JP2007195285A - バックアップ電力購入支援システム及びバックアップ電力購入支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したバックアップ電力の購入と、スポット取引の支援を行う。
【解決手段】過去の電力市場の取引実績と需給情報を参照し、スポット取引において、設定した購入価格の条件に合致する時間帯を取引安定時間帯として抽出するスポット取引安定時間帯予測手段１０１と、スポット取引安定時間帯における購入量の最小値を時間帯別安定購入量として算出するスポット取引安定購入量予測手段１０２と、バックアップ電力について、設定したバックアップ電力使用量の条件に合致する時間帯を電力安定使用時間帯として抽出するバックアップ電力安定時間帯予測手段１０３と、バックアップ電力安定使用時間帯における電力使用量の最小値をバックアップ電力安定使用量として算出するバックアップ電力安定使用量予測手段１０４と、予測結果を表示する安定時間帯・電力量表示手段１０６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力自由化における電力売買の取引で必要電力を確保できなかった場合に用いるバックアップ電力の購入を支援する、バックアップ電力購入支援システム及びバックアップ電力購入支援方法に関する。

電力自由化とは、電気事業法の改正による、電力の小売自由化を中心とした規制緩和のことである。従来は、電力会社からしか電力を購入できなかったが、電力自由化により他の新規参入の電力小売業者からも購入できるようになった。そのため、電力会社間で競争が発生し、電力価格が低下することが期待されているが、その競争に参加する電力小売業者にとっては、発電コスト削減が重要となる。

電力小売業者は、自家発電機を保有して電力を供給するが、需要のピーク時に合わせた容量の自家発電機を持つと発電機の稼働率が低下し、収益が低下する。そこで、ピーク時には、供給不足分の電力を他の電力会社などから購入することになる。この電力をバックアップ電力と呼ぶ。一般的に、電力は保存ができず、また発電量の増減にはある程度の時間がかかるため、バックアップ電力を購入する場合には、供給を受ける日より前もって各時間帯の電力の購入量（需要量）を、バックアップ電力の購入先（電力会社，他の電力小売業者など）に申告する必要がある。ところが、事前に予測した需要量と、実際の需要量とは異なることがあり、申告した電力量よりも実際の需要量が少ない場合でも、申告した電力量分の料金は支払わなくてはならない。一方、申告した電力量よりも需要量が大きく上回った場合、特に基準値（例：契約電力の３％）を超えてバックアップ電力の供給を受けると、高額なペナルティ料金を支払わなければならない。そのため、電力小売業者にとっては、バックアップ電力の供給を受けるためにかかるコストを低減することが、重要な課題である。

電力取引所による電力の取引では、一定期間後に受け渡しを行う先渡し定型市場による取引と、翌日に受渡しを行うスポット市場による取引などがある。そのため、電力小売業者の一日の電力運用においては、予測した需要量と既に決定されている取引による電力量、および自家発電量から、不足する電力量を想定し、スポット取引による購入量とバックアップ電力量を決めなければならない。ところが、スポット取引で購入できる電力量は変動するため、必要な電力量を確保できないことがあり、そのような場合は、不足分をバックアップ電力で補うしかない。そのため、スポット取引における購入量によっても、バックアップ電力に要するコストが変動する。

特許文献１には、電力小売業者がネットワークを介して顧客需要を収集し、翌日の電力需要予測値を算出して需要家に提示し、需要家は、その結果を基に、翌日の電力使用量を容易に、精度良く申告できる、受電計画作成支援方法についての開示がある。

特許文献２には、最適な需要予測値の上乗せ比率と最適な自家発電・買電比率を求めることにより、需要予測が変動した場合でも自家発電機による出力のみで調整でき、バックアップ電力の使用量を抑制し、かつ、なるべくコストの安い自家発電機を利用できるようにした、電力売買支援システムについての開示がある。
特開２００１−３２７０７４号公報 特開２００４−３３６８９０号公報

このように、電力小売業者が電力を売買する上で、事前に予測した需要量と、実際の需要量との差を小さくすることで、バックアップ電力について、事前に申告した電力量と実際の電力使用量との差を小さくできることが望ましい。しかし、一般に、需要が予測から変動することは避けられない。

上記、従来の方法では、ネットワークを介して顧客需要を収集して翌日の電力需要を予測し、それを基に翌日の電力使用量を精度良く申告するものであるが、需要は予測から変動するため、問題となる場合がある。

