JP2016110255A - 需給調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、市場価格高騰時やＤＲ指令時に、小売事業者にとって経済的な供給力の調達手段の分配を決定することを目的とする。【解決手段】本発明に係る需給調整装置は、電力需要量を需要予測値として予測する需要予測部１０と、需要予測値と同時刻における実際の電力需要量を需要計測値として取得する需要取得部と、需要予測値と需要計測値との差分を需要予測誤差として算出し、需要予測誤差の確率分布を算出する需要予測誤差評価部１１と、ＤＲにおける需要抑制量であるＤＲ実績値を算出し、ＤＲにおける需要抑制依頼量であるＤＲ指令値とＤＲ実績値との差分から、ＤＲ指令誤差を算出する指令誤差算出部１２と、ＤＲ指令誤差の確率分布を算出する指令誤差分布作成部１３と、需要予測誤差の確率分布及びＤＲ指令誤差の確率分布に基づき、発電量及びＤＲ指令値を決定する最適指令値演算部１５と、を備える。【選択図】図２

Description

この発明は、電力供給業者が経済的な供給力調達方法を決定する技術に関する。

電力が安定的に供給されるためには、電力の需要及び供給が高い精度で一致している必要がある。従来、一般電気事業者(以下、電力会社)では供給力を制御することにより需給バランスを保っている。また、電力会社以外の電力事業者である特定規模電気事業者（ＰＰＳ：Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｓｕｐｐｌｉｅｒ）にも、実同時同量（実需要量と実供給量を３０分単位で一致させること）が課せられており、需給バランスが３％以上崩れる（同時同量を外れる：インバランス）と電力会社にペナルティを支払う制度となっている。電力システム改革後においても、ＰＰＳなどの小売事業者は実同時同量又は計画値同時同量(需要の計画値と実績値を一致させる)が課せられる見込みとなっており、同様にインバランスに対してはペナルティが発生することから、こうしたペナルティを回避することはＰＰＳにとっては経済性の観点から重要である。

しかしながら、同時同量を守るためには需要予測の正確性が求められるのに対し、気象予報が外れる等の理由や、需要規模が小さく十分にならし効果が得られない等の理由により、正確な需要予測を行うことは困難である。

そのため、需要予測の誤差を考慮して供給力の確保することが必要であり、特許文献１には、そのような電力事業者の供給力確保方法が示されている。

特許第３９９４９１０号公報

特許文献１では、需要予測から外れた需要実績（予測誤差）に関して予測誤差分布を算出し、予測誤差を考慮した需要予測に対して、ある発電量及びある市場調達量に対する利益の期待値及び最悪値を算出する。これら利益の期待値及び最悪値を基に調達量を決定することにより、電力事業者にとっては、予測誤差やペナルティを考慮し、受け入れられるリスク内で経済的に調達量を決定することができる。

しかしながら、このような電力売買支援システムでは、供給力の調達手段として自社又は相対発電及び市場調達のみが想定されているため、市場価格が高騰した場合等には利益の減少が避けられないという問題がある。

ここで、供給力の調達手段の一つとして、新たにデマンドレスポンス（Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、以下「ＤＲ」と称す）も考えることができる。ＤＲとは、電力事業者又はアグリゲータ等のＤＲ指令者が需要家へ電力量の節約（節電）を指令し、需要家はＤＲが適用される期間（ＤＲ期間）内の節電量に応じて報酬（インセンティブ）を受け取るやり取りのことを示す。

しかしながら、ＤＲには、ＤＲ指令やインセンティブの多寡により需要家の応答性が変化するため不確実性が伴う。そのため、供給力の調達手段にＤＲを加えた場合には、かえってインバランスが増大しペナルティが増大する可能性がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ＤＲ指令時に小売事業者にとって経済的な供給力の調達手段の分配を決定することを目的としている。

本発明に係る需給調整装置は、電力需要量を需要予測値として予測する需要予測部と、需要予測値と同時刻における実際の電力需要量を需要計測値として取得する需要取得部と、需要予測値と需要計測値との差分を需要予測誤差として算出し、需要予測誤差の確率分布を算出する需要予測誤差評価部と、デマンドレスポンスにおける需要抑制量であるデマンドレスポンス実績値を算出し、デマンドレスポンスにおける需要抑制依頼量であるデマンドレスポンス指令値とデマンドレスポンス実績値との差分から、デマンドレスポンス指令誤差を算出する指令誤差評価部と、デマンドレスポンス指令誤差の確率分布を算出する指令誤差分布作成部と、需要予測誤差の確率分布及びデマンドレスポンス指令誤差の確率分布に基づき、発電量及びデマンドレスポンス指令値を決定する最適指令値演算部と、を備える。

