JP6983342B1 - 電力取引支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生可能エネルギーにおけるインバランスリスクを軽減する電力取引支援装置を提供する。【解決手段】電力取引支援装置１００は、電力単価の確率分布を予測する電力単価予測部１１と、インバランス単価の確率分布を予測するインバランス単価予測部１２と、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布を予測する変動性再生可能エネルギー電源出力予測部１３と、電力単価の確率分布、インバランス単価の確率分布、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布に基づいて売電量を計画する売電量計画部２０と、を備える。売電量計画部２０は、売電量計画値の定義域から複数の候補を挙げる候補算出部２１と、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布に基づいて収益を算出する収益算出部２２と、収益算出部で算出された複数の候補の収益のうち、最も大きな収益が得られる候補を売電量計画値とする売電量決定部２３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電力取引支援装置に関する。

現在、国内の陸上風力発電は、固定価格買取制度（以下、Feed-in-Tariffの頭文字を取ってＦＩＴ）に基づいて事業計画されることが一般的である。２０２０年５月にエネルギー供給強靭化法案が衆議院経済産業委員会で通過した。本法案では、ＦＩＴがフィードインプレミアム制度（以下、Feed-in-Premiumの頭文字を取ってＦＩＰ）に移行することが定められている。ＦＩＰでは、売電量の計画、計画値同時同量を遵守する主体を、発電事業者にすることとされている。

計画値同時同量とは、電力系統維持のため、ある３０分間において、系統に注入する電力量と、系統から送電する電力量を一致させる制度である。計画値同時同量を遵守できなかった場合に生じる余剰又は不足をインバランスと呼ぶ。発電事業者が発生させたインバランスは、送配電事業者が解消するものとされ、後日、発電事業者は送配電事業者に対して清算する必要がある。

ＦＩＴでは特例として、風力発電事業者ではなく送配電事業者が売電量を計画して計画値同時同量を遵守してきた。ＦＩＰ移行に伴い、風力発電事業者が計画値同時同量を遵守するようになる。

風力発電の発電量は風況次第であり、計画誤差が恒常的に発生するので、ＦＩＰ制度下において、風力発電事業者は何らかの手段でインバランスを軽減する必要がある。例えば、気象予測精度を改善することで、計画誤差が生じないようにする方法が考えられる。しかし、風力エネルギーは風速の３乗に比例するため、気象予報誤差の影響を受けやすく、気象予報精度の改善によってインバランスリスクを軽減することは難しい。あるいは、蓄電池を併設して、生じた計画誤差を充放電で解消する方法が考えられる。しかし、現行の蓄電池の単価は高いので、インバランスリスクを軽減するのに十分な容量の蓄電池を併設することは難しい。

特許文献１では、時間前市場においてインバランスペナルティを低減する電力取引支援装置が開示されている。電力取引支援装置は、発電設備の出力可変範囲を算出する出力可変範囲算出部と、出力可変範囲に基づいて、電力取引の候補となる入札候補を算出する入札候補算出部と、出力可変範囲と約定量の関係に基づいて入札候補の種類を判定する入札種類判定部と、入札候補と入札候補の種類に基づいて入札量と入札価格を算出する入札最適化部と、入札量と入札価格に基づいて入札を実行する取引実行部とを備える。

特許文献２では、再生可能エネルギーを利用した発電システムによる発電電力を所定の売電料金にて販売するために、コンピュータシステムを用いて売電量を決定する売電計画作成装置が開示されている。売電計画作成装置は、所定の確率で存在する一定範囲の発電量予測値から生成した修正予測値と、過去の発電量実績値及び売電料金から、売電収入を最大化する売電計画を作成する。発電量予測値は、ある確率に従って予測される。売電収入は、インバランス料金を考慮して算出される。

特開２０１９−２１５６９３号公報 特許第６２６８９２６号公報

特許文献１では、入札は成立したものの、対象とする発電設備が入札量どおりに発電できなかった場合に生じるインバランスペナルティについて、さらに検討する必要がある。また、特許文献１の出力可変範囲算出部では、取引履歴と発電設備の制約条件から出力可変範囲を算出しており、制約条件として燃料の制約が挙げられている。即ち、特許文献１は、電源種別を限定しないものの、火力発電を念頭に置いた電力取引支援装置である。そのため、太陽光発電や風力発電のように、気象要因によって指令したとおりの出力が得られない再生可能エネルギーに対して適用するには、さらなる検討が必要である。

