JP2021105757A - 電力取引約定計算装置及び電力取引約定計算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な約定計算を行うことが可能な電力取引約定計算装置及び電力取引約定計算方法を提供する。【解決手段】電力取引約定計算システム１において、電力取引約定計算装置２は、ブロック入札が実施される電力取引の約定計算を行う演算部２４を備える。演算部２４は、入札データ集約部３１で集約された買い入札データ及び売り入札データに基づいて一以上の売り入札の価値を評価し、価値に基づいて一以上の売り入札の約定判定を行う約定計算実行部３２と、約定計算実行部３２で行われた約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する約定結果確定部３３と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、電力取引約定計算装置及び電力取引約定計算方法に関する。

互いに連続する複数の基本時間帯にまたがる入札であるブロック入札を行うための従来の約定計算として様々な技術が提案されている。例えば、ブロック入札を基本時間帯の単位に分割してマッチングを行い、ブロック入札のうち一部の基本時間帯でマッチングできなかった場合には条件を変えて再度マッチングを行うという組み合わせ最適化計算手法が提案されている（例えば特許文献１）。

また、リアルタイム方式での売り入札と買い入札とのマッチングに失敗したブロック入札に対して、ネゴシエーション方式の取引へ移行する、または再度マッチングを行うことにより、約定機会を増やす手法が提案されている（例えば特許文献２）。

特開２００４−２２９３６３号公報 特開２００５−０２５３３３号公報

需給調整市場においてブロック入札が可能になった場合、買い入札者が支払う費用を抑えるためには、各時刻の必要量を確保しながら費用が小さくなるように複数の売り入札を組み合わせて約定する必要がある。しかしながら、上記のようなマッチングを行う従来の約定計算手法では、計算時間が長くなる場合や、最適解が得られない場合があるなどの問題が生じると考えられる。

特に、ブロック入札が広く一般的に実施されるようになって、計算対象となる入札の大部分もしくは全てがブロック入札となる状況となった場合には、上記の課題は顕著になると考えられる。

そこで、本開示は、上記のような問題点を踏まえてなされたものであり、適切な約定計算を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。

本開示に係る電力取引約定計算装置は、互いに連続する複数の基本時間帯にまたがる売り入札であるブロック入札が実施される電力取引の約定計算を行う演算部を備え、前記演算部は、買い入札データ及び売り入札データを集約する入札データ集約部と、前記入札データ集約部で集約された前記買い入札データ及び前記売り入札データに基づいて一以上の売り入札の価値を評価し、前記価値に基づいて一以上の売り入札の約定判定を行う約定計算実行部と、前記約定計算実行部で行われた前記約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する約定結果確定部とを備える。

本開示によれば、ブロック入札が実施される電力取引において、一以上の売り入札の価値を評価し、当該価値に基づいて約定判定を行い、約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する。このような構成によれば、適切な約定計算を行うことができる。

需給調整市場における、送配電事業者の買い入札データ及び調整力供出事業者の売り入札データの例を示す図である。 実施の形態１に係る電力取引約定計算システムの構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電力取引約定計算システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る電力取引約定計算システムの動作を説明するための図である。 実施の形態２に係る電力取引約定計算システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る電力取引約定計算システムの動作を説明するための図である。 実施の形態５に係る電力取引約定計算システムの構成の一例を示すブロック図である。

以下に、実施の形態に係る電力取引約定計算装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本開示が限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの増加に伴い、将来的に需給調整力が不足することが懸念されている。現在の日本では、送配電事業者は公募で需給調整力の調達を行っているが、需給調整力の確保を効率化することを目的に２０２１年に需給調整市場が開設される予定である。需給調整市場は電力の安定供給のために需給調整力を取引する市場であり、送配電事業者が必要となる需給調整力の量［ΔｋＷ］を買い入札し、それに対して需給調整力を供出できる事業者（調整力供出事業者）が、需給調整力の供出可能量［ΔｋＷ］、需給調整力の希望単価（ΔｋＷ単価）［円／ΔｋＷ］を提示して売り入札する市場になる見込みである。なお、調整力供出事業者は、例えば、発電事業者、ＶＰＰ（Virtual Power Plant）事業者、小売電気事業者などである。

送配電事業者は、調整力供出事業者に対して、需給調整力［ΔｋＷ］の調達に対する費用を、需給調整市場を介して支払うこととなる。調整力供出事業者が売り入札する需給調整力の供出可能量の合計が、送配電事業者が買い入札する需給調整力の必要量よりも大きい場合、送配電事業者は利益を高めるために、何らかの約定ロジックによりなるべく支払いが少なくなるように落札者を決める必要がある。

図１は、需給調整市場における、送配電事業者の買い入札データ及び調整力供出事業者の売り入札データの例を示す図である。図１のドットハッチングが付されたブロック入札では、供出可能量または希望売り単価を基本時間帯の単位（図１では３０分）に分割して基本時間帯ごとに取引することはできない。例えば図１では、第１売り入札者は、１：００から２：００までの１時間の供出可能量を、１：００から１：３０までの基本時間帯と、１：３０から２：００までの基本時間帯とに分けて取引できないブロック入札で提示していることが示されている。なお、以下の説明では、基本時間帯を時刻または時間帯と記すこともある。