本発明に係る需給調整装置は、電力需要量を需要予測値として予測する需要予測部と、需要予測値と同時刻における実際の電力需要量を需要計測値として取得する需要取得部と、需要予測値と需要計測値との差分を需要予測誤差として算出し、需要予測誤差の確率分布を算出する需要予測誤差評価部と、デマンドレスポンスにおける需要抑制量であるデマンドレスポンス実績値を算出し、デマンドレスポンスにおける需要抑制依頼量であるデマンドレスポンス指令値とデマンドレスポンス実績値との差分から、デマンドレスポンス指令誤差を算出する指令誤差評価部と、デマンドレスポンス指令誤差の確率分布を算出する指令誤差分布作成部と、需要予測誤差の確率分布及びデマンドレスポンス指令誤差の確率分布に基づき、発電量及びデマンドレスポンス指令値を決定する最適指令値演算部と、を備える。従って、ＤＲ指令時に小売事業者にとって経済的な供給力の調達手段の分配を決定することができる。

電力の需給バランスを示す図である。 実施の形態１に係る需給調整装置の構成を示すブロック図である。 ＤＲ指令誤差とその発生割合を示す図である。 実施の形態１に係る需給調整装置の動作を示すフローチャートである。 需要予測誤差分布を示す図である。 ＤＲ指令誤差分布を示す図である。 実施の形態２に係る需給調整装置の動作を示すフローチャートである。

＜Ａ．実施の形態１＞
図１に、デマンドレスポンスによるインバランスの増大例を示す。図１（ａ）は、発電及び市場調達により電力供給を行う様子を示している。需要予測に外れがなく、発電及び市場調達が計画通りに実行された場合は、供給量と実需要量が一致するためインバランスは発生しない。図１（ｂ）は、図１（ａ）での市場調達の一部分をＤＲに置き換えた場合の例を示している。この場合、需要予測に外れがなく発電及び市場調達が計画通りに実行されたとしても、需要家の応答性によってＤＲ実績はＤＲ指令と異なるため（以下、ＤＲ実績とＤＲ指令の差をＤＲ誤差という）、供給量と実需要量との間に差（インバランス）が発生する。そして、小売事業者はインバランスに対してペナルティを支払うことになる。

そこで、実施の形態１の需給調整装置では、ＤＲ誤差を考慮することにより供給者にとって経済的に最適な供給量の配分を決定する。

＜Ａ−１．構成＞
以下の実施形態では、電力の小売事業者が、自社又は相対発電（以下、単に「発電」と称する）及び電力取引市場からの調達及びＤＲによって、需要予測誤差やＤＲ指令誤差を考慮し経済的な供給力の確保量を決定する。

図２は、実施の形態１に係る需給調整装置１０１の構成を示す機能ブロック図である。需給調整装置１０１は、需要予測部１０、需要予測誤差評価部１１、指令誤差算出部１２、指令誤差分布作成部１３、市場価格予測部１４、最適指令値演算部１５、最適化結果表示部１６、需要情報データベース（ＤＢ）２０、ＤＲ情報データベース（ＤＢ）２１及び価格情報データベース（ＤＢ）２２を備えている。

これらの各機能ブロックは、少なくとも１つの処理回路又は電気回路によって実現される。ここで処理回路及び電気回路には、プログラムされた演算処理装置を含む。処理回路には、集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）又は下記実施形態で記載された作用を実現するように変更された従来の回路要素などを含む。

また、下記実施形態で記載された各構成要素による作用は、上記の処理回路又は電気回路が、予め設定されたプログラムに従って動作することによって実施される。また、各構成要素による作用を実現するプログラムは、ハードディスク又はメモリなどの記憶媒体に記憶される。

需要予測部１０は、小売事業者の供給対象である需要家の電力需要を予測し、予測結果を需要予測値として需要情報ＤＢ２０に格納する。

図２には示していないが、需給調整装置１０１は需要家の電力需要を電力量計等で計測し、需要計測値を需要情報ＤＢ２０に格納する需要取得部を備えている。

需要予測誤差評価部１１は、需要情報ＤＢ２０から需要予測値と、当該需要予測値の予測対象時間の需要計測値とを取り出し、両者を比較してその差を需要予測誤差として算出し、誤差の評価を行う。