特許文献２の売電計画作成装置は、売電単価やインバランス料金が複数種類あっても、売電収入を最大化できるとしている。しかし、売電単価やインバランス料金が時々刻々と変化する場合や、事前に売電単価やインバランス料金が一意に定まらず、幅を持ってしまう場合の売電計画は考慮されていない。従って、卸電力市場に売電する発電所では、特許文献２によって売電計画を作成することは困難であると考えられる。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、再生可能エネルギーにおけるインバランスリスクを軽減する電力取引支援装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の電力取引支援装置は、電力単価の確率分布を予測する電力単価予測部と、インバランス単価の確率分布を予測するインバランス単価予測部と、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布を予測する変動性再生可能エネルギー電源出力予測部と、送電可能容量の確率分布を予測する送電可能容量予測部と、売電量を計画する売電量計画部と、を備え、前記売電量計画部は、売電量計画値の定義域から複数の候補を挙げる候補算出部と、前記複数の候補について、前記電力単価の確率分布、前記インバランス単価の確率分布、前記変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布、及び前記送電可能容量の確率分布に基づいて収益を算出する収益算出部と、前記収益算出部で算出された前記複数の候補の収益のうち、最も大きな収益が得られる前記候補を売電量計画値とする売電量決定部と、を備えることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、再生可能エネルギーにおけるインバランスリスクを軽減することができる。

実施形態に係る電力取引支援装置の構成を示す図である。 電力単価実績から確率分布を推定する手法を示す図である。 インバランス単価実績から確率分布を推定する手法を示す図である。 売電量計画部の構成を示す図である。 売電量決定部における考え方を示す図である。 収益算出部の処理を示すフローチャートである。 収益標本を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布ＦＧを示す図である。 １日の各時間帯における、ＦＧの下側１％点、期待値、上側１％点、および送電可能な容量の確率分布ＦＣを示す図である。 ３０分間における、売電量計画値を算出する様子を示す図である。 １日における、期待収益が最大となる売電量計画値を示す図である。 データベースの記録を表示する例を示す図である。 電力単価の確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）の推奨値を表示する例を示す図である。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る電力取引支援装置１００の構成を示す図である。電力取引支援装置１００は、各種予測部１０、売電量計画部２０、データベース３０、画面表示部４０、入力手段５０を含んで構成される。各種予測部１０には、電力単価予測部１１、インバランス単価予測部１２、変動性再生可能エネルギー電源出力予測部１３、送電可能容量予測部１４が含まれる。

将来の任意の時刻Ｔ１からＴ２における、各種予測部１０と売電量計画部２０との間の信号を考える。時刻Ｔ１の設定方法としては、例えば、１３時３０分のように、各時刻の０分目又は３０分目とする方法が挙げられる。時刻Ｔ２の設定方法としては、例えば時刻Ｔ１の３０分後とする方法が挙げられる。

電力単価予測部１１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２における電力単価（円／ｋＷｈ）の確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）を予測して、売電量計画部２０に送出する。電力単価を予測する手法は限定しないが、例えば電力単価実績から確率分布を推定する手法が挙げられる。

図２は、電力単価実績から確率分布を推定する手法を示す図である。電力単価予測部１１は、直近の電力単価実績のヒストグラムを作成し、ヒストグラムとフィッティングさせることで確率分布を推定する。電力単価を予測する手法としては他に、電力単価の先行指標との関連性から推定する手法が挙げられる。先行指標には、気象予報、電力取引市場に参加する発電所の定期検査スケジュールが含まれる。

図１に戻り、インバランス単価予測部１２は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２におけるインバランス単価（円／ｋＷｈ）の確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）を予測して、売電量計画部２０に送出する。売電量計画値と実際の売電量との差分をインバランスと呼び、インバランスを清算する際に使用する単価をインバランス単価と呼ぶ。インバランス単価を予測する手法は限定しないが、例えばインバランス単価実績から確率分布を推定する手法が挙げられる。

