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再生可能エネルギー導入拡大に向けたプロシューマーの経済分析:最適な意思決定と政策

Research Project

Project/Area Number 23K01345
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 07040:Economic policy-related
Research InstitutionNational Graduate Institute for Policy Studies

Principal Investigator

田中 誠  政策研究大学院大学, 政策研究科, 教授 (10377137)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsプロシューマー / 再生可能エネルギー / 電力市場 / エネルギー・環境政策
Outline of Research at the Start

主要な再生可能エネルギーの一つである太陽光発電は独特な側面をもつ。太陽光発電を行う需要家は、発電した電力を自ら需要する「消費者」であると同時に、発電した電力の余剰分を電力会社に供給する「生産者」でもあり、プロシューマー(prosumer)と呼ばれる存在である。従来、経済学において十分に研究されてこなかった対象である。本研究は、プロシューマーの短期・長期における最適意思決定の経済モデルを構築し、電力市場全体の均衡を分析し、プロシューマーに対する最適な料金制度等を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

太陽光発電を行う需要家は、発電した電力を自ら需要する「消費者」であると同時に、発電した電力の余剰分を電力会社に供給する「生産者」でもあり、プロシューマーと呼ばれる存在である。プロシューマーの短期の意思決定の基本モデルとして、太陽光パネルの設備容量と料金制度を所与として、ある時間帯の自らの余剰を最大化する最適化問題を定式化した。具体的に、目的関数は、(a)太陽光発電の電力を自家消費するときの便益、(b)太陽光発電の余剰分を電力会社に販売するときの収入、(c)太陽光発電が不足するときの電力会社からの購入費用、これら3つの基本的な要素により構成される。短期の意思決定変数は、自家消費量、販売量、購入量の3つである。プロシューマーの長期の意思決定モデルは、上記の短期モデルに、太陽光パネルの容量を意思決定変数として追加し、長期的な余剰を最大化する動学的な最適化問題を検討した。さらに、プロシューマーが蓄電池を活用して不確実な太陽光発電を補完するケースへの拡張も行った。構築したモデルにより、net metering とnet billingと呼ばれる2つの料金制度を比較した結果、net billing方式の方が社会的余剰の点からより望ましい可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の研究計画に沿って、プロシューマーの短期・長期における最適意思決定の経済モデルを構築・分析できており、おおむね順調に研究を遂行できた。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、リスクを明示的に考慮したプロシューマーの意思決定を分析するために、不確実性を扱う手法も導入する予定である。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California at Santa Cruz/Purdue University(米国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Price-Responsive Prosumers in Transmission-Constrained Power Markets: Pricing, Investment, and Social Welfare2024

    • Author(s)
      Ito Kazuya、Tanaka Makoto、Chen Yihsu、Takashima Ryuta
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Power Systems

      Volume: 39 Issue: 2 Pages: 2984-2997

    • DOI

      10.1109/tpwrs.2023.3282600

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Optimal Retail Tariff Design With Prosumers: Pursuing Equity at the Expenses of Economic Efficiencies?2023

    • Author(s)
      Chen Yihsu、Liu Andrew L.、Tanaka Makoto、Takashima Ryuta
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Energy Markets, Policy and Regulation

      Volume: 1 Issue: 3 Pages: 198-210

    • DOI

      10.1109/tempr.2023.3293711

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recovering fixed costs in the presence of prosumers2023

    • Author(s)
      Chen Yihsu、Tanaka Makoto、Takashima Ryuta
    • Journal Title

      International Journal of Electrical Power & Energy Systems

      Volume: 154 Pages: 109418-109418

    • DOI

      10.1016/j.ijepes.2023.109418

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] プロシューマーの分散型電源と蓄電池への同時投資意思決定2023

    • Author(s)
      伊藤和哉・田中誠・Yihsu Chen・高嶋隆太
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2023年秋季研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] Smart Grid Economics2024

    • Author(s)
      Ida, T., M. Tanaka, and K. Ito
    • Total Pages
      152
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789819985760
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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