| Project/Area Number |
19K22024
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山田 雄二 筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (50344859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉橋 節也 筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (40431663)
牧本 直樹 筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (90242263)
松本 拓史 一般財団法人電力中央研究所, 社会経済研究所, 主任研究員 (60883163)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 気象予測誤差 / デリバティブ / 電力市場 / 市場取引 / シミュレーション / ファイナンス / 天候デリバティブ / 実証 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，気象条件によって変動が激しい風力や太陽光等再生可能エネルギー発電電力を，卸電力取引所において円滑に取引するための新たな損失リスクマネジメントツールとして，気象予測誤差デリバティブを活用する市場設計の枠組みと汎用化のための市場取引実行可能性を検証するものである．特に，連続的に更新される気象予測値を参照する先物の動的取引により，任意の支払関数構造をもつ気象予測誤差デリバティブが設計可能であることを示した上で，気象予測誤差デリバティブのための理論構築と数値予報データ利用の検討，モデル検証と実データに基づく実証，および模擬市場取引計算システムの設計とエージェントシミュレーションを実施する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，当該テーマの適用範囲を拡張するため，風力発電における損失リスクを低減化するためのデリバティブに関するリスクマネジメント研究を中心に研究を実施し，以下の成果を得た．
①発電出力を電力市場において取引する風力発電事業者の収益キャッシュフローは，電力価格と風力発電量の積に比例して激しく変動する．このような収益変動リスクに対し，本年度の研究では，スポット電力価格，エリア風力発電指数，および地域ごとの風況等の複数インデックスにペイオフが依存する多変量デリバティブの開発を行った．具体的には，ノンパラメトリック手法を適用して，最適な非線形ペイオフ構造またはデリバティブ・フォワード契約の取引単位を求め，mixed derivativeと呼ぶ複数インデックスを用いたデリバティブ設計手法を提案した．さらに，テンソル積スプライン関数を用いて風速と風向の多変量関数をモデル化し，風向きの周期性制約を考慮することでより高いヘッジ効果が得られることを示した．また，時間解像度の高い設定（時間単位）と低い設定（日単位）によるヘッジ効果を比較し，時間解像度の高いヘッジ手法の利点を明らかにした．
②電力市場において，風力発電の出力変動に伴う損失リスクは，複数の発電事業者にとって共通のリスクであり，そのような損失リスクをヘッジするためのツールは，できる限り標準化されたものであることが望ましい．このような背景の下，本研究では，風速と温度に対する複数の標準化された天候デリバティブを導入し，これらの天候デリバティブのポートフォリオ最適化にLASSO回帰を適用することで，ヘッジ効果と取引の利便性を両立するデリバティブポートフォリオ設計手法を提案した．実データを用いた実証分析の結果，ヘッジに用いる標準化商品の多様化が取引の柔軟性を高め，風力発電業者がより効率的なポートフォリオを求めることができることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
結果の拡張については風力発電への適用まで進み，研究目的については，（２）おおむね順調に進展している，といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題で提案する予測誤差デリバティブとヘッジモデルの提案については，概ね，計画通りに研究が完了しつつあるが，風力発電への適用が課題であった．それに対して，本年度は，風力発電事業におけるデリバティブ戦略について，ボリュームリスクに対しては標準化デリバティブ，価格・ボリューム同時リスクについてはノンパラメトリック手法を適用した柔軟なデリバティブを提案してきた．今後の課題としては，より高度なデリバティブ戦略の構築が挙げられる．加えて，国内外での発表を積極的に行い，研究内容をさらに発展させていく．
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