2020 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of risk management system to support renewable energy P2P transactions
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20H00285
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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) |
後藤 順哉 中央大学, 理工学部, 教授 (40334031)
倉橋 節也 筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (40431663)
田中 謙司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40431788)
山口 順之 東京理科大学, 工学部電気工学科, 准教授 (50371224)
高嶋 隆太 東京理科大学, 理工学部経営工学科, 教授 (50401138)
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) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ファイナンス / エネルギー / 電力市場 / シミュレーション / 実証分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該研究テーマの土台を構築することを念頭に，取得可能なデータをもとに基礎分析を実施し以下の成果を得た．
①アグリゲータや発電事業者が目的に応じて利用できるように，標準型およびカスタムメイド型の天候デリバティブを提案した．具体的には，電力消費・価格，太陽光発電および気象データを用いて，ヘッジ効果と汎用性を達成する天候デリバティブとフォワードを構築し，ヘッジ効果を検証した．
②GAMLSSによるスポット価格分布予測を用いた電力デリバティブの価格付け手法を提案し，分析を行った結果，提案手法が，ヘッジ効果の改善，引受リスクの低減，価格付けの公正性の各点において，正規分布を前提とする従来型手法より優れていることが明らかになった．
③当該研究でも現れる2変量間の高度に非線形な関係を推定するノンパラメトリックな非線形モデル推定に対し，モデルの自由度を抑えつつ推定精度を上げる枠組みとして，B-スプライン回帰における用いる基底関数の数を制限しつつ当てはめの精度を目指す連続最適化手法に基づくアプローチの基礎的枠組みを考案した．
④P2P電力市場実証実験取引データを分析し，各エージェント取引戦略の実証的特性を明らかにした．具体的には，発電・消費エージェントはともに収益を最大化する取引を試みる一方，蓄電池を保有する発電消費エージェントは充電状態を考慮しより高い収益を上げることで，市場メカニズムが取引の柔軟性を推進する可能性を示唆した．
⑤安定的にP2P取引を行うための基盤となる，電力システムの系統定数をリアルタイムで推定する強化学習手法を開発し，発電機周波数制御の実機試験により提案手法の有効性を明らかにした．また，２段階計画モデルを用いて容量市場が電力市場に及ぼす影響を数理的に分析し，容量市場の導入により既存の火力電源の売電収入が増加してミッシングマネー問題の緩和に寄与することを確認した．
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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
基礎となるモデル構築やデータ分析は当初の計画以上に進展しており，全体としては，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 |
本研究課題は，P2P電力市場取引円滑化のためのデリバティブに関する理論，シミュレーションおよび実証実験によって構成される．この中で実証実験については，コロナ禍のため実験協力者を新たに選定することが難しい状況が継続しているが，この点については，研究分担者がすでに実施している実証実験にデリバティブ取引やマーケットメイカーという新しい観点を加えることで，当初の目的を達成するように計画を修正しながら研究を実施する予定である．特に，日々変化する消費データや発電データ，充電率データが取得可能であれば，オフラインでもP2P電力取引を模擬する実験は可能であることに着目し，理論，シミュレーション，実証実験という一連の分析ループ構築を目指す．また，結果の普及のため，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る．
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