需給調整力の必要量を確保しながら送配電事業者の支払う費用を抑えるためには、組み合わせ最適化計算を行う必要がある。しかし、ブロック入札が含まれ、かつ、入札者が多くなって組み合わせが多数になると、最適化計算が複雑となり約定計算に長い時間を要したり最適解が得られなかったりする可能性がある。そこで、本実施の形態１に係る電力取引約定計算装置は、ブロック入札を基本時間帯の単位によって分解せずに売り入札の価値を評価し、当該価値に基づいて約定判定を行う、という発見的手法を用いる。このような構成によれば、約定判定の結果に基づく約定ロジックによって需給調整市場における取引を円滑に成立させることが可能となる。なお、以下では発見的手法として、ブロック入札を基本時間帯の単位によって分解せずに売り入札の価値を評価して、準最適解（最適に近い暫定解）が高速に得られるGreedy Heuristicを用いる例について説明するが、これに限ったものではない。

図２に本実施の形態１に係る電力取引約定計算システムの構成の一例を示す。図２のように、電力取引約定計算システム１は、電力取引約定計算装置２と、通信ネットワーク３と、複数台の買い入札者端末装置４と、複数台の売り入札者端末装置５とを備えている。

買い入札者端末装置４は、需給調整市場の買い入札者である送配電事業者が自社の事務所等に備えられるパソコン等の情報端末装置である。売り入札者端末装置５は、需給調整市場の売り入札者である調整力供出事業者が自社の事務所等に備えられるパソコン等の情報端末装置である。買い入札者端末装置４及び売り入札者端末装置５は、光回線やＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワーク３を介して電力取引約定計算装置２と相互にデータ通信を行うことができる。

電力取引約定計算装置２は、インターフェース部２１と、記憶部２２と、通信部２３と、演算部２４とを備える装置であり、需給調整市場を運営する送配電事業者の代表者などの事務所等に備えられるサーバ等の情報端末装置である。通信部２３は、通信ネットワーク３を介して、買い入札者端末装置４及び売り入札者端末装置５と相互にデータ通信を行うことができ、スイッチングハブやルーター、パソコンやサーバに備わる通信機能等で構成される。

インターフェース部２１は、入力部２１ａと出力部２１ｂとを備えている。入力部２１ａは、需給調整市場の運営者が取引に必要となるデータをキーボードやマウスを使って入力可能に構成されている。出力部２１ｂは、取引における買い入札に関する情報、売り入札に関する情報、落札に関する情報をディスプレイ装置などに出力可能に構成されている。

記憶部２２は、通信部２３が通信ネットワーク３を介して取得した買い入札に関する情報（買い入札データ）、及び、売り入札に関する情報（売り入札データ）、並びに、演算部２４で求められた落札に関する情報（約定結果データ）などを記憶するハードディスク等の記憶装置で構成される。なお、買い入札データは、例えば、需給調整力の必要量［ΔｋＷ］、及び、需給調整力の必要時間帯を含む。売り入札データは、例えば、需給調整力の供出可能量［ΔｋＷ］、需給調整力の供出可能時間帯（供出可能時刻）、及び、需給調整力の希望売り単価［円／ΔｋＷ］を含む。約定結果データは、例えば、落札した売り入札の組み合わせ、需給調整力の約定量［ΔｋＷ］、及び、約定価格［円／ΔｋＷ］を含む。

演算部２４は、互いに連続する複数の基本時間帯にまたがる売り入札であるブロック入札が実施される電力取引の約定計算を行う。演算部２４は、入札データ集約部３１と、約定計算実行部３２と、約定結果確定部３３とを備えており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等からなる演算処理装置で構成される。

入札データ集約部３１は、通信部２３などを経由して得られた送配電事業者からの買い入札データと、調整力供出事業者からの売り入札データとを集約する。

約定計算実行部３２は、価値評価部３２ａと、約定判定部３２ｂとを備える。価値評価部３２ａは、入札データ集約部３１で集約された各売り入札の価値を評価する。約定判定部３２ｂは、価値評価部３２ａで評価された価値に基づいて、各売り入札の約定判定を行う。

このため、約定計算実行部３２は、入札データ集約部３１で集約された買い入札データ及び売り入札データに基づいて一以上の売り入札の価値を評価し、当該価値に基づいて一以上の売り入札の約定判定を行う。本実施の形態１では、約定計算実行部３２は、Greedy Heuristicなどの発見的手法を用いて売り入札データの中から落札者（複数の売り入札の組み合わせ）を選定する演算処理部である。これにより、入札データ集約部３１で集約された買い入札データの需給調整力の必要量を確保しながら、調達費用を小さくすることが可能となる。

