再エネ講座シンポジウム
2023年12月15日
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市場メカニズムの運用によるインバランス低減効果-JEPX時間前市場を対象として京都大学大学院 経済学研究科
再生可能エネルギー経済学講座
杜依濛・馬騰

特定講師

2

時間前市場の位置づけと取引方法❖2016年度からの小売全面自由化後、新たに計画値同時同量制度が導入され、小売事業者と発電事業者は、30分単位のコマごとに需要計画と発電計画を作成し、実需給の１時間前までに需給を一致させる運用を行
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なっている。そのため、時間前市場は、スポット市場後、バランシンググループが需給を極力一致させるために最終的な需給調整を行う場として位置づけられている。
❖30分単位の商品毎にザラ場方式で取引を行う。毎日17時から翌日の取引が開始され、各商品について受け渡しの１時間前まで取引が可能となる。ザラ場で価格条件があった後、連系線の託送可否判定を行い、託送可能な量について約定する。

3

JEPX時間前市場の市場シェア

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2019年度

2020年度

2022年度第４四半期

卸電力取引所の販売電力量に対する割合：33.9％

卸電力取引所の販売電力量に対する割合：38.9％

卸電力取引所の販売電力量に対する割合：40.4％

時間前市場
0.84%

時間前市場
1.27%

時間前市場
1.62%

スポット市場
99.14%

スポット市場
98.72%

スポット市場
98.38%

出典：電力・ガス取引監視等委員会

制度設計専門会合~自主的取組・競争状態のモニタリング報告~ (令和5年1月~令和5年3月期)

4

ドイツEPEX SPOT時間前市場の市場シェア❖EPEX SPOTのドイツにおける電力取引量は2019年において280.1TWh(内訳: 前日市場 226.4TWh、時間前市場53.7TWh)となっており、国内電力消費量 524.3TWh の53%(内訳: 前日市場 43%、時間前市場10%)となっている。
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2011年12月から15分単位の商品が取引可能となった

図：ドイツにおける電力取引量（スポット市場・時間前市場）と国内電力消費量の推移
出典：『諸外国の卸電力市場における時間前市場及び先渡市場・先物市場に係る調査報告書』三菱UFJリサーチ＆コンサルティング

5

JEPX時間前市場の利用増加❖2022年度からは新インバランス料金制度が開始することに伴い、インバランス精算でなく、時間前市場でゲートクローズまでの需給調整を行うインセンティブが増すことが想定される。
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❖更に、2022年度4月よりFIP制度が導入された。再エネ発電事業者も他の発電事業者と同様に、発電する電力量の計画値と実際に発電された実績値を一致させることが求められるため、計画値と実績値の差(インバランス)が発生することを回避するサービスのニーズが高まる。そのゆえ、スポット市場（前日市場）以降の時間帯に市場で売買して、発電計画や調達計画を変更するニーズが拡大することが見込まれる。

6時間前市場の約定量の推移
2022年1月1日〜2023年3月31日
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前年同期間

2022年度第４四半期

7

事業者別の時間前市場売り約定量
2022年1月1日〜2023年3月31日
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ネル
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前年同期間

2022年度
第４四半期

エネルギー価格の高止まりにより、新電力の倒産が相次ぎ、顧客離れが続いている

8

事業者別の時間前市場買い約定量
2022年1月1日〜2023年3月31日
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ネ
ル
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前年同期間

2022年度第４四半期

9

参考：事業者別のスポット市場売り約定量
2020年10月1日〜2021年12月31日
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10

参考：スポット市場のエリアプライス
2020年10月1日〜2021年12月31日
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11先行研究❖Koch and Hirth (2019) | German market
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-The paper quantitatively explores one reason for reduced balancing needs: increased andimproved short-term wholesale electricity trading on the intraday market.
❖Riddervold et al. (2021) | Nordic intraday market-The imbalance cost for a power producer with both wind and hydropower assets can be
reduced by internal balancing in combination with sales and purchase in a pay-as-bid intradaymarket.
❖Bourry and Kariniotakis (2010) | Nordpool in Denmark-The participation in an intraday market is formulated as a hedging method which aims to reducethe imbalance penalties. The participation in the intraday market can reduce the imbalance
penalties by up to 18%.