このように、どのような予測手法をとったとしても、電力需要が予測から変動することは避けられないため、バックアップ電力を購入する場合には、ペナルティの支払いを避けるために需要を予測より多く見積もって申告する方法がある。しかし、この方法では、多く見積もった分だけコストが増大する。また、自家発電機をバックアップ電力用として使用するために、余力を持たせて運転するという方法もあるが、設備投資が増大する上、発電機の稼働率が低下してコスト的に問題がある。

このように、バックアップ電力には多くの費用が掛かることになるため、発電コストを抑制するためには、自家発電機による発電と、他電力会社や電力小売業者などからの買電によるバックアップ電力とを適当な量・比率にする必要がある。

上記問題を解決するために、需要が予測から変動した場合でも、その変動分を考慮して最適な需要予測値の上乗せ比率と最適な自家発電・買電比率を求める方法が提示されているが、スポット取引による電力量が変動するために、どの程度のバックアップ電力量を用意すればよいか事前には分からない、という問題は解決できない。

本発明の目的は、取引実績と市場情報から、スポット取引による電力の購入量とバックアップ電力の購入量とを予測することで、安定したバックアップ電力の購入と、スポット取引の支援をすることができる、バックアップ電力購入支援システムを提供することである。

本発明では、取引実績と市場情報から、スポット取引での購入量とバックアップ電力の使用量とを予測するために、次の６つの手段を設ける。

（１）スポット取引における安定時間帯予測手段
（２）スポット取引における時間帯別安定購入量予測手段
（３）バックアップ電力における安定時間帯予測手段
（４）バックアップ電力における時間帯別安定使用量予測手段
（５）時間帯別の安定性の信頼度算出手段
（６）安定時間帯・電力量表示手段

上記手段により、各時間帯におけるスポット取引による安定購入量と、バックアップ電力の安定使用量が求められる。これらの予測値を提示することで、スポット取引やバックアップ電力の購入を支援することができる。

本発明によると、各時間帯におけるスポット取引による安定購入量と、バックアップ電力の安定使用量が求められ、これを基に電力の購入量を決定し、実際の取引を行うことで、電力小売をする際に使用するバックアップ電力の購入コストを削減できる。その結果、電力小売業者の発電コスト全体を低減することができる。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

本例においては、バックアップ電力購入支援システムを、例えばコンピュータ装置に該当する処理を行うプログラムを実装させて、そのコンピュータ装置が備える演算処理機能や記憶機能などを利用して、実現したものである。図１に本例のシステム構成を表す機能ブロック図を示す。本例は、スポット取引において安定した購入を行なえる時間帯を予測するスポット取引安定時間帯予測手段１０１、スポット取引において安定した購入を行える購入量を予測するスポット取引安定購入量予測手段１０２、バックアップ電力について安定して使用できる時間帯を予測するバックアップ電力安定時間帯予測手段１０３、バックアップ電力について安定して使用できる使用量を予測するバックアップ電力安定使用量予測手段１０４、バックアップ電力について、安定使用量の予測がどの程度信頼できるかを算出する時間帯別安定性信頼度算出手段１０５、スポット取引安定時間帯予測手段１０１、スポット取引安定購入量予測手段１０２、バックアップ電力安定時間帯予測手段１０３、バックアップ電力安定使用量予測手段１０４で予測した結果と、時間帯別安定性信頼度算出手段１０５で算出した安定性とを表示する、安定時間帯・電力量表示手段１０６から構成する。

図２に、本例の処理フローを示す。図２を用いて本例の処理について説明する。

まず、卸電力取引所２０７からインターネット２０８を介して、市場の取引情報を市場情報データベース２０９に、電力小売業者の需給情報を需給実績データベース２１０に格納する。これらのデータを基に、各時間帯におけるスポット取引時間帯別購入量を算出する（ステップＳ２０１）。

次に、ステップＳ２０１で算出した、各時間帯におけるスポット取引の約定量と約定価格との関係から、過去にどの程度の量が約定したかをまとめ、安定したスポット取引の時間帯別の購入量を算出する（ステップＳ２０２）。ここで、算出する際には、スポット取引での購入価格の範囲を条件として設定し、その価格以下でのスポット取引の約定量を安定購入量として算出する。そして、算出されたスポット取引の安定購入量の情報を基に、スポット取引の安定購入時間帯を算出する（ステップＳ２０３）。