需要情報ＤＢ２０は、需要予測部１０で予測した需要予測値と、需要予測誤差評価部１１で算出した需要予測誤差とを記憶する。

指令誤差算出部１２は、ＤＲにおける節電依頼量であるＤＲ指令値と、ＤＲにおいて実際に節電された量（需要抑制量）であるＤＲ実績値とを比較し、その差をＤＲ指令誤差として算出し、ＤＲ指令誤差を評価する。なお、ＤＲ実績値は、実需要の履歴から算出したベースラインと、実需要との差から算出することができる。

指令誤差分布作成部１３は、ＤＲ指令値やインセンティブ価格ごとにＤＲ指令誤差分布を作成する。図３（ａ）はＤＲ開始日時、ＤＲ指令値［ｋＷ］及びＤＲ指令誤差［ｋＷ］を示している。これに対して図３（ｂ）は、ＤＲ指令値ごとにＤＲ指令誤差の分布を示している。すなわち、特定のＤＲ指令誤差割合［％］の発生割合［％］を示している。

ＤＲ情報ＤＢ２１は、ＤＲ指令値、ＤＲ実績値及びＤＲ指令誤差を記憶する。

市場価格予測部１４は、調達対象市場における電力約定価格を予測し、価格情報ＤＢ２２に記憶する。

価格情報ＤＢ２２は、市場価格予測部１４が予測した電力約定価格の他、発電価格及びインセンティブ価格を記憶する。

最適指令値演算部１５は、利益の期待値を定式化し、需要予測値、需要予測誤差、電力約定価格（予測値）、発電価格、インセンティブ価格及びＤＲ指令誤差分布を利用して最適化問題を解くことにより、発電量、市場調達量及びＤＲ指令値を決定する。

最適化結果表示部１６は最適指令値演算部１５の算出結果を表示する。

＜Ａ−２．動作＞
図４は、実施の形態１に係る需給調整装置１０１の動作を示すフローチャートである。

はじめに、需要予測部１０が将来のある時刻における需要家の合計需要を予測する。予測手法として、需要との相関が高い気温又は天候予測等の情報を説明変数とした重回帰分析による方法を用いることが出来るが、他の手法を用いても良い。また、この需要予測は、供給力の調達手段である発電、市場調達及びＤＲ指令のうち、最も指令期限が早い手段より以前に完了する。そして、需要予測部１０は、予測結果を需要予測値として予測対象時刻の情報と共に需要情報データベース２０に記憶する（ステップＳ１０１）。

次に、需要予測誤差評価部１１が、需要情報ＤＢ２０から過去の需要予測値を取得し、当該需要予測値の予測対象時間と同時間に電力量計で得られた需要計測値との差を需要予測誤差として算出する。そして、需要予測誤差を需要計測値と関連付けて需要情報ＤＢ２０に格納する。また、需要予測誤差の評価を行う（ステップＳ１０２）。すなわち、需要予測誤差分布を作成し、これも需要情報ＤＢ２０に格納する。図５に、需要予測誤差分布を示す。図５において、横軸は需要予測誤差の割合［％］を示し、縦軸は発生割合［％］を示している。こうした需要予測誤差分布は、需要予測誤差が蓄積にされるに伴い、一定期間ごとに更新されても良い。

次に、指令誤差算出部１２がＤＲ指令誤差を算出する（ステップＳ１０３）。ＤＲ情報ＤＢ２１には過去のＤＲ指令情報として、ＤＲ指令値、ＤＲ指令開始時間、ＤＲ指令期間、ＤＲ指令終了時間及びインセンティブ価格の情報が記録されている。指令誤差算出部１２はＤＲ情報ＤＢ２１からこれらの情報を取得し、ＤＲ指令値及びＤＲ実績値の差をとることでＤＲ指令誤差を算出する。なお、ＤＲ実績値は需要情報データベース２０から取得したＤＲ指令期間の需要計測値とベースラインの差から算出することができる。ここで、ベースラインとは、ＤＲ指令期間におけるＤＲがされなかった場合の推定需要のことである。ベースラインの算出方法としては、例えばＨｉｇｈ Ｘ ｏｆ Ｙ 手法がある。これは、ＤＲ実行日よりＹ日（Ｙは自然数）以前の期間から特異日（ＤＲ実行日や休日等）を除いた日のうち、需要の高いＸ日（Ｘは自然数）の、対象時間における需要の平均を推定需要とする方法であるが、他の手法を用いて需要推定しても良い。またベースラインを利用せずにＤＲ実績値を算出しても良い。