12-5000

05000

10000

余剰システムインバランス-10000-15000Daily imbalance forecasts (MWh)

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15000

システムインバラン量 (実需給20分前想定値)

01apr2022

不⾜システムインバランス
01jun2022

01aug2022

01oct2022

01dec2022

01feb2023

01apr2023 _13

研究目的
❖JEPX時間前市場の運用によるシステムインバランス、そして電力需要・供給のインバランスにもたらす低減効果を明らかにすること
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❖連系線混雑が発生する場合、時間前市場の利用による影響の変化について検討を行うこと❖再エネ発電の予測誤差によるインバランスが生じる場合、JEPX時間前市場の取引による調整が行われているかどうかについて検証すること

14モデルとデータ❖パネルデータ- ９エリア（沖縄を除く）

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- 2022年4月1日〜2023年3月31日（2022年度）の時間当たりデータ❖動学パネルモデル❖システム・電力需要・供給のインバランス量- 実需給20分前までに予測したシステムインバランス量（shortage imbalance & surplus imbalance）- 実需給時の電力需要実際値（actual）と前日夕方の電力需要予測値（forecast）の差の絶対値- 実需給時の電力供給実際値（actual）と前日夕方の電力供給予測値（forecast）の差の絶対値- 実需給時の再エネ発電実際値（actual）と前日夕方の再エネ発電予測値（forecast）の差の絶対値❖総電力需要に占める時間前市場の割合

時間前市場の利用によるインバランス量への影響- 時間前市場での取引量が電力総需要量に占める割合❖系統混雑- 地域iの連系線上では空容量がゼロになる場合、１の値を取る❖コントロール変数- 電力需要・火力・風力・太陽光発電量；気温、風力、日射量などを追加する予定

通常時：
混雑時：

15

記述統計量

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済学
講
座

Unit
ln_imbalance_system%ln_imbalance_demand%
ln_imbalance_generation %ln_imbalance_RE%
Intraday_share%
congestion
0/1
ln_demand%
ln_thermal%
ln_wind%ln_solar%N
78,32578,32578,32578,32578,32578,32578,32578,32578,12278,325Mean
1.7196
11.27912.121
10.122
8.778
0.264
8.967
8.665
0.081
1.004

Std.Dev.
11.26
1.450
1.369
2.428
8.641
0.441
0.827
0.797
0.561
1.994

Min-15.000
0.000
0.000
0.000
0.031
0.000
8.000
6.000
0.000
0.000

Max
15.00015.62817.05215.24749.9931.000011.00011.0005.57228.616316

系統混雑の発生率

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ネル
ギ
ー
経
済
学
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Area
KyushuChubu
Tokyo
Shikoku
Hokuriku
Hokkaido
TohokuChugokuKansaiCongestion occurrence
54.78%36.43%
27.43%
27.05%
24.85%
17.68%
17.04%
16.06%
15.99%

北海道

北陸

東北

中国
九州

関⻄
四国

沖縄

中部

東京

17

分析結果1：システムインバランス

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❖再エネ地域（電力余剰発生リスク高い）- 混雑時：時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.282%の余剰システムインバランスと0.979%の不足システムインバランスが緩和される- 通常時：混雑時と同じ❖その他地域（電力不足発生リスク高い）- 混雑時：時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.287%の余剰システムインバランスと0.763%の不足システムインバランスが緩和される- 通常時：時間前市場の有意な効果なし

再エネ地域においては、多くの時間前市場
Renewable areas(1)(2)
取引が地域内で⾏われる
lnImbalancelnImbalancelnImbalance_1hourlag

0.059**
0.058**(5.830)(5.610)Intraday Market
0.990**
0.979**(3.680)(3.390)Over Supply
21.44***
21.44***(52.08)(51.93)Congestion-0.146-0.152(-2.170)(-2.330)
Intraday × Over Supply × Congestion
0.134
0.137
(1.620)(1.640)Intraday × Over Supply-1.263*-1.261*
その他地域においては、多くの時間前市場(-3.12)(-3.10)Intraday × Congestion-0.183*-0.177
取引が地域間で⾏われる(-2.780)(-2.060)
Over Supply × Congestion
0.163
0.162
(2.280)(2.300)Constant-10.47***-9.419**(-37.06)(-5.790)
Control Variables
NoYes
Monthly Dummy
Yes
Yes
Sample Size
34368
34368
Adj.R2
0.978
0.978
Footnote: t statistics in parentheses, * p<0.1,** p<0.05, *** p<0.01.

Other areas(3)
lnImbalance
0.062***(9.250)0.556(1.070)21.35***(23.91)-0.430*(-2.510)-1.050*(-2.340)-1.255(-1.24)0.751**(3.130)0.802*(2.320)-10.58***(-18.69)
No
Yes
42872
0.981

(4)
lnImbalance
0.062***(9.150)0.524(1.040)21.34***(23.92)-0.432*(-2.490)-1.050*(-2.300)-1.249(-1.25)0.763**(3.310)0.804*(2.310)-8.116***(-12.20)
Yes
Yes
42872
0.981

18

分析結果２：電力需要のインバランス
ln_demand_imbalance

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❖時間前市場の取引は、主に電力需要のインバランス調整に用いられる- 時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.058%の需要インバランスが解消される

ln_demand_imbalance_1hourlag
Intraday Market Share

(1)

(2)

-0.007*-0.006*(0.003)(0.003)-0.058***-0.058***(0.001)(0.001)

Congestion-0.148***(0.039)Intraday × Congestion❖連系線を容量いっぱいまで運用し、供給力の区域間調達・販売を行う時間前市場の取引が活用される場
合- 時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.074%の需要インバランスが削減される-0.016***(0.004)ln_wind-0.214***-0.211***(0.010)(0.010)0.012***

0.012***(0.003)(0.003)12.092***12.087***(0.043)(0.043)Monthly Dummy

Yes

Yes

Sample Size

74846

74846

Adj.R2

0.148

0.149

ln_solarConstant

Footnote: t statistics in parentheses, * p<0.1,** p<0.05, *** p<0.01.

