単位：円／いⅣh，（）内はサンプル数）© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オペレーションズ・リサーチ

当り雇用者所得上昇率を0．032，卸売物価上昇率を利用率の低い領域で相対的に発電僚価は安価となる．

−0．004，消費者物佃上昇率を0．021とした．なお，
2003〜2017年に対する設備投資計画と規模について

この傾向は既往の研究報告と概ね合致する．特にコンバインドサイクル方式のLNG火力（LNG−C）は，は，平成9年度の推定簿価に対して毎年5％ずつ資産

発電端熱効率で48％（従来方式で40％台）という高が増加すると仮定した．

効率な発電棒性から，燃料費の比塞が軽減され，燃料各発電所における経費配分額の推定方法としては，源が高価であるにもかかわらず，ベース火力として運電力各社の有価証券報告書に示される各経費項目と電用可能な発電原価水準となっ力会社全体の総出力あるいは発生電力量との関係から，

平成8，9年度に実施された入札の結果として，各落相関の良好な方を経費配分の基準として用い，発電所

札者に関する発電設備の燃料種，設備規模，運用領域

別に経菅を振り分けることを試みた．減価償却常につ（利用率60〜100％のベー

いては，各発電所の出力と運転開始後の経過年数を用

領域，30％以下のピーク領域），上限価格，落札価格

いて算出した合成量に基づいて推定を行った．合成量の範離率が公表されている．本研究では，落札者の設の作成にあたっては，合成量と電力会社の有価証券報

備運用領域が異なる場合は，運用領域別落札価格比は告書に記された減価償却襲との相関ができるだけ高くそれぞれの領域での上限価格比に対応していると仮定なるよう試み，これらの間の相関係数は0．9416となし，推計された燃料種ごとの落札価格と設備利用率とり，十分高いことが確認された．

の間の関係を求め，以下の推計式に基づいて利用率に

上記により算定された各経費の均等化については，ス領域，30〜60％のミドル

基づく発電原価を推定した．

前述のエスカレーション率を用いて，2003年から〝＝α∬62017年までの年度毎の経費を算出し，それぞれ現価〟：発電原価（円／kWh）に割引いた後，その和を資本回収係数によ−），15年

J：利用率（％）

間で均等化する．利用率毎の固定費の算定にあたってα，∂：パラメタは，上記の検討で得られた均等化固定萄を発電所群にこのようにして得られたIPP発電原価の推定結果を類別化し，合計固定費を求め，発電所群の利用率別発表4に示す．

生電力量で険したものをkWh当別司走習とした．算平成10年度から平成15年度までに建設される電力9社の新規電源の発電原価は，平成9年度に実施され定結果を表3と図1に示す．
図1によると，資本費の割合が高い石炭火力，原子た卸供給入札の上限価格をもとに推計する．新規電源

力は利用率の低下によって発電原価が大幅に上昇する．

の運転開始時期はすべて2003年と仮定する．設備利逆に，燃料費の割合が高い石油火力，LNG火力は，用率を70％とすると，平成8，9年度の入札上限佃格

他電源に比べてkW当りの資本費が安価であるため，
表3 発電経費算定結果●COAL−L

分類 設備容量 均等化固定費 燃料費
2．166，386
Oil−S
0．156
2，501
OiトM
4．785
78，501Oil−L
2．4
40，186
LNG−L 5．674
92，675LNG−C
5．92
100，085
Nuclear 3，617
153，161◇0IL−S