約定結果確定部３３は、約定計算実行部３２で行われた約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する。本実施の形態１では、約定結果確定部３３は、約定計算実行部３２による計算結果を約定結果として確定する演算処理部である。約定結果確定部３３は、確定した約定結果を約定結果データとして記憶部２２に保存するとともに、通信部２３及び通信ネットワーク３を介して買い入札者端末装置４及び売り入札者端末装置５に約定結果データを送信する。

＜動作＞
図３は、本実施の形態１に係る電力取引約定計算システム１の動作を示すフローチャートである。次に、この動作について、図３を参照して説明する。

需給調整市場の商品毎（需給調整力が発動されてからの応動時間と、需給調整力の供出の継続時間とに区別して商品が用意されている）、及びその受け渡し日時毎に、所定の日時になると取引が開始される。取引が開始されると、まずステップＳ１にて、送配電事業者は、買い入札者端末装置４を使って必要となる需給調整力の量を買い入札し、調整力供出事業者は、売り入札者端末装置５を使って需給調整力の供出可能量、需給調整力の希望単価を売り入札する。これにより、買い入札及び売り入札が受け付けられる。

ステップＳ２にて、需給調整力の商品毎、及び、その受け渡し日時毎に、所定の日時の取引が終了すると、入札データ集約部３１は、各基本時間帯の買い入札データと売り入札データとを記憶部２２に保存して集約する。

ステップＳ３からステップＳ６において、約定計算実行部３２は、Greedy Heuristicを用いて、各基本時間帯の必要量を確保しながら買い入札者が支払う費用ができるだけ小さくなるように落札者を選定する。なお、ここでいう落札者は、複数の売り入札の組み合わせに相当する。以下、ステップＳ３からステップＳ６について詳細に説明する。

ステップＳ３にて、価値評価部３２ａは、各売り入札の価値を評価する。このとき、価値評価部３２ａは、ブロック入札を基本時間帯の単位によって分解せずに価値を評価する。

ステップＳ４にて、約定判定部３２ｂは、ステップＳ３で評価された価値に基づいて各売り入札の約定判定を行う。

ステップＳ５にて、約定計算実行部３２は、ステップ３で約定すると判定された需給調整力の量を差し引くことで買い入札の残り必要量を更新する。

ステップＳ６にて、約定計算実行部３２は、全ての時刻（基本時間帯）において買い入札の必要量が確保できたか否か（残り必要量が０以下になったか否か）を判定する。まだ確保できていない時刻があると判定された場合、処理がステップＳ３に戻る。これにより、全ての時刻において買い入札の必要量が確保できるまでステップＳ３からステップＳ６までの動作が繰り返し行われる。全ての時刻において買い入札の必要量が確保できたと判定された場合、処理がステップＳ７に進む。

ステップＳ７にて、約定結果確定部３３は、ここまでの約定判定の結果を約定結果として確定する。

ステップＳ８にて、約定結果確定部３３は、確定した約定結果データ（時刻ごとの約定量、落札した売り入札データ）を記憶部２２に保存する。また、約定結果確定部３３は、通信部２３及び通信ネットワーク３を介して買い入札者端末装置４及び売り入札者端末装置５に約定結果データを送信する。ただし、売り入札者端末装置５に送信される約定結果データでは、他の落札者の情報は除かれる。

次に、ステップＳ３からステップＳ６で用いられるGreedy Heuristicについて説明する。Greedy Heuristicは、組み合わせ最適化問題の一つである多重集合被覆問題（Weighted Multiple Set Covering Problem）において準最適解を高速に得ることができる手法であり、アルゴリズムは以下で表される。

ここで、各変数及び定数を次のように定義する。
Ｍ：集合｛１，２，・・・，ｍ｝
Ｍ_ｊ：Ｍに対するｎ個の部分集合のうちのｊ番目（次式（１）が成り立つ）
α_ｊ：正定数（Ｍ_ｊの重み）
ｙ^＊：ｎ項組みの変数（ｙ^＊ _１，…，ｙ^＊ _ｎ）
ｔ：ｎ項組みの正定数（ｔ_１，…，ｔ_ｎ）

＜ステップ０’＞
約定計算実行部３２は、全てのｊ（１，…，ｎ）についてｙ^＊ _ｊ＝０と設定する。

＜ステップ１’＞
全てのｉについてｔ_ｉ＝０である場合、約定計算実行部３２は、そのときのｙ^＊を解と判定する。それ以外の場合、約定計算実行部３２は、次式（２）及び次式（３）のように設定する。なお、次式（２）のargmaxは、その関数の括弧内の値が最大となるインデックスｊを求める関数である。

＜ステップ２’＞
約定計算実行部３２は、ｙ^＊ _ｋ＝ｙ^＊ _ｋ＋ｔ^＊と設定する。約定計算実行部３２は、ｉ∈Ｍ_ｋとなる全てのｉについて、ｔ_ｉ＝ｔ_ｉ−ｔ^＊と設定する。約定計算実行部３２は、ｔ_ｉ＝０となるｉがある場合、全てのｊについてＭ_ｊからｉを除く。ステップ２’の後、処理がステップ１’に戻る。