算出されたスポット取引時間帯別購入量とスポット取引時間帯別安定購入量を基に、バックアップ電力時間帯別使用量を算出する（ステップＳ２０４）。

次に、需給実績データベース２１０から得られる過去の時間帯別のバックアップ電力使用量を抽出し、電力小売業者が購入可能なバックアップ電力量の範囲を指定し、その指定範囲内にある時間帯を、バックアップ電力安定使用時間帯として算出する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０５で算出したバックアップ電力安定使用時間帯におけるバックアップ電力の使用量を基に、その時間帯における過去のバックアップ電力使用量の最小値をバックアップ電力安定使用量として算出する（ステップＳ２０６）。

最後に、ステップＳ２０６で算出したバックアップ電力安定使用量に対して標準偏差を用いることにより、安定性がどの程度の精度であるかを時間帯別安定性信頼度として算出し、上記処理にて算出した情報とともに予測結果情報２１１へ格納する（ステップＳ２０７）。

次にデータベースの構成について図３、図４を参照して説明する。

図３に市場情報データベース２０９に格納するデータの構成例を示す。市場情報データベース２０９は、卸電力取引所２０７が提供する日毎の市場の取引情報をインターネット２０８を介して取り込み、時間帯別に格納したものである。図３では、市場情報として、スポット取引の約定量と約定価格、先渡定型取引の約定量と約定価格を３０分単位で格納した例を示している。図３に示した例は一日分のデータであるが、市場情報データベース２０９には、このデータが取引の実施された日について日付順に格納してある。

図４に需給実績データベース２１０に格納するデータの構成例を示す。需給実績データベース２１０は、市場の取引情報のうち、電力小売業者が過去に売買した電力の実績値を日毎に格納したものである。図４では、売買実績値として、スポット取引の購入量と購入価格、先渡定型取引の購入量と購入価格、掲示板取引の購入量と購入価格、ＯＴＣ取引（Over The Counter：個別相対取引）の購入量と購入価格、バックアップ電力の使用量を３０分単位で格納した例を示している。また、これらの売買を行う際には、事前に需要予測を行い、日毎、時間帯毎に必要な電力量を予測し、電力小売業者が所有する自家発電機の発電計画を立案して自家発電量を決めている。そのため、本例では、需給実績データとして、必要電力量と自家発電量の情報も格納しておく。

なお、本例のバックアップ電力購入支援システムは、支援対象とする電力小売業者に設置されたパーソナルコンピュータなどの計算機に搭載するように構成することができる。その場合、需給実績データベース２１０に格納する情報は、電力小売業者が直接入力する方法で取り込むように構成する。また、本例のバックアップ電力購入支援システムを電力小売業者とインターネットなどの通信網を介して接続するように構成してもよい。その場合は、需給実績データベース２１０のうち、市場の取引情報は、卸電力取引所２０７が提供する日毎の市場の取引情報からインターネット２０８を介して取り込み、その他の情報は、電力小売業者の持つ情報をインターネット２０８を介して取り込むように構成することができる。

次に、本例の各処理の詳細について説明する。

まず、スポット取引時間帯別購入量算出処理（ステップＳ２０１）について説明する。本処理では、まず、需給実績データベース２１０を参照し、電力の売買を検討する日（これを対象日と呼ぶ）の情報を取得する。スポット取引で購入する電力量は、必要電力量から、既に他の取引で購入が決まっている電力量と計画されている自家発電機の発電量を差し引いた量になるため、次式により算出する。なお、算出するスポット取引購入量は、時間帯別（本例では３０分毎）に算出するため、各データとも需給実績データベース２１０に格納されている時間帯別の値を用いる。

［数１］
スポット取引時間帯別購入量＝必要電力量−（先渡取引購入量＋掲示板取引購入量＋ＯＴＣ取引購入量＋自家発電量）

次に、スポット取引安定購入量算出処理（ステップＳ２０２）について説明する。スポット取引安定購入量算出の処理は、スポット取引安定購入量予測手段１０２により行う。スポット取引安定購入量の算出には、まず、購入価格の条件として価格の範囲を設定する。次に、過去のスポット取引の実績値を参照し、設定された条件に合致する価格で購入したスポット取引の時間帯別の購入量を抽出する。そして、抽出した購入量のうち、時間帯毎にその中の最小値を検出して、それをスポット取引時間帯別安定購入量とする。