図３は、インバランス単価実績から確率分布を推定する手法を示す図である。インバランス単価予測部１２は、直近のインバランス単価実績のヒストグラムを作成し、ヒストグラムとフィッティングさせることで確率分布を推定する。確率分布は、左右非対称であってもよく、裾が広くてもよい。インバランス単価は、電力系統の需給が逼迫しているときは高騰するため、左右非対称の確率分布や、裾が広い確率分布のほうが、当てはまりが良くなるものと考えられる。

インバランス単価を予測する手法としては他に、インバランス単価の先行指標との関連性から推定する手法がある。先行指標には、気象予報、電力単価が含まれる。なお、売電量計画値よりも売電量が多い状態を余剰側インバランス、売電量計画値よりも売電量が少ない状態を不足側インバランスと呼ぶとき、余剰側インバランスと不足側インバランスが異なる確率分布に従うと仮定してもよい。

図１に戻り、変動性再生可能エネルギー電源出力予測部１３は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２における変動性再生可能エネルギー電源の出力（ｋＷ）の確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）を予測して、売電量計画部２０に送出する。本実施形態における変動性再生可能エネルギー電源とは、太陽光発電や風力発電のように、気象要因によって指令したとおりの出力が得られない再生可能エネルギーを意図する。また、変動性再生可能エネルギー電源の出力は限定しないが、例えば、気象予報、発電機の電気的又は機械的特性、発電機を囲む地形的特性、を含む数理モデルに基づいて予測する。

送電可能容量予測部１４は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２において送電可能な容量（ｋＷ）の確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）を予測して、売電量計画部２０に送出する。送電可能容量を予測する手法は限定しないが、例えば気象予報、発電所周辺の電力系統構成、近隣の発電所の予測発電量、近隣の負荷の予測電力消費量、を含む数理モデルに基づいて予測する。

確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）は、それぞれ、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの同じ時間粒度の確率分布であってもよい。また、各確率分布は、異なる時間粒度の確率分布であってもよい。例えば、時刻Ｔ２が時刻Ｔ１の３０分後である場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ１の１０分後までを同じ確率分布、時刻Ｔ１の１０分後から時刻Ｔ１の２０分後までを同じ確率分布、時刻Ｔ１の２０分後から時刻Ｔ１の３０分後までを同じ確率分布、としてもよい。

売電量計画部２０は、確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）に基づき、取引メリットが大きくなるように売電量を計画し、変動性再生可能エネルギー電源を運用する発電事業者２００に、売電量計画値ＰＧ（Ｔ１，Ｔ２）を送出する。売電量計画部２０の詳細については図４で後述する。

データベース３０は、売電量計画部２０が受け取った信号である確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）、および送出した信号である売電量計画値ＰＧ（Ｔ１，Ｔ２）を、時刻とともに記録する。信号の形式は限定しないが、信号が確率分布の場合、確率分布の種別と母数を含む形式が挙げられる。確率分布の母数とは、確率分布を特徴付ける数のことであり、確率分布によって異なるが、例えば正規分布の場合、平均と標準偏差が該当する。

売電量計画部２０は、データベース３０の記録、売電量計画部２０の設定値を画面表示部４０に表示する。入力手段５０は、ユーザが画面表示を参考に、売電量計画部２０の設定値を編集する際などに入力を受け付ける。図７と図８を参照して後述する。

図１に示す電力取引支援装置１００において、画面表示部４０は、ディスプレイなどであり、電力取引支援装置１００による処理の実行状況や実行結果などを表示する。入力手段５０は、キーボードやマウスなどのコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラム起動などの指示を入力する。電力単価予測部１１、インバランス単価予測部１２、変動性再生可能エネルギー電源出力予測部１３、送電可能容量予測部１４、売電量計画部２０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）により実現され、中央演算処理装置（ＣＰＵ）は、メモリ（図示せず）、データベース３０に格納される各種プログラムを実行する。データベース３０は、記憶装置であり、電力取引支援装置１００が処理を実行するための各種データを保存する。メモリは、電力取引支援装置１００が処理を実行する各種プログラムおよび一時的なデータを保持する。

図４は、売電量計画部２０の構成を示す図である。売電量計画部２０は、売電量計画値の候補Ｘを挙げる候補算出部２１、候補Ｘがあげる期待収益Ｙを算出する収益算出部２２、期待収益Ｙに基づきどの候補Ｘを採用するか判断する売電量決定部２３から構成される。