指令誤差算出部１２は、算出したＤＲ指令誤差の情報をＤＲ指令情報に関連付けてＤＲ情報データベース２１へ記憶する。

ＤＲ実績値は、需要家のＤＲに対する応答性がＤＲ指令値の大きさ、インセンティブの大きさ又はＤＲ指令期間の長さにより変化する。そこで、指令誤差分布作成部１３はこの応答性を考慮したＤＲ誤差分布を作成する（ステップＳ１０４）。

図６は、需要規模１０ｋＷの需要家群へＤＲ指令を行った場合のＤＲ誤差分布を例示するものであり、ＤＲ指令値が図６（ａ）では１ｋＷ、図６（ｂ）では５ｋＷ、図６（ｃ）では９ｋＷである。ＤＲ指令値が需要に対して小さければ、ＤＲ指令を達成しやすいことから図６（ａ）に示すようにＤＲ指令誤差が負、すなわちＤＲ実績値がＤＲ指令値より小さい場合は少ない。しかし、ＤＲ指令値が需要に対する大きさの割合が増えるにつれてＤＲ指令を達成することが困難になり、図６（ｃ）に示すようにＤＲ指令誤差が負になる場合が多くなる。

このように、ＤＲ指令値の誤差分布はＤＲ指令値の大きさによって変化するほか、インセンティブの大きさや指令期間の長さ、地域又は需要家の特性等によっても変化する。そこで、こうした変化の要因となる要素によりＤＲ誤差分布を作成し、この分布をもとにＤＲ指令値を決定する必要がある。作成したＤＲ誤差分布はＤＲ情報ＤＢ２１へ格納される。なお、ＤＲ誤差分布はＤＲ指令誤差情報の蓄積と共に一定期間ごとに更新されても良い。また、図３（ｂ）や図６に示すＤＲ指令誤差割合の幅は任意であり、細かくするほど精度よくＤＲ指令値とＤＲ指令誤差の関係を考慮したことになるが、データ数が多く必要になる。

次に、市場価格予測部１４が電力調達対象の市場における約定価格を予測する（ステップＳ１０５）。予測手法として、市場価格との相関が高い気温又は天候予測等の情報を説明変数とした重回帰分析による方法を用いることが出来るが、他の手法を用いても良い。市場価格予測部１４が予測した約定価格の情報は、価格情報データベース２２に保存される。

次に、最適指令値演算部１５が利益の定式化を行う（ステップＳ１０６）。発電、市場調達及びＤＲを行う場合の小売事業者の利益ｚ［￥］は、収入をｙ［￥］、支出をｘ［￥］とすると、以下の式で表される。

収入ｙ［￥］は販売電力量に小売単価を乗じた値となるため、発電電力量をＰ_ｇｅｎ［ｋＷｈ］、市場調達量をＰ_ｅｘ［ｋＷｈ］、誤差を含むＤＲ指令値をＰ´_ｄｒ［ｋＷｈ］、小売単価をｒ_ｓｅｌｌ［￥／ｋＷｈ］とすると、

である。

支出ｘ［￥］は、発電コストをＣ_ｇｅｎ［￥］、市場調達コストをＣ_ｅｘ［￥］、デマンドレスポンスコスト（インセンティブ）をＣ_ｄｒ［￥］、ペナルティをＣ_ｐｅｎａ［￥］とすると、これらの和で以下のように表せる。

各コストは電力量と単価の積で表される。そこで、各コストの単価をｒ［￥／ｋＷｈ］とすると、各コストは以下の式で表される。なお、添え字はそれぞれ、ｇｅｎが発電機、ｅｘが市場、ｄｒがデマンドレスポンス、ｐｅｎａがペナルティ、ｄが需要を示している。

ここで、Ｐ´_ｄは誤差を含む需要［ｋＷｈ］であり、インセンティブにはＤＲ指令誤差が、ペナルティにはＤＲ指令誤差及び需要予測誤差が含まれることを考慮すると、

である。Ｐ_ｄ，Ｐ_ｄｒは、それぞれ誤差を含まない需要、ＤＲ指令値であり、ΔＰ［ｋＷｈ］は予測誤差割合又は指令誤差割合、ｆ（ΔＰ）はΔＰに対応した確率分布である。需要に関してはステップＳ１０２で算出された誤差分布を、ＤＲ指令値に関してはステップＳ１０４で算出された誤差分布を使用する。ＤＲ指令誤差分布では、ステップＳ１０４で算出したとおり、ＤＲ指令値Ｐ_ｄｒにより確率分布が変化する。