CoaトL∧U■‖しNG−L爪V

頗LNG−C▲Nuclear爪V3︵貞き璧巴︶慢晦︳ポ

O
4⑳0IL−M◆0IL−L

1．91
6．96
5．67
5．79
4．30
3．64
0．66

（容量：106kW，固定費‥百万円／年，燃料費：円／kWh）

ヱ0．00

表4IPP発電原価関数の推定結果
〟

発電分類
0

20

40

0

利用率（％）

図1発電所分類別の発電原価（円／kWh）
2001年9月号

80

100

占

月2

IPP−Coal

185．88−0．7584

IPP−Oil

204．32−0．7771

0．9481

8

IPP＿LNG

221．19−0．8128

0．94984© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

0．8547

データ数
5（39）49丁表5 新規電源の発電原側推定結果
設備容量

分類

出力別

50万kW超新設LNG コンバインドサイクル
新設石炭（103kW）

燃料費

均等化固定費（円／kWh）

（百万円）

2，000
1，842

1．91
3．64

95，54859，268はそれぞれ9．5円／kWh，9．7円／kWhである．また
設備利用率50％に対してはいずれも12．6円／kWh，
そして30％に対しては平成9年度に対して18．8円／
kWhである．これらの上限価格から同一分類の既設発電所の燃料費を差し引いたものを発電原価に占める固定費とし，出力と設定した利用率から逆算して当該新設発電所の総固定費とすると，推定結果は表5のように得られる．

3．電力設備最適運用のための混合型整数計画モデル分析
3．1モデルの概要

電力卸入札制度の導入により，電力各社はIPP発電設備の入札量を適切に設定しつつ，落札したIPP
電源と自社電源の運用を最適化する必要がある．発電
設備運用計画最適化モデルは，「近似的に与えられる

負荷持続曲線（Load Duration Curve：年間8760時
間ごとの発電端電力需要量を降順に並べ替えたもの，
以下，LDC）」に基づく電力需要に対応して，入札募

運用時間

集量の範囲内のIPP電源と自社設備の運用を総発電

図3 近似LDC領域概念図

経費最小化操作に基づいて決定することを目的とする
混合型整数計画モデルである．本モデルを解くことに々における運転出力を表す連続変数，ノ∈J，

より，目標年度における全ての電力設備の最適運用形々∈＿好み：応札したIPP発電ユニットノの参入の可否態が得られ，また，感度分析によりIPPの最適募集量の推定も可能となる．本モデルを既設電源，新設電を表す0−1型整数変数，み＝1はユニットノ

源，IPP電源の最適運用計画策定問題に適用することが参入可，み＝0はユニットノが参入不可でができる．なお，近似的に与えられるLDC（以下，あることを表す．

近似LDC）は，LDC（図2参月＄）において，利用率（2）制約条件

30％，60％に相当する運用時間としての2628時間，

i）最大電力需要充足条件

5256時間に対応して分割した3つの領域を近似LDC

瞬間ピーク需要（最大電力需要）を充足可能な総設備容量を確保することを表す制約条件である．この制領域（図3参照）とする．

発電設備の集合及び近似LDC領域を表6a〜6cのように定義する．

約条件には，外生変数である揚水発電の運転出力を加える．

∑ Cg＋∑yあ＋P≧（1＋β）β。

3．2 モデルの構造

f∈JlU12（1）決定変数J∈′

P：揚水発電の運転出力∬摘：発電設備群Zの近似LDC領域々における運転出力を表す連続変数，オ∈ム∪ム，々∈斤

β：供給予備率β。：最大電力需要

yjh：落札IPP発電ユニットjの近似LDC領域
498（40）© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オペレーションズ・リサーチ

表6a 発電設備の集合
設備と平均出力

集合

50万kW以上の既設石炭火力
2 25万kW未満の既設石油火力
325〜50万kWの既設石油火力
4 50万kW以上の既設石油火力

ム

5

50万kW以上の既設LNG火力

6コンバインドサイクル方式の既設LNG

7 既設原子力
8 既設一般水力
950万kW以上の新設石炭火力

力

10 コンバインドサイクル方式の新設LNG

Ⅴ）IPPユニットの運転条件（論理制約条件）
IPPユニットの参入可否を決定する論理制約条件である．
∑〝J々≦笑み ノ∈J烏∈〝vi）募集設備容量上限制約条件落札したIPP電源の設備容量が蕃集容量以下になることを規定する制約条件である．
∑1▼こ．lJ∈J

A：入札募集設備容量（3）目的関数

落札したⅠⅠ）P電源と発電運用を行う発電設備の総表6b 発電設備の集合経費を最小化することを目的とする．
Minimize

ノ

集合

1，2
J

設 備

石炭火力のIPPユニット
LNG火力のIPPユニット

3，4，5

6，7，8，9，10 石油火力のIPPユニット

z＝∑ ∑ 且ど々71Jf々＋∑∑黙々71〝J々々∈〟オ∈／1UJ2

ゐ∈〝J∈JE才烏：発電設備群ダの近似LDC領域々における推定発電原価，g∈ム∪ム，点∈〟F；h：応札したIPP発電ユニットjの近似LDC
表6c 近似LDC領域
集合 ん 近似LDC領域と利用率
口 ピーク領域（0〜30％）
片2 ミドル領域（30〜60％）
3 ベース領域（60〜100％）