候補算出部２１は、売電量計画値の定義域を定め、定義域の中から適当に候補を挙げる。売電量計画値の定義域を定める手法として、例えば、定義域の下限は０（ｋＷｈ）、定義域の上限は変動性再生可能エネルギー電源の定格容量（ｋＷ）と計画値同時同量制度の時間単位（現行は３０分）の積（ｋＷｈ）とする方法が挙げられる。定義域の中から適当に候補を挙げる手法としては、例えば、定義域を当分割する手法が挙げられる。収益算出部２２は、図６で後述する。

売電量決定部２３は、期待収益Ｙが最も大きい候補Ｘを採用する、すなわち期待収益Ｙが最大となる候補ＸをＰＧ（Ｔ１，Ｔ２）とする方法が挙げられる。

図５は、売電量決定部２３における考え方を示す図である。売電量計画値の候補としてＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５を挙げ、売電量計画値の候補それぞれの期待収益を算出したところ、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５が得られたとする。Ｙ３が最も大きいとき、Ｘ３を売電量計画値とする。

ところで、期待収益Ｙは、確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）という複数の異なる確率分布に基づくこともあり、解析的に求解できるとは限らない。一方、これらの確率分布を解析的に求解できる確率分布に帰着させた場合、多峰性の確率分布を単峰性の確率分布で代用する、左右非対称の確率分布を左右対称の確率分布で代用する、離散的な確率分布を連続的な確率分布で代用するなど、実態と乖離した確率分布となる可能性もある。

また、期待収益Ｙを算出する過程で、値の大小関係に応じて処理を変える可能性もある。このような計算を可能にする手法としてモンテカルロ法がある。売電量決定部２３は、所与の確率分布に基づき、コンピュータ内で大量の乱数を生成して、様々な値の組み合わせにおける収益を算出する。売電量決定部２３は、その計算結果を集計して、期待される収益を算出する。

図６は、収益算出部２２の処理を示すフローチャートである。収益算出部２２は、入力標本を生成する処理Ｓ１、収益標本を算出する処理Ｓ２、終了判定Ｓ３、収益標本を集計する処理Ｓ４から構成される。収益算出部２２は、擬似乱数によって収益標本を大量に生成し、生成した収益標本を集計することで、期待収益Ｙを算出する。

収益算出部２２は、入力標本を生成する処理Ｓ１では、確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、確率分布ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）から、標本ｔｐ，ｔｉ，ｔｇ，ｔｃを算出する。ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）、ＦＩ（Ｔ１，Ｔ２）、ＦＧ（Ｔ１，Ｔ２）、ＦＣ（Ｔ１，Ｔ２）は、確率分布のため、擬似乱数によって標本化し、一つの値とする。

本処理では大量の乱数を必要とするため、周期の長い擬似乱数を生成できるアルゴリズムが望ましい。例えばメルセンヌ・ツイスタ法が挙げられる。収益標本を算出する処理Ｓ２は、図７で後述する。

終了判定Ｓ３において、十分に大量な収益標本が得られていない場合（Ｓ３，ＮＯ）、入力標本を生成する処理Ｓ１、および収益標本を算出する処理Ｓ２を繰り返すことで、十分に大量な収益標本を得る。終了判定Ｓ３において、十分に大量な収益標本が得られた場合（Ｓ３，ＹＥＳ）、繰り返し処理を終了し、処理Ｓ４に進む。十分に大量な収益標本が得られたと判定する基準としては、例えば、標本数が１００万個のような固定値を超えた場合、又は繰り返し時間が１０秒のような固定値を超えた場合が挙げられる。

収益算出部２２は、収益標本を集計する処理Ｓ４では、十分に大量な収益標本を集計する。集計方法としては、例えば、収益標本の算術平均を期待収益とする手法、収益標本の確率分布を求めて上側確率が５％のような所与の値となる収益を期待収益とする手法が挙げられる。