ペナルティは、予測誤差を見込んだ需要と指令誤差を見込んだＤＲ指令値を含む供給力との差にペナルティ単価を乗じた値としている。同時同量の制度が実同時同量（３０分同時同量）の場合は、供給力はＰ_ｇｅｎとＰ_ｅｘの和で、残りの項の和が想定される需要であり、前記供給力と前記需要の差にペナルティ単価を乗じたものが想定されるペナルティである。同様に計画値同時同量の場合も、負荷の計画値は供給力の計画値と同値であるため、前記供給力そのものである。需要に関しても実同時同量の場合と同様であるため、このペナルティはどちらの制度にも対応した式となっている。

これらの式より利益の期待値を定式化することで、小売事業者は需要予測誤差及びＤＲ指令誤差を考慮した利益の期待値に関して、次のステップで最適化計算を行うことができる。Ｐの期待値をＥＸ［Ｐ］と表すと、収入及び各コストの期待値は以下のように表せる。

ここで、ｆ（ΔＰｉ）はΔＰｉに対応した確率分布である。また、Ｋは図３（ｂ）や図６に示すＤＲ指令誤差割合の区切り数であり、確率変数ΔＰｉの個数である。

従って、小売事業者の利益の期待値は次の式で表される。

次に、ステップＳ１０６で定式化した利益の期待値の最大化問題を解くことにより、小売事業者にとって最適な発電量Ｐ_ｇｅｎ、市場調達量Ｐ_ｅｘ及びＤＲ指令値Ｐ_ｄｒを決定する（ステップＳ１０７）。最適化問題の求解には、利益の期待値を表す関数が複雑な形をしているために、例えばメタヒューリスティクスと応用（編著：相吉英太郎、安田敬一郎、電気学会、２００７、ｐ６９〜ｐ７３）に示される、メタヒューリスティクスの１手法であるＰＳＯ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を適用することが考えられる。

ＰＳＯは、概念としては、最適化する変数群（群れ）が複数存在し、群れの間で互いに情報を共有しながら解空間を探索するもので、個々の群れが持つ最良解ｐ_ｂｅｓｔと群れで共有する最良解ｇ_ｂｅｓｔを利用して最適解を探索していく手法である。例えば、最大化問題において群れの数が２つの場合は、群れ１の変数群と群れ２の変数群それぞれで評価値を算出し、多寡を判断する。群れ１の評価値の方が大きい場合は、群れ２の変数群の値をそれぞれ、群れ１の変数群の値に近づくように更新する。群れ１に関しては、過去の群れ１の変数群の値から現在の変数群の値への変化を保つように更新する。あらかじめ設定した回数に達するまで更新を繰り返すことで、群れが評価値を最大化する方向に変数を更新し続け、最適解を求解する。なおＰＳＯによる求解は一例であり、どのような手法を用いて求解しても良い。

最後に、最適化結果表示部１６が、ステップＳ１０７決定した発電量Ｐ_ｇｅｎ、市場調達量Ｐ_ｅｘ及びＤＲ指令値Ｐ_ｄｒを表示する（ステップＳ１０８）。これにより、小売事業者にとって経済的に最適な、ＤＲ指令誤差を考慮した供給力調達量が提示される。

通常、ＤＲ指令に係る単価が市場調達単価より低い場合には、市場調達に優先してＤＲ指令がされることが考えられるが、ＤＲ指令には不確実性が伴うためかえってペナルティの支払いが増加する。しかし、実施の形態１に係る需給調整装置１０１によれば、ＤＲ指令誤差分布作成部１３が算出したＤＲ指令誤差分布を考慮して定式化した利益の期待値の最適化問題を最適指令値演算部１５が解くことによって供給力調達方法を決定するため、小売事業者にとって経済的に最適なＤＲ指令値、発電量及び市場調達量を決定することが可能になる。

＜Ａ−３．効果＞
実施の形態１に係る需給調整装置１０１は、電力需要量を需要予測値として予測する需要予測部１０と、需要予測値と同時刻における実際の電力需要量を需要計測値として取得する需要取得部と、需要予測値と需要計測値との差分を需要予測誤差として算出し、需要予測誤差の確率分布を算出する需要予測誤差評価部１１と、ＤＲにおける需要抑制量であるＤＲ実績値を算出し、ＤＲにおける需要抑制依頼量であるＤＲ指令値とＤＲ実績値との差分から、ＤＲ指令誤差を算出する指令誤差算出部１２と、ＤＲ指令誤差の確率分布を算出する指令誤差分布作成部１３と、需要予測誤差の確率分布及びＤＲ指令誤差の確率分布に基づき、発電量及びＤＲ指令値を決定する最適指令値演算部１５と、を備える。従って、ＤＲ指令誤差を考慮した経済的に最適な発電量及びＤＲ指令値を決定することが可能になる。