領域々における推定発電原価，ノ∈J，ゐ∈〝3．3 入力データと前提
分析対象範囲としては，平成9年度の卸入札に応札したIPPの発電設備を対象とし，入札の評価方法は
平成9年度電力入札実施要綱に従うものとする．
LDCは平成10年度の発電端需要に基づき，ピーク

Cf：発電設備群ブの総設備容量（利用率0〜30％），ミドル（利用率30〜60％），ベー

羊：IPP発電ユニットノの設備容量

ス（利用率60〜100％）の3領域に区分したものを各ii）電力量需要充足条件

領域の需要量とする．基準解分析においては，平成

近似LDC領域の電力量需要を充足可能とする運転

10年度から15年度にかけて需要量が年率2％で増加出力を確保することを表す制約条件である．

し，かつ需要構造については平成10年度の構成比を維持すると仮定して各領域の需要量を算定する．IPPの設備容量は平成9年度の卸入札に応札したIPPの∑∬ォ々＋＝〝ノ々≧貿綻茸 ど∈JIJ2J∈J

βゐ：揚水動力補正後の近似LDC領域々の需要量

燃料種別総設備容量を件数で平均したものを各IPP

71：近似LDC領域々における想定運転時問の発電ユニットの出力として用いる．

iii）発電設備群別運転出力上限制約条件
各発電設備群が設備容量を上限として運転出力を設定することを表す制約条件である．

入力データ㍍，β々，Cォ，g才ゐ，香虎を表7〜11に示す．
その他のパラメタとして，入札募集設備容量Aは0〜140万kWで10万kW刻みとし，供給予備率Bは8％，最大電力需要β0は負荷率56％より29，057×∑鳥歳≦Cォ グ∈ム∪ム烏∈〝iv）一般水力発電所群の運転出力上限制約条件