本実施の形態１に係る約定計算実行部３２は、上記ステップ０’〜２’のアルゴリズムを、以下のステップ０〜２のように、ブロック入札を含む需給調整市場の約定計算に応用する。つまり、約定計算実行部３２は、価値の評価及び約定判定を多重集合被覆問題として扱う。

ここで、各変数及び定数を次のように定義する。
Ｔ：集合｛１，２，・・・，ｍ｝（取引対象時刻）
Ｔ_ｊ：Ｔに対するｎ個の部分集合のうちのｊ番目（売り入札ｊの供出可能時間帯（供出可能時刻）であり、次式（４）が成り立つ）
ｐ_ｊ：正定数（売り入札ｊの単価［円／ΔｋＷ］）
ｃ_ｊ：非負定数（売り入札ｊの供出可能量［ΔｋＷ］）
ｄ：ｍ項組みの非負変数（ｄ_１，…，ｄ_ｍ）（買い入札の時刻１〜ｍにおける必要量［ΔｋＷ］）
ｘ^＊：ｎ項組みの二値変数（ｘ^＊ _１，…，ｘ^＊ _ｎ）（売り入札１〜ｎの選択有無）
Ｌ：ｍ項組みの非負変数（Ｌ_１，…，Ｌ_ｍ）（時刻１〜ｍの約定した需給調整力［ΔｋＷ］）

＜ステップ０＞
約定計算実行部３２は、全てのｊ（１，…，ｎ）について、ｘ^＊ _ｊ＝０と設定する。約定計算実行部３２は、全てのｔ（１，…，ｍ）について、Ｌ_ｔ＝０と設定する。約定計算実行部３２は、全てのｊ（１，…，ｎ）、全てのｔ（１，…，ｍ）について、Ｔ’_ｊ，ｔ＝Ｔ_ｊ，ｔと設定する。

＜ステップ１＞
全てのｔについてｄ_ｔ≦０である場合、約定計算実行部３２は、そのときのｘ^＊及びＬを解と判定する。それ以外の場合、約定計算実行部３２は、次式（５）のように設定し、ｘ^＊ _ｋ＝１と設定する。なお、次式（５）のargminは、その関数の括弧内の値が最小となるインデックスｊを求める関数である。

＜ステップ２＞
約定計算実行部３２は、ｔ∈Ｔ_ｋとなる全てのｔについて、Ｌ_ｔ＝Ｌ_ｔ＋ｃ_ｋと設定する。約定計算実行部３２は、ｔ∈Ｔ’_ｋとなる全てのｔについて、ｄ_ｔ＝ｄ_ｔ−ｃ_ｋと設定する。約定計算実行部３２は、ｄ_ｔ≦０となるｔがある場合、全てのｊについてＴ’_ｊからｔを除く。ステップ２の後、処理がステップ１に戻る。

＜約定計算の例＞
このアルゴリズムを用いた約定計算の一例を説明する。買い入札データの必要量、売り入札データの供出可能時刻（供出可能時間帯）、単価、供出可能量は図４に示す通りである。図４の例では、ｄ＝｛４，３，２，５，３，４｝、ｐ＝｛２，６，４，３，５｝、ｃ＝｛２，３，２，２，４｝である。ｐ_１〜ｐ_５、つまり第１〜第５売り入札は、ブロック入札である。基本時間帯の単位は例えば３０分であるが、これに限ったものではなく、一定でなくてもよい。以下、次式（６）のように式（５）の一部をρ_ｊと表して説明する。

＜１巡目のステップ０＞
価値評価部３２ａは、ｘ^＊＝｛０，０，０，０，０｝、Ｌ＝｛０，０，０，０，０，０｝と設定する。価値評価部３２ａは、Ｔ’_１＝｛２，３，４｝、Ｔ’_２＝｛３，４，５，６｝、Ｔ’_３＝｛１，２，３，４｝、Ｔ’_４＝｛１，２｝、Ｔ’_５＝｛４，５，６｝と設定する。

＜１巡目のステップ１＞
価値評価部３２ａは、以下のようにρ_１〜ρ_５を求めることにより、売り入札の価値を評価する。
ρ_１＝２×３／３＝２
ρ_２＝６×４／４＝６
ρ_３＝４×４／４＝４
ρ_４＝３×２／２＝３
ρ_５＝５×３／３＝５

約定判定部３２ｂは約定判定を行う。この例では、ρ_ｊはｊ＝１のとき最小であるため、約定判定部３２ｂは、ｋ＝１と設定し、ｘ^＊＝｛１，０，０，０，０｝と更新する。このときＴ’_１＝｛２，３，４｝であり、ｃ_１＝２である。