また、需給調整装置１０１は、電力調達市場における電力の市場価格を予測する市場価格予測部１４を備え、最適指令値演算部１５は、需要予測誤差の確率分布、デマンドレスポンス指令誤差の確率分布及び市場価格に応じた電力の市場調達コストに基づき、発電量、デマンドレスポンス指令値及び市場調達量を決定する。従って、ＤＲ指令誤差を考慮した経済的に最適な発電量、デマンドレスポンス指令値及びＤＲ指令値を決定することが可能になる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
実施の形態１では市場調達機会が１回だけある場合における、小売事業者のＤＲ指令誤差を考慮した調達方法を示した。しかし電力取引市場の取引形態によっては取引時限などによって区別された複数の市場が存在するため、市場調達の機会も複数ある場合がある。そのため、実施の形態２では、市場調達の機会が２回ある場合の調達方法について説明する。

＜Ｂ−１．構成＞
実施の形態２に係る需給調整装置１０２の構成は、図２に示した実施の形態１に係る需給調整装置１０１の構成と同様であるため、説明を省略する。

＜Ｂ−２．動作＞
２回の市場調達機会がある場合の需給調整装置１０２の動作を説明する。まず、１回目の市場調達機会においては、実施の形態１に係る需給調整装置１０１と同様の動作を行って、発電量Ｐ_ｇｅｎ、市場調達量Ｐ_ｅｘ、ＤＲ指令値Ｐ_ｄｒを決定する。なお、２回目の値と区別するために、１回目の値をそれぞれ、発電量：Ｐ_{ｇｅｎ，１}、市場調達量：Ｐ_ｅｘ，１、ＤＲ指令値：Ｐ_ｄｒ，１とする。

以下、図７のフローチャートに沿って、２回目の市場調達機会における需給調整装置１０２の動作を説明する。まず、需要予測部１０は、１回目の予測対象時刻と同じ時刻における需要家の合計需要を予測する。予測手法は１回目の予測と同様、需要との相関が高い気温又は天候予測等の情報を説明変数とした重回帰分析による方法等を用いることが出来る。しかし、２回目の市場調達機会は１回目と比較して実需要に近い時間であるため、説明変数の予測精度が高くなる。そのため、２回目は１回目より高い精度で需要予測が可能となる。また、この需要予測は、供給力の調達手段である発電、市場調達及びＤＲ指令のうち、最も指令期限が早い手段より以前に完了する。そして、需要予測部１０は、予測結果を２回目の需要予測値として予測対象時間の情報と共に需要情報データベース２０に記憶する（ステップＳ２０１）。

次に、需要予測誤差評価部１１が、需要情報ＤＢ２０に保存された最新の需要予測情報と、需要予測対象時間と同時刻の実際に電力量計などで得られた需要計測値との差を需要予測誤差として算出する。そして、需要予測誤差を需要計測値と関連付けて需要情報ＤＢ２０に記憶する。また、需要予測誤差から需要予測誤差分布（図５）を作成し、これも需要情報ＤＢ２０に格納する。こうした需要予測誤差分布は、需要予測誤差情報が蓄積にされるに伴い、一定期間ごとに更新されても良い（ステップＳ２０２）。

次に、市場価格予測部１４が電力調達対象の市場における約定価格を予測する（ステップＳ２０３）。予測手法として、１回目の予測と同様、市場価格との相関が高い気温又は天候予測等の情報を説明変数とした重回帰分析による方法を用いることが出来る。しかし、２回目の市場調達機会は１回目の場合よりも直近の需給の過不足が反映され、値動きが激しくなる。市場価格予測部１４が予測した約定価格の情報は、価格情報データベース２２に保存される。

次に、最適指令値演算部１５が利益の定式化を行う（ステップＳ２０４）。発電、市場調達及びＤＲを行う場合の小売事業者の利益は以下のように表せる。小売事業者の利益ｚ［￥］は、収入と支出の差分であるため、収入をｙ［￥］、支出をｘ［￥］とすると