103kW，一般水力の上限設備利用吋能率β8は50％，

一般水力発電の運用は出水状況に大きく影響される．

揚水発電の運転出力Pは336万kWとした．

平成9年度の水力発電の稼働率実績を踏まえ，・一般水

基準解分析における最大電力需要と負荷率，供給予力発電は設備容量の50％以内で運転出力を設定する

備率については，近年負荷率（ある一定期間の平均電べく規定した制約条件である．

力をその期間内における最大電力で割った値）が改善
傾向にあり，56〜58％（気温補正前）で推移している∬83≦斤8C8

月8：一般水力の上限設備利用可能率（0．5）
2001年9月号

ものの，需要に関しては不確定要素が多いため，供給© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

（41）499

表7IPPユニット別設備容量
2

ノ

92．5

考

4

3

92．5

146．3

6

5

146．3

7

146．3

10

9

8

140．6

140．6

140．6

140．6

140．6

（単位：103kW）

表8 揚水動力補正後の近似LDC領域別電力需要

LDC領域
電力需要

2

5，742，868

3

15，655，309

116，728，727（単位：103kWll）

表9 発電設備群別紙設備容量
2

2，100

C

4

3

156

4，785

2，400

7

6

5

5，674

5，920

9

10

1，850

2，000

8

3，617

1，842

（単位：103kW）

表10 発電設備群別定近似発電原価
2
gJん

＆た

β弛

且舘
耳5た

g∂ん

g7た

19．87
15．21
14．40
14．62
13．51
13．17
25．34

9．00
9．79
8．84
8．92
7．99
7．45
10．53

都鳥
β夕た

旦協

22．95
18．49

12．00
12．60

表11応札IPP発電ユニット別推定近似発電原価
3

6．28
8．44
7．44
7．50
6．61
6．02
6．83
6．33
8．95
10．65

（利用率：1（20％），2（50％），3（80％）；単位：円／kWh）

巧ん
香た
巧た

為た
f；た

為た
ダ7た

為た

釣た
賞耽

19．17
19．17
19．38
19．38
19．38
19．92
19．92
19．92
19．92
19．92

2

3

9．57
9．57
9．20
9．20
9．20
9．77
9．77
9．77
9．77
9．77

6．70
6．70
6．28
6．28
6．28
6．78
6．78
6．78
6．78
6．78

（利用率：1（20％），2（50％），3（80％）；単位：円／kWh）

開始年度の平成15年度の負荷率は現状水準と同等ときない．燃料種別では，石油火力の運転出力が非常にして56％とする．また，電力供給計画に基づいて供

小さく，LNG火力の割合が非常に高いことがわかる．

給開始年度付近の供給予備率を8％とする．揚水発電

全く稼動していない余剰設備として小規模・大規模石については，本モデル分析では外生とし，既設揚水発

油火力，新設の石炭火力，LNG火力電源などがある．

電を利用率5％で運用した場合の電力量をピーク需要

これらの電源は運転出力としては影響しないものの，からベース需要に転移させる．

総設備容量制約条件の充足に寄与している．また表

3．4 最適基準解分析

12から，石炭火力，原子力，水力，LNGコンバイン

最適基準解の運車云出力，各発電分類の領域別運転出

ド火力，落札IPPがベース領域で運転していること

力は表12のように得られる．表12によると，電力卸が分かる．特に，LNGコンバインド火力は他電源に入札による新規参入IPPの運転出力の総量は，約39

比べて各近似LDC領域で発電原価が安価ではあるが，万kWとなるが，募集量40万kWに満たないのは，

運串云時間が最も長いベース領域での運転が電力供給シ

IPPの参入可否を決める変数が整数型であることによステム全体として有利であることを示唆している．

る．募集枠が小さいため，参入したIPPの運転出力

図4に最適基準解の設備容量の構成比を示す．平成に占める割合は2％前後と微小である．落札された9年度からの設備容量の変化は，石油火力の廃止分

IPPはLNG及び石炭火力であり，石油火力は参入で（約82万kW），石炭火力，コンバインドサイクル

5【10（42）

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表12 近似LDC領域別の最適運転出力

Coal−L 既設

0．0

2100．0

Oil＿L 既設

LNG−L 既設
LNG−C 既設
Nuclear 既設

Hydro 既設

5，674・ 27，853，610 1701．3 3258．6
5，920 51，859，200
3，617 31，684，920
1，850 8，103，000

714．1

0．0

0．0

5920．00．0

0．0 3617．0

0．0

0．0

925．0

Coal−L 新設

LNG−C 新設
185

IPP−Coal

810，300

IPP−Oil
IPP＿LNG

既・新は既設・新設，

図4 設備容量構成比（総設備容量：3，409方kW）

図5 発生電力量構成比（総発生電力量：1，440億kWh）

LNG火力の新増設分（それぞれ約200万kW，184ているためと考えられる．水力のシェアは暢水発電分

万kW）であり，入札の結果，IPPが約39万kW参を除外しているために2．4％低■Fする．平成9年度実入している．IPPを含めた燃料種別の構成比で見ると，

績に近い揚水発電分を加えると，平成9年度の構成比

石炭火力は新設により6．9％から12．4％へと5．5％のと比較して微減程度になる．原子力は，利用率で言え増加，石油火力は廃止分のため25．7％から21．5％とば100％に相当するベース領域の運用となっているも4．2％の減少，LNG火力は38．3％から40．3％とのの，平成9年度から構成比を低下させている．これ

2．0％の微増，新設のほとんどない水力，原子力は相

は原子力の発電量増加率に比べ，需要増加率が上回り，対的に構成比を減少させている．

相対的にシェアの低下につながっているものと考えら

図5に最適基準解による発電電力量の構成比を示す．

れる．

入札の結果，電力量におけるIPPの構成比はベース

上記の設備運用により最適化された電力供給システ

領域での運用が影響し，2．4％となる．燃料種別に見

ムの総経常は約9，761億円である．これに外生である

ると，石炭火力は新規電源が運用に寄与しないため，

揚水発電経費約285億円を加算して，設備運用に関わ相対的にシェアが1．3％低下する．石油火力はピーク

る発電総経費は約1兆46億円となる．本モデルの適領域のみの限られた運転出力での運用となるため，用外ではあるが，実際には最大電力を充足するための0．9％とシェアが大きく低下する．逆にLNG火力は

