Electric power supply system with demand resources considering social acceptance and economic rationality

• Project/Area Number: 17K14644
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Sekizaki Shinya 広島大学, 工学研究科, 助教 (70724897)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 非協力ゲーム / 協力ゲーム / 配電系統 / 再生可能エネルギー / 最適化 / 太陽光発電システム / 電力品質 / 社会受容性 / 経済合理性 / 電力系統 / 意思決定

Outline of Final Research Achievements

The aim of this research is to operate electric distribution systems efficiently by using demand resources considering social acceptance and economic rationality. This research has been performed based on non-cooperative and cooperative game approaches to consider selfish behavior of consumers in the distribution systems. The numerical simulations using optimal solutions of optimization problems based on the game theory have revealed that the proposed system can operate the distribution systems efficiently while the selfish consumers have incentives to cooperate with others.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義：電力システムが社会基盤であることに留意して実用性に重点を置き，大規模な非協力ゲームおよび協力ゲームの解を効率的に求めることを可能にしたため，現実問題への適用を重視する工学分野において，重要な意義を持つ．
社会的意義：再生可能エネルギーが大量導入された配電系統において，コストを低減しつつ電力品質を適正範囲内に維持することが可能になるため，我が国が積極的に推し進めているエネルギー政策の実現に貢献できる．