である。収入ｙ［￥］は販売電力量に小売単価を乗じた値となるため、２回目の発電電力量Ｐ_{ｇｅｎ，２}［ｋＷｈ］、２回目の市場調達量Ｐ_ｅｘ，２［ｋＷｈ］、２回目の誤差を含むＤＲ指令値Ｐ´_ｄｒ，２［ｋＷｈ］、小売単価ｒ_ｓｅｌｌ［￥／ｋＷｈ］とすると

である。支出ｘ［￥］は

であり、発電コストＣ_ｇｅｎ［￥］、市場調達コストＣ_ｅｘ［￥］、デマンドレスポンスコスト（＝インセンティブ）Ｃ_ｄｒ［￥］、ペナルティＣ_ｐｅｎａ［￥］の和である。それぞれ電力量と単価の積で表されるため、ｒ［￥／ｋＷｈ］を各コストの単価とすると

である。なお市場単価ｒは、ステップＳ２０３で２回目の予測を行った通り、１回目と２回目で区別する。

またここで、Ｐ´_ｄ，２は誤差を含む需要［ｋＷｈ］であり、インセンティブにはＤＲ指令誤差が、ペナルティにはＤＲ指令誤差及び需要予測誤差が含まれることを考慮すると、

である。Ｐ_ｄｒ，１、Ｐ_ｄｒ，２、Ｐ_ｄ，１、Ｐ_ｄ，２はそれぞれ誤差を含まない需要、ＤＲ指令値であり、ΔＰ［ｋＷｈ］は予測誤差割合または指令誤差割合、ｆ（ΔＰ）はΔＰに対応した確率分布である。需要に関してはステップＳ２０２で算出された誤差分布を、ＤＲに関してはステップＳ１０４で算出された誤差分布を使用し、ＤＲ指令誤差分布に関してはステップＳ１０４で算出した通り、ＤＲ指令値Ｐ_ｄｒ，１＋Ｐ_ｄｒ，２により確率分布が変化する。

ペナルティは予測誤差を見込んだ需要と、指令誤差を見込んだＤＲを含む供給力の差にペナルティ単価を乗じた値としており、同時同量の制度が実同時同量（３０分同時同量）の場合は、供給力はＰ_ｇｅｎとＰ_ｅｘの和で、残りの項の和が想定される需要であり、前記供給力と前記需要の差にペナルティ単価を乗じたものが想定されるペナルティである。同様に計画値同時同量の場合も、負荷の計画値は供給力の計画値と同値であるため、前記供給力そのものである。需要に関しても実同時同量の場合と同様であるため、このペナルティはどちらの制度にも対応した式となっている。

これらの式より利益の期待値を定式化することで、小売事業者は需要予測誤差及びＤＲ指令誤差を考慮した利益の期待値に関して、次のステップで最適化計算を行うことができる。

Ｐの期待値をＥＸ［Ｐ］と表すと、収入および各コストの期待値は以下のように表せる。

ここで、ｆ（ΔＰｉ）はΔＰｉに対応した確率分布である。また、Ｋは図３（ｂ）や図６に示すＤＲ指令誤差割合の幅の個数であり、確率変数ΔＰｉの個数である。
したがって小売事業者の利益の期待値は次のようになる。

次に、最適指令値演算部１５が、ステップＳ２０４で定式化した利益の期待値の最大化問題を解くことにより、小売事業者にとって最適な発電量Ｐ_ｇｅｎ、市場調達量Ｐ_ｅｘ及びＤＲ指令値Ｐ_ｄｒを決定する（ステップＳ２０５）。最適化問題の求解には、利益の期待値を表す関数が複雑な形をしているために、実施の形態１と同様、メタヒューリスティクスの１手法であるＰＳＯを適用することが考えられる。

最終的には、１回目の市場調達時に求めた発電量Ｐ_{ｇｅｎ，１}に対し２回目の市場調達時に求めた発電量Ｐ_{ｇｅｎ，２}を加算することにより小売事業者にとって最適な発電量が得られる。また、ＤＲ指令値についても、１回目の市場調達時に求めたＤＲ指令値Ｐ_ｄｒ，１に対し２回目の市場調達時に求めたＤＲ指令値Ｐ_ｄｒ，２を加算する。市場調達量については、１回目の市場調達量Ｐ_ｅｘ，１と２回目の市場調達量Ｐ_ｅｘ，１とを区別する。