予備的電源の発電経費が追加される

19．3％にシェアが大きく増加する．これは石油火力の3．5 最適運用計画モデルの感度分析

ピーク・ミドル領域での発電量をLNG火力が代替し

図6に入札募集量上限値を変化させた場合の経費低

2001年9月号（43）501© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

減効果の変化を示す．入札募集量を増加させると総経以上の入札募集量においては，シフト率が増加するに費は低減する傾向がみられるが，これは，IPPがベース領域に参入することで余剰となった同領域のLNG

従って経営低減効果は低下する．これは80万kWを境に，LNG−Cがミドル領域にシフトする供給構造の−Lの運転出力がピーク領域にシフトし，ピーク領域

変化が起こるためである．つまり，ピーク需要の増加

で相対的に高価なOil−Mの運転出力を低下させるとが，同領域でのLNG−L運転出力の拡大とミドル領域

いう構造変化が発生するためである．この傾向により，でのLNGルL運転出力の縮小を引き起こし，不足したベース領域でIPPとLNGNLとの原価格差による低ミドル領域の僕給力を，本来ベース領域での運用が有減効果と，ピーク領域でのLNGYLとOi卜Mとの原利なLNG−Cが補うという構造的変化が生じるためで価格差による経費低減効果が発揮される．この低減効ある．これにより，ピーク・ミドル領域で経費低減効

果は入札募集量100万kWで終焉し，これ以降は募果が得られ，ベース領域で経費増加が発生し，経費低

集設備容量上限制約条件においてIPP−Oilの余剰が発減効果が低下する．

生し，参入効果がなくなることがわかる．また，図6

図8に石油価格上昇率が変化した場合の累積経費低の供給予備率は，基準負荷率56％の時に供給予備率

減効果の変化を示す．基準上昇率では入札募集量上限がどの程度向上するかを示したもので，概ね15〜

100万kWでIPPルOilの余剰が発生し，参入効果が20％で推移しており，電力需給のバランスとしては樽

なくなる状況が発生したがに逼迫した水準にはないことがわかる．

になると，入札募集量70万kWでIPP−Oilは完全に，石油価格上昇が1％以上

図7は電力需要構造がベース領域からピーク領域へ参入不可となる．経費低減の構造は基準上昇率の場合

ある一定割合（％）だけシフトした場合の経費低減効果と同様である．上昇率増加に従い，経費低減効果が増に与える影響を示している．入札募集量が80万kW

加するのは，ピーク領域において代替関係にあるまでは経費低減効果は同様に増加するが，80万kW

LNGLLとOil−Mとの原佃格差が拡大するためであ

0

7
9

9

る．現実的には，石油価格上昇率が1％単位で増加す0

る可能性は高い．IPPの発電原価は今後の本格的競争

0

0

8

7
9

により一層の低下傾向にあること，需要増加率も2％

5

9
2

︵−U

0

7

︵ざ︶㈲嘩隋由盛

0

7

7

9

︵巴型︶湘製塞079程度が妥当な予測水準であることなどを考慮すれば，
入札上限量をより大きく設定することによって発電経費を低減する余地はある．変動の激しい石油上昇率は，電力各社の入札要綱によっても1％程度の差異が見ら

1

5
・1
5

図6 入札募集量と総経貿

石油上昇率により規定される入札上限値以上の募集量設定は困難と考えられる．基準ケースにおいて入札募

Qややや辞ゆ◎や㊥㊥ぜぜぜぜぜ
入札募集量（万kW）れ，石油上昇率の不確定さが示されていることから，集量が70万kWを越えると総経費減少量が飽和状態となる（図7）ことを考慮しても，石油価格の変動リ