19

分析結果３：電力生産のインバランス
ln_generation_imbalance

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経済学講座❖時間前市場の取引は、電力生産のインバランスの調整にも用いられる

ln_generation_imbalance_1hourlag
Intraday Market Share- 時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.032%の電力生産のインバランスが解消される

(3)

(4)

0.019***

0.019***(0.004)(0.004)-0.032***-0.032***(0.001)(0.001)

Congestion

0.183***(0.034)Intraday × Congestion❖系統混雑(空容量がゼロ)が発生する場合、時間前市場が電力生産の調整にもたらす緩和効果が減少（電力生産の予測誤差は主に再エネの生産によるものなので）(0.003)ln_wind0.039***

0.037***(0.008)(0.008)0.139***

0.139***(0.003)(0.003)12.125***12.125***(0.047)(0.047)Monthly Dummy

Yes

Yes

Sample Size74846

74846

Adj.R2

0.095

0.095

ln_solarConstant- 時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.026%の電力生産のインバランスが削減される

0.006**

Footnote: t statistics in parentheses, * p<0.1,** p<0.05, *** p<0.01.

20

分析結果４：再エネ発電のインバランス

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❖時間前市場の取引は、再エネ発電のインバランス調整にも用いられる- 時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.024%の再エネ発電のインバランスが削減される

ln_renewable_imbalance
ln_renewable_imbalance_1hourlag
Intraday Market Share

(5)

(6)

0.228***

0.228***(0.004)(0.004)-0.024***-0.024***(0.001)(0.001)

Congestion❖系統混雑(空容量がゼロ)が発生する場合、再エネ電力の地域を跨いだ送電ができなくなるため、時間前市場が再エネ発電のインバランス調整にもたらす緩和効果が減少- 系統混雑発生時、時間前市場の利用割合の１％増加により、約０.015%の再エネ発電のインバランスが削減される-0.743***(0.089)Intraday × Congestion

0.009*(0.006)ln_wind-0.173***-0.167***(0.011)(0.011)0.082***

0.080***(0.004)(0.004)8.081***

8.086***(0.043)(0.044)Monthly Dummy

Yes

Yes

Sample Size74846

74846

Adj.R2

0.069

0.072

ln_solarConstant

Footnote: t statistics in parentheses, * p<0.1,** p<0.05, *** p<0.01.

21
RESEARCH PROJECT ON RENEWABLE ENERGY ECONOMICS

連系線利⽤ルール❖日本では送電線の利用は「先着順」で決定される。この制度では、例えば石炭火力発電所が、後から契約を結ぶ再エネ電源よりも優先されることになる。系統混雑が発生すると、後から契約を結ぶ電源に出力制限がかかる。これは、近年に再エネ出力抑制が増加している理由でもある。

❖メリットオーダーに従い出力制御する「再給電」方式は、2023年12月28日から実施する予定。「再給電」
方式の下では、限界費用とCO2排出がより低い電源が優先的に系統接続される。政策改革により、再エネ出力抑制のリスクが軽減され、日本における再エネの導入が拡大することが期待できる。

出典：『再エネの導入拡大を実現する「系統制約」克服の取り組み』, METI (2022). https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/energykihonkeikaku2021̲kaisetu05.html

22

分析結果のまとめ再生
可能エネル
ギー経済学講座❖JEPX時間前市場の利用によるシステムインバランス、そして電力需要と供給インバランスへの低減効果が検証された。
❖連系線を利用する余剰電力の時間前市場取引が効率的に利用されていない；特に、再エネが多く導入されている地域（東北、四国、中国、九州）においては、エリアを跨いだ時間前市場の利用が比較的に少ない；
今後FIP電源の導入増加に伴い、再エネ電源の時間前市場の利用に変化が生じる可能性が高く、出力抑制の緩和にもつながるかもしれない。
❖時間前市場取引が主に電力需要のインバランス調整に用いられているが、電力供給（再エネ電力を含め）のインバランス調整にも適用されている。
❖連系線上において系統混雑が発生する場合、現状の「先着優先ルール」の下では、再エネ電源余剰電力の地域間調達ができず、時間前市場取引のインバランス緩和効果がうまく発揮できない；「再給電方式」への政策改革が新たな変化をもたらすことが期待される。