最後に、最適化結果表示部１６が、最適指令値演算部１５がステップＳ２０５で決定した発電量Ｐ_{ｇｅｎ，１}＋Ｐ_{ｇｅｎ，２}、市場調達量Ｐ_ｅｘ，１、Ｐ_ｅｘ，２及びＤＲ指令値Ｐ_ｄｒ，１＋Ｐ_ｄｒ，２を表示する（ステップＳ２０６）。これにより、小売事業者にとって経済的に最適な、ＤＲ指令誤差を考慮した供給力調達量が提示される。

以上、実施の形態２では、市場調達機会が２回ある場合における供給力の調達先決定方法を示した。実需要の時刻、すなわち予測対象時刻に近づくにつれて需要予測精度は高くなる一方、市場価格は値動きが激しくなるため、高騰するリスクがある。従って小売事業者では、市場調達機会の早い段階で供給力を確保し、後の市場ではその時の最新の需要予測に基づいて、インバランスを避けるために過去の需要予測との差分部分に関して供給力を調達する方法が取られる。実施の形態２に係る需給調整装置１０２によれば、このように市場調達機会が２回ある場合に、需要予測誤差及びＤＲ指令誤差を考慮し、小売事業者にとって経済的に最適な供給力の確保量を示すことが可能となる。

なお、以上の説明では、市場調達機会が２回である場合を例にしたが、市場調達機会が２回以上の複数回であっても、本実施の形態と同様の処理を行うことにより経済的に最適な供給力の確保量を提示することができる。

＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態２に係る需給調整装置１０２では、電力調達市場の市場調達機会が複数回ある場合に、市場調達機会ごとに、需要予測部１０は需要予測値を予測し、需要取得部は需要計測値を取得し、需要予測誤差評価部１１は需要予測誤差の確率分布を算出し、市場価格予測部１４は市場価格を予測し、最適指令値演算部１５は、需要予測誤差の確率分布、デマンドレスポンス指令誤差の確率分布及び市場価格に応じた電力の市場調達コストに基づき、発電量、デマンドレスポンス指令値及び市場調達量を決定する。従って、小売事業者にとって経済的に最適な供給力の確保量を決定することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、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、省略することが可能である。

１０ 需要予測部、１１ 需要予測誤差評価部、１２ 指令誤差算出部、１３ 指令誤差分布作成部、１４ 市場価格予測部、１５ 最適指令値演算部、１６ 最適化結果表示部、２０ 需要情報ＤＢ、２１ ＤＲ情報ＤＢ、２２ 価格情報ＤＢ、１０１，１０２ 需給調整装置。

Claims (3)

1. 電力需要量を需要予測値として予測する需要予測部と、
   前記需要予測値と同時刻における実際の電力需要量を需要計測値として取得する需要取得部と、
   前記需要予測値と前記需要計測値との差分を需要予測誤差として算出し、前記需要予測誤差の確率分布を算出する需要予測誤差評価部と、
   デマンドレスポンスにおける需要抑制量であるデマンドレスポンス実績値を算出し、デマンドレスポンスにおける需要抑制依頼量であるデマンドレスポンス指令値と前記デマンドレスポンス実績値との差分から、デマンドレスポンス指令誤差を算出する指令誤差評価部と、
   前記デマンドレスポンス指令誤差の確率分布を算出する指令誤差分布作成部と、
   前記需要予測誤差の確率分布及び前記デマンドレスポンス指令誤差の確率分布に基づき、発電量及び前記デマンドレスポンス指令値を決定する最適指令値演算部と、
   を備える、需給調整装置。
2. 電力調達市場における電力の市場価格を予測する市場価格予測部をさらに備え、
   前記最適指令値演算部は、前記需要予測誤差の確率分布、前記デマンドレスポンス指令誤差の確率分布及び前記市場価格に応じた電力の市場調達コストに基づき、前記発電量、前記デマンドレスポンス指令値及び市場調達量を決定する、
   請求項１に記載の需給調整装置。
3. 前記電力調達市場の市場調達機会が複数回ある場合に、前記市場調達機会ごとに、
   前記需要予測部は前記需要予測値を予測し、
   前記需要取得部は前記需要計測値を取得し、
   前記需要予測誤差評価部は前記需要予測誤差の確率分布を算出し、
   前記市場価格予測部は市場価格を予測し、
   前記最適指令値演算部は、前記需要予測誤差の確率分布、前記デマンドレスポンス指令誤差の確率分布及び前記市場価格に応じた電力の市場調達コストに基づき、前記発電量、前記デマンドレスポンス指令値及び前記市場調達量を決定する、
   請求項２に記載の需給調整装置。

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