図７は、収益標本を算出する処理Ｓ２の一例を示すフローチャートである。計算方法は制度によって変わるため限定する必要はない。収益算出部２２は、電力単価の標本ｔｐ（円／ｋＷｈ）、インバランス単価の標本ｔｉ（円／ｋＷｈ）、変動性再生可能エネルギー電源出力の標本ｔｇ（ｋＷ）、送電可能容量の標本ｔｃ（ｋＷ）、売電量計画値の候補Ｘ（ｋＷｈ）に対して、収益標本ｔｙ（円）を算出する。

変動性再生可能エネルギー電源の出力が送電可能容量を超えるとき、送電可能容量を下回る出力でしか送電できない。そこで、送電出力の標本ｔｇ’（ｋＷ）を算出するため、収益算出部２２は、送電出力の標本ｔｇと送電可能容量の標本ｔｃを比較し（処理Ｓ２１）、送電出力の標本ｔｇが送電可能容量の標本ｔｃより小さい場合は（処理Ｓ２１，ＹＥＳ）、ｔｇをｔｇ’とし、送電出力の標本ｔｇが送電可能容量の標本ｔｃより大きい、又は等しい場合は（処理Ｓ２１，ＮＯ）、ｔｃをｔｇ’とする。

次に、収益算出部２２は、インバランスを考慮した収益を計算する。簡単のため、ある時間窓Ｔ２−Ｔ１（時間）を想定し、変動性再生可能エネルギー電源出力および送電可能容量が、この時間窓で一定である場合の計算例を示す。Ｘがｔｇ’×（Ｔ２−Ｔ１）よりも小さい場合（処理Ｓ２４，ＹＥＳ）、余剰インバランスとなり、収益標本ｔｙは、売電による収入Ｘ×ｔｐと、余剰分の買取｛ｔｇ’×（Ｔ２−Ｔ１）−Ｘ｝×ｔｉの和となる（処理Ｓ２５）。Ｘがｔｇ’×（Ｔ２−Ｔ１）以上の場合（処理Ｓ２４，ＮＯ）、不足インバランスとなり、収益標本ｔｙは、売電による収入Ｘ×ｔｐから不足分の補給｛Ｘ−ｔｇ’×（Ｔ２−Ｔ１）｝×ｔｉを引いた値となる（処理Ｓ２６）。

＜効果＞
図８〜図１１に、電力取引支援装置１００の効果の一例を示す。本実施形態では、ある一日に注目し、期待収益が最大となるような売電量計画値を算出している。

図８は、変動性再生可能エネルギー電源の出力（ｋＷ）の確率分布ＦＧを示す図である。変動性再生可能エネルギー電源の出力は、気象によって発電電力が時々刻々と変化する。ここでは、説明をわかりやすくするため、ふたつの確率分布ＦＧの例を示す。

０時から８時まで、および１６時から２４時までのＦＧは、図８の左に示すように、平均１，０００（ｋＷ）、標準偏差１００（ｋＷ）の、正規分布であったとする。８時から１６時までのＦＧは、図８の右に示すように、平均５００（ｋＷ）、標準偏差１００（ｋＷ）の正規分布と、平均１，５００（ｋＷ）、標準偏差１００（ｋＷ）の正規分布を、１：１で混合した双峰性の正規分布であったとする。

変動性再生可能エネルギー電源の電源種別が風力発電の場合、例えば風向が変わる時間帯において、風速の強弱を予測することが困難となることがある。風速の強弱が予測しづらいとき、風力発電の出力の確率分布は、風速が強い場合の確率分布と、風速が弱い場合の確率分布の両方によって表現したほうが、当てはまりがよいものと考えられる。従って、本実施例で示すように、双峰性の確率分布も入力できるほうが有用である。

図８のいずれの確率分布の例も、期待値は１，０００（ｋＷ）であった。図８に記載した下側１％点とは、確率分布を下側（数学的には−∞）から積分していった場合、面積が１％になる点（横軸のｋＷの値）である。上側１％点とは、確率分布を上側（数学的には＋∞）から積分していった場合、面積が１％になる点（横軸のｋＷの値）である。本実施例では、図８の左の確率分布と、図８の右の確率分布では、図８の右の確率分布のほうが、下側１％値がより小さく、上側１％値がより大きいため、広がっているといえる。