05
4

90

54
3

了0

60
5
4

∩︶

3

0
51
3
2
2

0
2

0 0

0

1

︵旺肇︶感嘆磐創世ぜ畔︵江華︶せ襲撃朝型鰹蛸

80

0
1

5
∩︶

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120130140

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120130140

入札募集量（万kW）

入札募集量（万kW）5

図7 需要構成比シフト量と累積経費低減効果

図8 石油価格上昇率と累積経費低減効果

0502（44）© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オペレーションズ・リサーチ

50表13 設備容量，電力量構成比の最適解
石炭

石油

LNG 原子力 水力

設備容量（％） 12．2（0．3） ）i21・8（0・4） 40．4（1．3） 10．5
電力量（％）

15．2

13．4（0．6））ll・3（0・9） 56．8（2．7） 22．0

6．6（）はIpP分％

スクの観点から，適正入札量枠は70万kW程度であころでは非常に小さいが，電力小売部分自由化にると言えよう．

よってIPPは需要家と常時契約が可能なため，

表13に最適入札募集量70万kWに対応する設備
容量，電力量構成比を示す．前出の基準解デ肘タとの電力各社の設備統廃合の進展によF）IPPの市場参入は徐々に促進する．

相違はIPP参入量の増加のみであるが，IPPが占め●プール制度に近い本モデル分析により，全発電電

る構成比はいずれも2〜3％程度である．電力量構成

力量の約6割をLNG火力に依存した電力供給体

比は基準解に比べ，IPP電源と代替関係にあるLNG

制となることが判明した．エネルギーセキュリテ

火力，石油火力が低下しており，石炭火力がその分をィ確保を目的とした新たな枠組みが必要である．

補完しているため，標準解に比べ石炭火力の比重が高●基準解に基づく感度分析の結果，原子力がIPP

まっている．なお，最適解の総発電経費は9，748億円

電源に代替される現象が見られた．今後におけるであー），入札による経蟄低減効果は36億P】，総合発

自由化の進展に伴なって安価なIPP電源が出現

電原価にして約0．03円である．

すれば，従来，安価といわれてきた原子力の稼働率が低下する可能性がある．このことは，電力各4．まとめと将来課題

社が初期投資額の大きな原子力の新規建設を抑制

本モデル分析では，電力各社が自社設備としての既する可能性があることを示唆するものである．今設電源，新設電源，そして入札募集量範囲内のIPP

後，CO2対策やエネルギーセキュリティの観点か

電源のすべてを目標年度における電力需要を満たすのら，原子力建設促進に向けた何らかの政策が必要に必要な総発電経費が最小になるように設備運用計画である．

を作成する混合型整数計画モデルを構築し，最適基準

最後に，モデル分析に用いたデ巾タはわが国の電力解分析と各種感度分析を試みた．分析結果からは，以会社の基本データに基づいて，著者らが各種公表デー

下のようなことが判明した．

タを用いて加工を行い，作成したものである．したが●IPPの入札寄集量を増加させると総経費は一般って本研究で得られた各種の分析結果，結論等はあくには減少するが，経費低減効果が飽和状態となるまでも本分析に用いた作成データによるものであって，領域が存在する．

わが国のいずれの電力会社を対象としたものでないこ●IPP参入による総経常への影響は標準条件下でとを付記しておきたい．

最大42億円（発電原価0．03円／kWh）程度にな
参考文献

る．

●入札募集量に無駄の生じない適正入札募集量は約

H］大山達雄：『最適化モデル分析』（第2章），日科技連出版社，1993．

70万kWである．
●需要量全体の増加，ピーク領域からベース領域への需要シフト，LNG・石炭など競争力を有する
IPPの供給能力増強等が整えば，IPPの市場参入が大いに促進される．

［2〕矢島正之：『電力改革』，束洋経済新報礼1998．
［3］植草 益編：『講座・公的規制と産業①「電力」』，NTT
出版，1998．
［4］電事審需給部会電力基本問題検討小委員会報告，1997．

［5］電気事業審議会料金制度部会：『電気事業審議会料金

また，上に示したような本モデル分析結果に基づくと，電力各社が今後において効率的，有効的かつ適切

制度部会合同小委員会報告』，1999．
［6］T、Oyama；

ApplyingMathematicalProgramming

な事業運営を続けていくに際しては，以下のようなこ

toMeasureElectricityMarginalCostsとが必要不可欠となることが予想される．

αC≠ゐ乃50乃fわびgγAj坤α和ね Sα乃d伽才β∽S，Vol．PAS−●IPPの市場参入による経費低減効果は現在のと2001年9月号，LEH77uns−

102，No．5，pp．1324−1330，1983．

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