＜１巡目のステップ２＞
Ｔ_１＝｛２，３，４｝であり、ｃ_１＝２であるため、約定計算実行部３２は、Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４に２を加え、ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４から２を引くことで、残り必要量を更新する。これにより、Ｌ_２＝０＋２＝２，Ｌ_３＝０＋２＝２，Ｌ_４＝０＋２＝２となり、Ｌ＝｛０，２，２，２，０，０｝と更新される。また、ｄ_２＝３−２＝１，ｄ_３＝２−２＝０，ｄ_４＝５−２＝３となり、ｄ＝｛４，１，０，３，３，４｝と更新される。

ｄ_３≦０となったので、約定計算実行部３２はＴ’_ｊから３を除くことにより、Ｔ’_２＝｛４，５，６｝、Ｔ’_３＝｛１，２，４｝、Ｔ’_４＝｛１，２｝、Ｔ’_５＝｛４，５，６｝と更新される。

＜２巡目のステップ１＞
価値評価部３２ａは、以下のようにρ_２〜ρ_５を求めることにより、売り入札の価値を評価する。なお、先のステップ２で残り必要量を更新したことにより、無駄になった期間の価値が考慮され、残りの売り入札の価値であるρ_２〜ρ_５が適宜高く見積もられる。
ρ_２＝６×４／３＝８
ρ_３＝４×４／３＝５．３３
ρ_４＝３×２／２＝３
ρ_５＝５×３／３＝５

例えば、１巡目のＴ’_２＝｛３，４，５，６｝が２巡目のＴ’_２＝｛４，５，６｝に更新されたことに伴い、ρ_２の分母が４から３に変更されている。

約定判定部３２ｂは約定判定を行う。この例では、ρ_ｊはｊ＝４のとき最小であるため、約定判定部３２ｂは、ｋ＝４と設定し、ｘ^＊＝｛１，０，０，１，０｝と更新する。このときＴ’_４＝｛１，２｝であり、ｃ_４＝２である。

＜２巡目のステップ２＞
Ｔ_４＝｛１，２｝であり、ｃ_４＝２であるため、約定計算実行部３２は、Ｌ_１，Ｌ_２に２を加え、ｄ_１，ｄ_２から２を引くことで、残り必要量を更新する。これにより、Ｌ_１＝０＋２＝２，Ｌ_２＝２＋２＝４となり、Ｌ＝｛２，４，２，２，０，０｝と更新される。また、ｄ_１＝４−２＝２，ｄ_２＝１−２＝−１となり、ｄ＝｛２，−１，０，３，３，４｝と更新される。

ｄ_２≦０となったので、約定計算実行部３２はＴ’_ｊから２を除くことにより、Ｔ’_２＝｛４，５，６｝、Ｔ’_３＝｛１，４｝、Ｔ’_５＝｛４，５，６｝と更新される。

＜３巡目のステップ１＞
価値評価部３２ａは、以下のようにρ_２、ρ_３、ρ_５を求めることにより、売り入札の価値を評価する。
ρ_２＝６×４／３＝８
ρ_３＝４×４／２＝８
ρ_５＝５×３／３＝５

約定判定部３２ｂは約定判定を行う。この例では、ρ_ｊはｊ＝５のとき最小であるため、約定判定部３２ｂは、ｋ＝５と設定し、ｘ^＊＝｛１，０，０，１，１｝と更新する。このときＴ’_５＝｛４，５，６｝であり、ｃ_５＝４である。

＜３巡目のステップ２＞
Ｔ_５＝｛４，５，６｝であり、ｃ_５＝４であるため、約定計算実行部３２は、Ｌ_４，Ｌ_５，Ｌ_６に４を加え、ｄ_４，ｄ_５，ｄ_６から４を引くことで、残り必要量を更新する。これにより、Ｌ_４＝２＋４＝６，Ｌ_５＝０＋４＝４，Ｌ_６＝０＋４＝４となり、Ｌ＝｛２，４，２，６，４，４｝と更新される。また、ｄ_４＝３−４＝−１，ｄ_５＝３−４＝−１，ｄ_６＝４−４＝０となり、ｄ＝｛２，−１，０，−１，−１，０｝と更新される。

ｄ_４≦０、ｄ_５≦０、ｄ_６≦０となったので、約定計算実行部３２はＴ’_ｊから４，５，６を除くことにより、Ｔ’_２＝φ、Ｔ’_３＝｛１｝と更新される。

＜４巡目のステップ１＞
価値評価部３２ａは、以下のようにρ_２、ρ_３を求めることにより、売り入札の価値を評価する。
ρ_２＝６×４／０＝∞
ρ_３＝４×４／１＝１６

約定判定部３２ｂは約定判定を行う。この例では、ρ_ｊはｊ＝３のとき最小であるため、約定判定部３２ｂは、ｋ＝３と設定し、ｘ^＊＝｛１，０，１，１，１｝と更新する。このときＴ’_３＝｛１｝であり、ｃ_３＝２である。