図９は、１日の各時間帯における、ＦＧの下側１％点、期待値、上側１％点、および送電可能な容量（ｋＷ）の確率分布ＦＣを示す図である。確率分布ＦＣは、０時から１６時までは２，０００（ｋＷ）であり、１６時から２４時までは、７０％の確率で２，０００（ｋＷ）、３０％の確率で０（ｋＷ）であったとする。

変動性再生可能エネルギー電源に対する送電可能な容量は、電力系統の事故や需給逼迫時、電力系統を維持するため、不連続的に０（ｋＷ）に制約されるものと考えられる。従って、本実施例で示すように、離散的な確率分布も入力できるほうが有用である。

図１０は、３０分間（０：００〜０：３０）における、売電量計画値を算出する様子を示す図である。この３０分間における売電量計画値の候補が、０（ｋＷｈ）、５００（ｋＷｈ）、１，０００（ｋＷｈ）であった場合の期待収益を算出している。

図１０の上段は、収益標本のヒストグラムであり、左から順に、売電量計画値が０（ｋＷｈ）であったとき、売電量計画値が５００（ｋＷｈ）であったとき、売電量計画値が１，０００（ｋＷｈ）であったときの期待収益（円）、を示す。売電量計画部２０は、それぞれ百万個の標本を生成し、ヒストグラムを作成した。さらに、売電量計画部２０は、これらのヒストグラムから期待値を算出して、それぞれの売電量計画値（ｋＷｈ）から得られる期待収益（円）を算出した。

図１０の下段は、売電量計画値と期待収益の関係を示したグラフである。売電量計画値が０（ｋＷｈ）のとき期待収益は３，０３０（円）、売電量計画値が５００（ｋＷｈ）のとき期待収益は３，３８５（円）、売電量計画値が１，０００（ｋＷｈ）のとき期待収益は２，８７５（円）であった。

なお、売電量計画値が０（ｋＷｈ）のとき期待収益は３，０３０（円）の収益があるのは、図７の処理Ｓ２６での収益が期待されるためである。すなわち、売電量計画値が０（ｋＷｈ）であっても、処理Ｓ２６において、収益標本ｔｙは、売電による｛ｔｇ’×（Ｔ２−Ｔ１）｝×ｔｉが期待できるためである。なお、ｔｇ’は送電出力の標本（ｋＷ）、ｔｉはインバランス単価の標本（円／ｋＷｈ）である。

図１１は、１日における、期待収益が最大となる売電量計画値を示す図である。図１１の上段は、それぞれの時間帯における、売電量計画値（ｋＷｈ）と期待収益（円）の関係を示したグラフである。左から順に、０時から８時までの各３０分の関係、８時から１６時までの各３０分の関係、１６時から２４時までの各３０分の関係、を示す。なお、図１１の上段左に示した、０時から８時までの各３０分の関係は、図１０の下段のグラフに、プロットを増やしたグラフに相当する。

図１１の上段のグラフから、期待収益が最大となる売電量計画値は、左から順に、４９６（ｋＷｈ）、２９８（ｋＷｈ）、４６９（ｋＷｈ）、と分かる。言い換えると、０時から８時までの各３０分は４９６（ｋＷｈ）、８時から１６時までの各３０分は２９８（ｋＷｈ）、１６時まで２４時までは４６９（ｋＷｈ）、で入札すると、この１日における期待収益が最大となる。

さらに、各３０分の期待収益の最大値は、左から順に、約３，３８５（円）、約３，２１７（円）、約２，２１６（円）と分かる。よって、０時から８時までの期待収益の最大値は約３，３８５×２×８＝５４，１６５（円）、８時から１６時までの期待収益の最大値は約３，２１７×２×８＝５１，４７４（円）、１６時から２４時までの期待収益の最大値は約２，２１６×２×８＝３５，４６１（円）と分かる。よって、この１日における期待収益の最大値は、５４，１６５＋５１，４７４＋３５，４６１＝１４１，１００（円）と分かる。