Research Products

• [Journal Article] 太陽光発電システムが導入された配電系統における協調的電圧管理を目的とした需要家リソースの最適化 (2020)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘, 枡見 慎也, 灘吉 拓哉
  • Journal Title: システム制御情報学会論文誌 Volume: 33 Pages: 110-122
  • NAID: 130007873295
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Payoff Allocation for Voltage Management System in Distribution Network using Demand Resources (2019)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘, 灘吉 拓哉, 枡見 慎也
  • Journal Title: Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers Volume: 32 Issue: 6 Pages: 234-248
  • DOI: 10.5687/iscie.32.234
  • NAID: 130007706924
  • ISSN: 1342-5668, 2185-811X
  • Year and Date: 2019-06-15
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A development of an equilibrium analysis model between electricity retailers under competitive environment (2019)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Journal Title: Electrical Engineering in Japan Volume: 207 Issue: 1 Pages: 24-35
  • DOI: 10.1002/eej.23201
  • NAID: 210000179720
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decision making of electricity retailer with multiple channels of purchase based on fractile criterion with rational responses of consumers (2019)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki and Tomohiro Hayashida
  • Journal Title: International Journal of Electrical Power and Energy Systems Volume: 105 Pages: 877-893
  • DOI: 10.1016/j.ijepes.2018.09.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Many-Objective Evolutionary Algorithm Incorporating Decision Maker's Preference and Its Application to Management of the Electricity Distribution Network (2019)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Journal Title: Journal of Multi-Criteria Decision Analysis Volume: 26 Issue: 3-4 Pages: 165-186
  • DOI: 10.1002/mcda.1680
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Development of an Equilibrium Analysis Model between Electricity Retailers under Competitive Environment (2018)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Power and Energy Volume: 138 Issue: 11 Pages: 902-913
  • DOI: 10.1541/ieejpes.138.902
  • NAID: 40021726426
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • Year and Date: 2018-11-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 太陽光発電システム導入時における配電系統電圧管理を目的とした需要家リソースに対するプライシングに関する意思決定手法 (2018)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Journal Title: システム制御情報学会論文誌 Volume: Vol. 31, No.4 Pages: 137-149
  • NAID: 130007405015
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 変圧器動作低減を目的とした協調的電圧管理システムの下での不感帯整定 (2020)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘, 灘吉 拓哉
  • Organizer: 第 64 回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 太陽光発電システム導入時の配電系統における協調的電圧管理システムの電圧制御効果に関する検討 (2019)
  • Author(s): 灘吉 拓哉, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 令和元年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
• [Presentation] 電力小売事業者間の均衡分析への適用を目的とした均衡制約付均衡問題の定式化と解法の提案 (2019)
  • Author(s): 松山 裕士郎, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 令和元年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
• [Presentation] 太陽光発電システムが導入された配電系統における協調的電圧管理を目的とした需要家リソースの最適化 (2019)
  • Author(s): 関崎 真也, 枡見 慎也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 第63回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 寡占市場におけるアグリゲータの最適入札戦略に基づいた需要家群への利得配分 (2019)
  • Author(s): 北脇 駿介, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会・2019年秋季研究発表会
• [Presentation] Optimization of Demand Resources for Cooperative Voltage Management in Distribution System with Photovoltaic Generations (2019)
  • Author(s): Takuya Nadayoshi, Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Organizer: The International Council of Electrical Engineering Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Finding Generalized Nash Equilibrium in Electricity Retail Market under Competitive Environment: An EPEC Approach (2019)
  • Author(s): Yujiro Matsuyama, Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Organizer: The International Council of Electrical Engineering Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 需要家リソース活用型配電系統電圧管理システムに対する利得配分 (2018)
  • Author(s): 関崎 真也, 灘吉 拓哉, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 第 62 回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 多数目的最適化手法を用いた配電系統切替時のパレート最適解の導出 (2018)
  • Author(s): 山崎 拓哉, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘, 石川 博之, 上西 宏和
  • Organizer: 平成30年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
• [Presentation] 配電系統における遠制開閉器設置箇所の妥当性に関する多基準評価, (2018)
  • Author(s): 山崎 拓哉, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘, 石川 博之, 上西 宏和
  • Organizer: 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
• [Presentation] 競争環境下における電力小売事業者間の均衡分析 (2018)
  • Author(s): 松山 裕士郎, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 平成30年度(第69回) 電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [Presentation] 太陽光発電システム導入時における配電系統電圧管理に対する利得配分 (2018)
  • Author(s): 枡見 慎也, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 平成30年度(第69回) 電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [Presentation] 利得配分に基づいた協調的電圧管理システムにおける電圧制御効果の基礎検討 ―分岐を有する配電系統への適用― (2018)
  • Author(s): 灘吉 拓哉, 枡見 慎也, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 平成31年電気学会全国大会
• [Presentation] 配電系統での太陽光発電出力変動に対応した系統切替の多数目的最適化アルゴリズムの開発 (2018)
  • Author(s): 関崎 真也, 山崎 拓哉, 澁川 直之，西崎 一郎, 林田 智弘, 金沢 由樹, 上西 宏和
  • Organizer: 平成31年 電気学会全国大会
• [Presentation] Payoff Allocation to Controllable Demand Resources in Distribution Network with Photovoltaic Generations (2018)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Nadayoshi Takuya, Shinya Masumi, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Organizer: Grand Renewable Energy 2018 International Conference and Exhibition (GRE2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 需要家リソース活用型配電系統電圧管理システムに対する利得配分 (2018)
  • Author(s): 関崎 真也, 灘吉拓哉, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 第 62 回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] Payoff Allocation to Controllable Demand Resources in Distribution Network with Photovoltaic Generations (2018)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Takuya Nadayoshi, Shinya Masumi, Ichiro Nishizaki, Tomohiro Hayashida
  • Organizer: Grand Renewable Energy 2018 International Conference and Exhibition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 太陽光発電システム導入時における配電系統電圧管理を目的とした需要家側リソース活用のためのプライシングとその解法 (2017)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 第 61 回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 利得配分に基づいたアグリゲータの市場戦略とデマンドレスポンス参加者の協力構造の分析 (2017)
  • Author(s): 西山 翔悟, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 2017 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
• [Presentation] 運用者の選好を反映した多数目的最適化アプローチの配電系統運用問題への適用 (2017)
  • Author(s): 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 平成29年電気学会電力・エネルギー部門大会
• [Presentation] 太陽光発電システム導入時の配電系統電圧管理を目的とした需要家に対するプライシングの解法 (2017)
  • Author(s): 枡見 慎也, 関崎 真也, 西崎 一郎, 林田 智弘
  • Organizer: 2017年 日本オペレーションズ・リサーチ学会 中国・四国地区 SSOR
• [Presentation] Practical Decision Making for Distribution Network Management based on Evolutionary Algorithms and Preference of the Network Operator (2017)
  • Author(s): Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Organizer: 24th International Conference on Multiple Criteria Decision Making (MCDM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of Cooperative Structure of Demand Response and Market Strategy of Aggregator Based on Payoff Allocation (2017)
  • Author(s): Shogo Nishiyama, Shinya Sekizaki, Ichiro Nishizaki, and Tomohiro Hayashida
  • Organizer: 2017 IEEE 10th International Workshop on Computational Intelligence & Applications Proceedings (IWCIA 2017)
  • Int'l Joint Research