＜４巡目のステップ２＞
Ｔ_３＝｛１，２，３，４｝であり、ｃ_３＝２であるため、約定計算実行部３２は、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４に２を加え、ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４のうち０以下でないｄ_１から２を引くことで、残り必要量を更新する。これにより、Ｌ_１＝２＋２＝４，Ｌ_２＝４＋２＝６，Ｌ_３＝２＋２＝４Ｌ_４＝６＋２＝８となり、Ｌ＝｛４，６，４，８，４，４｝と更新される。また、ｄ_１＝２−２＝０となり、ｄ＝｛０，−１，０，−１，−１，０｝と更新される。

＜５巡目のステップ１＞
全てのｔについてｄ_ｔ≦０となったので、約定計算実行部３２は、そのときのｘ^＊＝｛１，０，１，１，１｝、Ｌ＝｛４，６，４，８，４，４｝を解と判定する。その後、約定結果確定部３３は、判定された結果を約定結果として確定する。つまり、約定結果確定部３３は、第１売り入札、第３売り入札、第４売り入札、第５売り入札を落札するという約定結果を確定する。

＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１に係る構成及び処理フローにより、一以上の売り入札の価値を評価し、当該価値に基づいて約定判定を行い、約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する。このように、需給調整力の必要量の確保と調達費用の抑制とを両立させる約定計算の速度を高めることが可能となり、適切な約定計算を行うことができる。

＜実施の形態２＞
約定計算実行部３２が、ブロック入札を時刻によって分解せずに売り入札の価値を評価し当該価値に基づいて約定判定を行う手法では、高速に解が得られるが、得られる解は最適に近い準最適解であるため、より良い解が存在する場合がある。そこで、本実施の形態２に係る演算部２４が、実施の形態１で得られた約定判定の結果を初期解とする予め定められた探索手法を用いて、約定判定の結果を改善することで、買い入札者が支払う調達費用をより低く抑えることを可能にする。

図５は、本実施の形態２に係る電力取引約定計算システム１の動作を示すフローチャートである。この図５のフローチャートでは、図３のフローチャートのステップＳ６の後にステップＳ９として探索手法による約定結果の改善を追加した。ステップＳ９は演算部２４によりステップＳ６とステップＳ７との間で行われる。

ステップＳ９にて、演算部２４は、ステップＳ３からステップＳ６における約定計算実行部３２での約定判定の結果、ひいては約定計算で得られた結果を初期解とし、探索手法により解を改善していく。

次のステップＳ７にて、約定結果確定部３３は、改善された解を、約定結果として確定する。ステップＳ８にて、約定結果確定部３３は、確定した約定結果データを記憶部２２に保存し、通信部２３及び通信ネットワーク３を介して買い入札者及び売り入札者へ送信する。

上記探索手法としては、例えば、約定計算実行部３２で約定計算を行った後、演算部２４が、落札されていない売り入札の中から落札済の売り入札と入れ替えが可能なものを探索し、必要量を確保しながら調達費用が改善できるものがあれば入れ替えるという手法が挙げられる。このとき、１件の落札済売り入札と２件の未落札売り入札との入れ替え、及び、２件の落札済売り入札と１件の未落札売り入札との入れ替えなどが許容されてもよい。また、落札済売り入札の供出量の合計が必要量を超える場合で、かつ、ある落札済売り入札を除外しても各時刻の必要量を確保できる場合は、その売り入札を約定対象から除外することが許容されてもよい。

上記探索手法の他の例としては、分枝限定法が挙げられる。例えば、演算部２４が、約定問題として定式化された組み合わせ最適化問題を分枝限定法で解く際の初期解として、発見的手法で得られた暫定解を使用するという手法である。

＜実施の形態２のまとめ＞
以上のような本実施の形態２に係る構成及び処理フローによれば、約定計算実行部３２で得られた約定結果が改善されるので、買い入札者が支払う調達費用をより低く抑えることが可能となる。

＜実施の形態３＞
実施の形態１において、ブロック入札の需給調整力の供出可能量は供出可能時間帯を通じて必ず一定であると想定していた。しかし２０２１年に開設される需給調整市場では、図６のように、供出可能量が時刻によって変動するブロック入札も認められる可能性がある。そこで、本実施の形態３に係る約定計算実行部３２は、実施の形態１で示したアルゴリズムを下記のように発展させることにより、一以上の売り入札のうちのブロック入札の、時刻（基本時間帯）ごとに異なる供出可能量を考慮して上記価値の評価を行う。これにより、供出可能量が時刻によって変動するブロック入札を含む需給調整市場に対応することが可能となっている。