一方、本実施例における変動性再生可能エネルギー電源の出力（ｋＷ）の期待値は、図９に示すとおり、１日を通じて１，０００（ｋＷ）であったとする。よって、ある３０分における発電量の期待値は、１日を通じて、１，０００×３０／６０＝５００（ｋＷｈ）となる。仮に１日すべて５００（ｋＷｈ）で入札した場合の期待収益は、図１１の上段で横軸が５００（ｋＷｈ）の期待収益を参照すればよい。各３０分の期待収益は、左から順に、約３，３８５（円）、約３，１８３（円）、約２，２０１（円）と分かる。よって、１日すべて５００（ｋＷｈ）で入札した場合、０時から８時までの期待収益は約３，３８５×２×８＝５４，１５９（円）、８時から１６時までの期待収益は約３，１８３×２×８＝５０，９３４（円）、１６時から２４時までの期待収益は約２，２０１×２×８＝３５，２１０（円）と分かる。よって、１日すべて５００（ｋＷｈ）で入札した場合、期待収益は、５４，１５９＋５０，９３４＋３５，２１０（円）＝１４０，３０４（円）と分かる。

期待収益の最大値は１４１，１００（円）、１日すべて５００（ｋＷｈ）で入札した場合の期待収益は１４０，３０４（円）であり、７９５（円）の差が生じる。２０年間運用する発電所で、毎日同様の差が生じるものと仮定すると、本実施例により、７９５×３６５×２０＝５．８（百万円）の効果が生じることが分かる。

このように、本実施例では、売電量計画部２０に入力される変動性再生可能エネルギー電源の出力は、確率分布を利用している。そのため、太陽光発電や風力発電のように、気象要因によって指令したとおりの出力が得られない再生可能エネルギーに対しても、電力取引支援装置を提供可能である。

また、電力単価の確率分布、インバランス単価の確率分布も利用して売電量を計画しているため、卸電力市場へ売電する発電所でも売電計画を作成可能である。さらに、前記算出例は、計画値を工夫することで収益を改善できる可能性があることを示唆している。

＜画面例＞
次に、図１２、図１３を参照して、電力取引支援装置１００の画面表示部の一例を示す。電力取引支援装置１００は、データベース３０の記録を画面表示部４０に表示することができる。

図１２は、データベース３０の記録を表示する例を示す図である。画面は、例えば、表示する項目を選択するエリア４１、表示する時間粒度を選択するエリア４２、カレンダーエリア４３、グラフエリア４４から構成される。

表示する項目を選択するエリア４１は、売電量計画量や各種予測部の実績を、例えばプルダウンメニューで選択ができる。表示する時間粒度を選択するエリア４２は、例えば３０分ごと、日ごと、週ごと、月ごとを、プルダウンメニューで選択ができる。カレンダーエリア４３は、例えばある一ヶ月の日付を選択ができる。グラフエリア４４には、表示する項目を選択するエリア４１、表示する時間粒度を選択するエリア４２、カレンダーエリア４３で選択された条件に該当するデータが描画される。

電力取引支援装置１００は、売電量計画部２０が内部的に使用する確率分布のパラメータを画面表示部４０に表示、又は入力手段５０で編集することができる。また、確率分布のパラメータの推奨値を算出、画面表示部に表示することができる。

図１３は、電力単価の確率分布ＦＰ（Ｔ１，Ｔ２）の推奨値を表示する例を示す図である。画面は、例えば、直近の電力単価実績４５、推定した確率分布４６、電力単価の予測に使う確率分布の設定エリア４７から構成される。売電量計画部２０は、電力単価の実績からヒストグラムを作成、ヒストグラムに適当な確率分布を推定、推定した確率分布の関数とパラメータを推奨値として表示する様子を描いている。本実施例では、平均が６．７６、標準偏差が１．７１の正規分布を推奨値として表示している。

売電量計画部２０には２つモードが存在し、推奨値を売電量計画部２０の設定値とするモード、操作者が推奨値を参考にしつつ適当に編集した値を売電量計画部２０の設定値とするモードを備える。図１３の自動設定ボタン４８が押下されると前者となり、手動設定ボタン４９が押下されると後者となる。前者は、夜間や休日といった操作人員の少ない時期に有用であり、後者は本システムが想定できていない情報を反映させる際に有用である。

以上説明した電力取引支援装置１００は、電力単価の確率分布を予測する電力単価予測部１１と、インバランス単価の確率分布を予測するインバランス単価予測部１２と、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布を予測する変動性再生可能エネルギー電源出力予測部１３と、電力単価の確率分布、インバランス単価の確率分布、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布に基づいて送配電事業者又は発電事業者への売電量を計画する売電量計画部２０と、を備える。これにより、再生可能エネルギーにおけるインバランスリスクを軽減することができる。