ここで、スポット取引安定購入量を算出するための購入価格の条件は、本システムの使用者が任意に設定できるように構成する。条件の設定は、本システムの画面から、条件となる価格の上下限値を入力する方法や、上限値または下限値のみ入力する方法で設定する。そして、入力された値を基に、設定が上下限値の場合は、入力された上下限値の範囲内の条件で抽出し、設定が上限値の場合は、入力された上限値以下の条件で抽出し、設定が下限値の場合は、入力された下限値以上の条件で抽出するように処理を行う。

次に、スポット取引安定時間帯算出処理（ステップＳ２０３）について説明する。スポット取引安定時間帯算出の処理は、スポット取引安定時間帯予測手段１０１により行なう。スポット取引安定時間帯は、スポット取引安定購入量算出処理の結果、算出されたスポット取引安定購入量の情報を基に、安定購入量が抽出された時間帯をスポット取引安定時間帯とする。スポット取引安定購入量を算出するための購入価格の条件によっては、安定購入量が抽出できない時間帯もあるため、それらの時間帯を除いた時間帯をスポット取引安定時間帯とする。

次に、バックアップ電力時間帯別使用量算出処理（ステップＳ２０４）について説明する。ここで算出するバックアップ電力は、スポット取引時間帯別購入量算出処理（ステップＳ２０１）で算出した対象日のスポット取引時間帯別購入量から、スポット取引安定購入量算出処理（ステップＳ２０２）で算出したスポット取引時間帯別安定購入量を差し引いたものとし、次式により算出する。ただし、算出は、スポット取引安定時間帯を対象に行う。

［数２］
バックアップ電力時間帯別使用量＝スポット取引時間帯別購入量−スポット取引時間帯別安定購入量

次に、バックアップ電力安定使用時間帯算出処理（ステップＳ２０５）について説明する。バックアップ電力安定使用時間帯算出の処理は、バックアップ電力安定時間帯予測手段１０３により行う。バックアップ電力安定使用時間帯の抽出には、まず、条件として、電力小売業者が購入可能なバックアップ電力使用量の範囲を設定する。次に、需給実績データベース２１０から過去の時間帯別のバックアップ電力使用量の実績値を参照し、設定された条件の範囲内にある電力量になっている時間帯を抽出する。ここで抽出した時間帯を、バックアップ電力安定使用時間帯とする。

ここで、バックアップ電力安定使用時間帯を算出するための条件は、本システムの使用者が任意に設定することができるように構成する。設定の方法は、例えば、本システムの画面から、条件となるバックアップ電力使用量の上下限値を入力する方法や、上限値または下限値のみ入力する方法とする。そして、入力された値を基に、設定が上下限値の場合は、入力された上下限値の範囲内の条件で抽出し、設定が上限値の場合は、入力された上限値以下の条件で抽出し、設定が下限値の場合は、入力された下限値以上の条件で抽出するように処理を行う。

次に、バックアップ電力安定使用量算出処理（ステップＳ２０６）について説明する。バックアップ電力安定使用量算出の処理は、バックアップ電力安定使用量予測手段１０４により行う。バックアップ電力安定使用量は、需給実績データベース２１０を参照し、バックアップ電力安定使用時間帯算出処理（ステップＳ２０５）で算出したバックアップ電力安定使用時間帯における過去のバックアップ電力の使用量を抽出し、時間帯毎にその中のバックアップ電力使用量の最小値を検出して、それをバックアップ電力安定使用量とする。

最後に、時間帯別安定性信頼度算出処理（ステップＳ２０７）について説明する。時間帯別安定性信頼度算出の処理は、時間帯別安定性信頼度算出手段１０５により行う。ステップＳ２０６で算出したバックアップ電力安定使用量の信頼度を評価する手段として、ステップＳ２０５で算出したバックアップ電力安定使用時間帯を対象に、時間帯毎にバックアップ電力使用量の標準偏差を求める。それを基に算出したバックアップ電力安定使用量がどの程度の精度であるかを算出する。

以上説明した処理で算出した情報は、予測結果情報２１１に格納する。安定時間帯・電力量表示手段１０６は、予測結果情報２１１に格納された情報を編集し、本システムの使用者のマンマシンインターフェースに表示する。図５に画面表示例を示す。本例の画面３０１では、算出したスポット取引安定時間帯、バックアップ電力安定使用時間帯、時間帯別必要電力量、スポット取引安定時間帯におけるスポット取引安定購入量と購入価格、バックアップ電力安定使用時間帯におけるバックアップ電力安定使用量と購入価格、バックアップ電力安定使用量の信頼度、スポット取引安定時間帯におけるバックアップ電力使用量を一覧表の形式で編集し、表示した例を示している。