発展形のアルゴリズムでは、各変数及び定数を次のように定義する。
Ｔ：集合｛１，２，・・・，ｍ｝（取引対象時刻）
Ｔ_ｊ：Ｔに対するｎ個の部分集合のうちのｊ番目（売り入札ｊの供出可能時間帯（供出可能時刻）であり、式（４）が成り立つ）
ｐ_ｊ：正定数（売り入札ｊの単価［円／ΔｋＷ］）
ｃ_ｊ：ｍ項組みの非負定数（ｃ_ｊ，１，…，ｃ_ｊ，ｍ）（売り入札ｊの時刻１〜ｍにおける供出可能量［ΔｋＷ］）
ｄ：ｍ項組みの非負変数（ｄ_１，…，ｄ_ｍ）（買い入札の時刻１〜ｍにおける必要量［ΔｋＷ］）
ｘ^＊：ｎ項組みの二値変数（ｘ^＊ _１，…，ｘ^＊ _ｎ）（売り入札１〜ｎの選択有無）
Ｌ：ｍ項組みの非負変数（Ｌ_１，…，Ｌ_ｍ）（時刻１〜ｍの約定した需給調整力［ΔｋＷ］）

＜ステップ０＞
約定計算実行部３２は、全てのｊ（１，…，ｎ）について、ｘ^＊ _ｊ＝０と設定する。約定計算実行部３２は、全てのｔ（１，…，ｍ）について、Ｌ_ｔ＝０と設定する。約定計算実行部３２は、全てのｊ（１，…，ｎ）、全てのｔ（１，…，ｍ）について、Ｔ’_ｊ，ｔ＝Ｔ_ｊ，ｔと設定する。

＜ステップ１＞
全てのｔについてｄ_ｔ≦０である場合、約定計算実行部３２は、そのときのｘ^＊及びＬを解と判定する。それ以外の場合、約定計算実行部３２は、次式（７）のように設定し、ｘ^＊ _ｋ＝１と設定する。

＜ステップ２＞
約定計算実行部３２は、ｔ∈Ｔ_ｋとなる全てのｔについて、Ｌ_ｔ＝Ｌ_ｔ＋ｃ_ｋと設定する。約定計算実行部３２は、ｔ∈Ｔ’_ｋとなる全てのｔについて、ｄ_ｔ＝ｄ_ｔ−ｃ_ｋと設定する。約定計算実行部３２は、ｄ_ｔ≦０となるｔがある場合、全てのｊについてＴ’_ｊからｔを除く。ステップ２の後、処理がステップ１に戻る。

＜実施の形態３のまとめ＞
以上のような本実施の形態３に係る構成によれば、以上の発展形アルゴリズムによって、供出可能量が時刻ごとに変動するブロック入札を含む需給調整市場での約定計算が可能となる。

＜実施の形態４＞
送配電事業者が支払う需給調整力［ΔｋＷ］の調達に対する費用（ΔｋＷ費用）は、各時刻のΔｋＷ単価［円／ΔｋＷ］と供出可能量［ΔｋＷ］との積和で決定される。精算時の費用算出に使用されるΔｋＷ単価に関して、２０２１年に開設される需給調整市場では、当面、価格決定方式にマルチプライスオークション方式が採用される見込みであるが、将来的にシングルプライスオークション方式を採用することも検討されている。シングルプライスオークション方式が採用された場合の詳細な価格決定方法は不明である。しかし、採用される可能性のある方法としては、約定済み売り入札の希望単価について時刻ごとの最高値を求めて約定価格とし、約定価格をその時刻の全ての約定済み売り入札の精算に適用する方法などが考えられる。

本実施の形態４においては、約定結果確定部３３が、精算時の費用算出に使用するΔｋＷ単価を決定して、需給調整力の調達に対する費用（精算価格）を算出する。マルチプライスオークション方式の場合には、約定結果確定部３３は、約定計算実行部３２で落札者として選定された各売り入札の希望単価（希望ΔｋＷ単価）を、次式（８）のようにそのまま約定価格として用いて、需給調整力の調達に対する費用を算出する。シングルプライスオークション方式の場合には、まず、約定結果確定部３３は、約定計算実行部３２で落札者として選定された各売り入札（約定済み売り入札）のΔｋＷ単価に基づいて、時刻（基本時間帯）ごとに単一の約定価格を求める。例えば、約定結果確定部３３は、各時刻の単一の約定価格として、次式（９）のように各時刻の最高希望単価（最高希望ΔｋＷ単価）を求める。そして、約定結果確定部３３は、次式（１０）のように各時刻の単一の約定価格をその時刻の全ての約定済み売り入札に適用して需給調整力の調達に対する費用を算出する。

なお、式（８）から式（１０）における変数及び定数の定義は以下の通りである。
ｃｏｓｔ＿ｋＷ_{ｍｕｌｔｉ}：マルチプライスオークション方式におけるΔｋＷ費用［円］
ｃｏｓｔ＿ｋＷ_{ｓｉｎｇｌｅ}：シングルプライスオークション方式におけるΔｋＷ費用［円］
ｊ：約定済み売り入札番号（１，…，ｎ’）
ｐ_ｊ：約定済み売り入札ｊのΔｋＷ単価［円／ΔｋＷ］
ｃ_ｊ，ｔ：約定済み売り入札ｊの時刻ｔにおける需給調整力の供出可能量［ΔｋＷ］
Ｔ：集合｛１，２，・・・，ｍ｝（取引対象時刻）
Ｔ_ｊ：Ｔに対するｎ’個の部分集合のうちのｊ番目（約定済み売り入札ｊの供出可能時間帯であり、式（４）においてｎをｎ’に置き換えた式が成り立つ）