また、電力取引支援装置１００は、送電可能容量の確率分布を予測する送電可能容量予測部１４をさらに備え、売電量計画部２０は、電力単価の確率分布、インバランス単価の確率分布、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布、及び送電可能容量の確率分布に基づいて送配電事業者又は発電事業者への売電量を計画することができる。

売電量計画部２０は、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布に基づいて収益を算出する収益算出部２２を備える。

収益算出部２２は、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布から入力標本を作成し（処理Ｓ１）、入力標本に基づいて収益標本を算出する（処理Ｓ２）ことができる。

収益算出部２２は、電力単価の確率分布、インバランス単価の確率分布、変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布から入力標本を作成し（処理Ｓ１）、入力標本に基づいて収益標本を算出する（処理Ｓ２）ことができる。

入力標本が送電可能容量の標本より小さい場合、入力標本のままとし（処理Ｓ２２）、入力標本が送電可能容量より大きい場合、送電可能容量の標本を入力標本とする（処理Ｓ２３）ことができる。

売電量計画部２０は、収益算出部２２に加え、売電量計画値の定義域から複数の候補を挙げる候補算出部２１と、収益算出部２２で算出された複数の候補の収益のうち、最も大きな収益が得られる候補を売電量計画値とする売電量決定部２３と、を備える。これにより、発電事業者２００に対し、再生可能エネルギーにおけるインバランスリスクを軽減することができる。

１０ 各種予測部
１１ 電力単価予測部
１２ インバランス単価予測部
１３ 変動性再生可能エネルギー電源出力予測部
１４ 送電可能容量予測部
２０ 売電量計画部
２１ 候補算出部
２２ 収益算出部
２３ 売電量決定部
３０ データベース
４０ 画面表示部
４１ 表示する項目を選択するエリア
４２ 表示する時間粒度を選択するエリア
４３ カレンダーエリア
４４ グラフエリア
４５ 直近の電力単価実績
４６ 推定した確率分布
４７ 電力単価の予測に使う確率分布の設定エリア
４８ 自動設定ボタン
４９ 手動設定ボタン
１００ 電力取引支援装置
２００ 発電事業者
ＦＰ，ＦＩ，ＦＧ，ＦＣ 確率分布
ＰＧ 売電量計画値
Ｘ 候補
Ｙ 期待収益

Claims (4)

1. 電力単価の確率分布を予測する電力単価予測部と、
   インバランス単価の確率分布を予測するインバランス単価予測部と、
   変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布を予測する変動性再生可能エネルギー電源出力予測部と、
   送電可能容量の確率分布を予測する送電可能容量予測部と、
   売電量を計画する売電量計画部と、を備え、
   前記売電量計画部は、
   売電量計画値の定義域から複数の候補を挙げる候補算出部と、
   前記複数の候補について、前記電力単価の確率分布、前記インバランス単価の確率分布、前記変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布、及び前記送電可能容量の確率分布に基づいて収益を算出する収益算出部と、
   前記収益算出部で算出された前記複数の候補の収益のうち、最も大きな収益が得られる前記候補を売電量計画値とする売電量決定部と、を備える
   ことを特徴とする電力取引支援装置。
2. 請求項１に記載の電力取引支援装置であって、
   前記収益算出部は、前記変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布から入力標本を作成し、前記入力標本に基づいて収益標本を算出する
   ことを特徴とする電力取引支援装置。
3. 請求項２に記載の電力取引支援装置であって、
   前記収益算出部は、前記電力単価の確率分布、前記インバランス単価の確率分布、前記変動性再生可能エネルギー電源の出力の確率分布から入力標本を作成し、前記入力標本に基づいて収益標本を算出する
   ことを特徴とする電力取引支援装置。
4. 請求項３に記載の電力取引支援装置であって、
   前記入力標本が前記送電可能容量の標本より小さい場合、前記入力標本のままとし、前記入力標本が前記送電可能容量より大きい場合、前記送電可能容量の標本を前記入力標本とする
   ことを特徴とする電力取引支援装置。

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