また、図６に、図５で示した情報をグラフ形式で表示した例を示している。図６の画面３０２では、必要電力量を折れ線グラフで表示し、そのうち、スポット取引安定購入量を斜線で、バックアップ電力安定使用量を横線で示している。また、スポット取引安定時間帯やバックアップ電力安定時間帯のボタンをクリックすると、当該時間帯の背景色などを色替えして表示し、他と区別できるようにすることもできる。

更に、図５と図６で示した一覧表とグラフをひとつの画面内に表示することも可能である。また、本システムでは、使用者がスポット取引購入価格の条件とバックアップ電力使用量の条件を設定するが、その条件の入力エリアを上記結果表示画面内に設け、条件を変化させて処理を実行し、その結果を表示することにもできる。このようにすることで、さまざまな条件における予測結果を容易に確認することができるため、バックアップ電力の購入量の検討をより容易にすることができる。

以上説明したように、過去の売買実績を基に、電力小売業者が設定する条件に応じて算出するスポット取引による安定購入量と、バックアップ電力の安定使用量を提示することで、電力小売業者のバックアップ電力の購入を支援することができる。

上記説明では、本システムで用いる市場情報データベースと需給実績データベースの情報に関しては、特に制限を設けていないが、算出処理に用いる情報をデータベースに格納されている全ての情報を用いる場合の他に、期間を指定して用いることができるように構成してもよい。例えば、１週間前までの情報を用いる場合、１ヶ月前までの情報を用いる場合、１年前までの情報を用いる場合、などのように期間を指定できるようにしてもよい。また、電力需要は曜日や季節によって大きく異なるため、過去実績として参照する情報を特定の曜日に限定することや、参照する月を指定することができるような構成にすることもできる。このように、参照する情報を選択できるようにすることで、予測結果の精度を向上させることができるとともに、電力小売業者の参考となる情報を多数提示することができる。

なお、ここまで説明した本システムで行われる処理方法をプログラム化して、そのプログラムを各種媒体などを介して必要とする部署に配付して、汎用のコンピュータ装置に実装させて、システムを構成するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態による構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による処理例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態による市場情報データベースの格納情報の項目を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による需給実績データベースの格納情報の項目を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による予測結果情報の画面表示例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による予測結果情報の他の画面表示例を示す説明図である。

符号の説明

１０１…スポット取引安定時間帯予測手段、１０２…スポット取引安定購入量予測手段、１０３…バックアップ電力安定時間帯予測手段、１０４…バックアップ電力安定使用量予測手段、１０５…時間帯別安定性信頼度算出手段、１０６…安定時間帯・電力量表示手段、２０７…卸電力取引所、２０８…インターネット、２０９…市場情報データベース、２１０…需給実績データベース、２１１…予測結果情報、３０１，３０２…予測結果情報の画面表示例

Claims (4)

1. 過去の電力市場の取引実績と需給情報を基に、取引の安定する時間帯を予測する取引安定時間帯予測手段と、
   取引安定時間帯における安定した購入量を予測する時間帯別安定購入量予測手段と、
   バックアップ電力を安定して使用できるバックアップ電力安定使用時間帯予測手段と、
   バックアップ電力安定使用時間帯における安定した使用量を予測するバックアップ電力安定使用量予測手段と、
   予測結果を表示する安定時間帯・電力量表示手段とを備えた、バックアップ電力購入支援システム。
2. 請求項１記載のバックアップ電力購入支援システムにおいて、
   予測したバックアップ電力安定使用量の信頼度を算出する、時間帯別安定性信頼度算出手段を備えることを特徴とする、バックアップ電力購入支援システム。
3. 過去の電力市場の取引実績と需給情報を参照し、設定した購入価格の条件に合致する時間帯を取引安定時間帯として抽出し、
   取引安定時間帯における購入量の最小値を時間帯別安定購入量として算出し、
   過去の電力市場の取引実績と需給情報を参照し、設定したバックアップ電力使用量の条件に合致する時間帯をバックアップ電力安定使用時間帯として抽出し、
   バックアップ電力安定使用時間帯における電力使用量の最小値をバックアップ電力安定使用量として算出する、バックアップ電力購入支援方法。
4. 請求項３記載のバックアップ電力購入支援方法において、
   予測したバックアップ電力安定使用量の信頼度を算出する、時間帯別安定性信頼度算出処理をさらに行うことを特徴とする、バックアップ電力購入支援方法。

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