＜実施の形態４のまとめ＞
以上のような本実施の形態４に係る構成によれば、マルチプライスオークション方式及びシングルプライスオークション方式に関して適切な約定計算を行うことができる。

＜実施の形態５＞
ＶＰＰ事業者などの調整力供出事業者は、需給調整市場で売るための需給調整力を、需要家などが供出する分散型エネルギーリソース（太陽光発電、ＤＲ（Demand Response）などによるもの）を集めることによって調達する場合がある。この構成を図７に示す。

本実施の形態５では、実施の形態１〜４で説明したブロック入札が実施される電力取引における買い入札者は、ＶＰＰ事業者などの調整力供出事業者である。ＶＰＰ事業者４３は、需給調整市場で売る需給調整力を集めるため、需給調整力の取引を実施する。この取引は需給調整力取引システム４４で行われる。この取引において、ＶＰＰ事業者４３は調達したい需給調整力の量を買い入札し、それに対して需要家４５が需給調整力の供出可能量、希望単価を提示して売り入札する。需給調整力取引システム４４は、ＶＰＰ事業者４３が調達したい量を確保しながら調達費用が小さくなるように複数の売り入札を組み合わせて約定する。

この取引は、需給調整市場４２において送配電事業者４１がＶＰＰ事業者４３から需給調整力を調達する取引と同様である。本実施の形態５では、上記実施の形態１〜４が、ＶＰＰ事業者などの調整力供出事業者が需要家などから需給調整力を調達する際の需給調整力取引システムに適用される。

＜実施の形態５のまとめ＞
本実施の形態５に係る構成では、上記実施の形態１〜４が、ＶＰＰ事業者などの調整力供出事業者が需給調整市場で売るための需給調整力を調達する際の取引に適用される。このような構成によれば、当該取引に関して適切な約定計算を行うことができる。

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

２ 電力取引約定計算装置、２４ 演算部、３１ 入札データ集約部、３２ 約定計算実行部、３３ 約定結果確定部、４２ 需給調整市場、４３ ＶＰＰ事業者。

Claims (11)

1. 互いに連続する複数の基本時間帯にまたがる売り入札であるブロック入札が実施される電力取引の約定計算を行う演算部を備え、
   前記演算部は、
   買い入札データ及び売り入札データを集約する入札データ集約部と、
   前記入札データ集約部で集約された前記買い入札データ及び前記売り入札データに基づいて一以上の売り入札の価値を評価し、前記価値に基づいて一以上の売り入札の約定判定を行う約定計算実行部と、
   前記約定計算実行部で行われた前記約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する約定結果確定部と
   を備える、電力取引約定計算装置。
2. 請求項１に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定計算実行部は、
   前記ブロック入札を前記基本時間帯の単位で分解せずに、前記価値の評価及び前記約定判定を行う、電力取引約定計算装置。
3. 請求項２に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定計算実行部は、
   前記価値の評価及び前記約定判定を、多重集合被覆問題（Weighted Multiple Set Covering Problem）として扱う、電力取引約定計算装置。
4. 請求項３に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定計算実行部は、
   Greedy Heuristicを用いて、前記価値の評価及び前記約定判定を行う、電力取引約定計算装置。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記演算部は、
   前記約定計算実行部で行われた前記約定判定の結果を初期解とする予め定められた探索手法を用いて、前記約定判定の結果を改善する、電力取引約定計算装置。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定計算実行部は、
   一以上の売り入札のうちの前記ブロック入札の、前記基本時間帯ごとに異なる供出可能量を考慮して、前記価値の評価を行う、電力取引約定計算装置。
7. 請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定結果確定部は、
   前記約定計算実行部で行われた前記約定判定の結果で選定された各売り入札の希望単価を約定価格として用いることにより、マルチプライスオークション方式の精算価格を算出する、電力取引約定計算装置。
8. 請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記約定結果確定部は、
   前記約定計算実行部で行われた前記約定判定の結果で選定された各売り入札の希望単価に基づいて、前記基本時間帯ごとに単一の約定価格を求め、当該約定価格を用いることにより、シングルプライスオークション方式の精算価格を算出する、電力取引約定計算装置。
9. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
   前記電力取引を行う市場は、需給調整市場である、電力取引約定計算装置。
10. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の電力取引約定計算装置であって、
    前記電力取引における買い入札者は、調整力供出事業者である、電力取引約定計算装置。
11. 互いに連続する複数の基本時間帯にまたがる売り入札であるブロック入札が実施される電力取引の約定計算を行う演算として、
    買い入札データ及び売り入札データを集約し、
    集約された前記買い入札データ及び前記売り入札データに基づいて一以上の売り入札の価値を評価し、前記価値に基づいて一以上の売り入札の約定判定を行い、
    前記約定判定の結果に基づいて約定結果を確定する、電力取引約定計算方法。

Images