2023 Fiscal Year Annual Research Report
Power system design for renewable energy market integration - theoretical, empirical, and international comparative analysis
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22H00572
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
諸富 徹 京都大学, 経済学研究科, 教授 (80303064)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 愛子 尚絅学院大学, 総合人間科学系, 准教授 (10589534)
ZHANG TUO 京都大学, 経済学研究科, 特定助教 (10925407)
小宮山 涼一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60537819)
馬 騰 京都大学, 経済学研究科, 特定講師 (60869957)
安田 陽 京都大学, 経済学研究科, 特任教授 (70268316)
中山 琢夫 千葉商科大学, 基盤教育機構, 准教授 (70623883)
杜 依濛 京都大学, 経済学研究科, 特定研究員 (70870096)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 電力需給モデル / 電力市場分析 / 時間前市場 / 再エネ市場統合 / 電力セクターの脱炭素化 / 電力市場の市場支配力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【1】「再エネ支援策」班（中山・諸富）
これまでドイツの経験を中心に、FITからFIPへの変遷、FIPを用いた市場統合を中心に検討を加えてきた。実際日本でも、FIPを採用する事例は多くなってきており、さらにPPAを用いた再エネ市場統合は着実に進んでいる。他方、FIP移行にもかかわらず、これを使いこなして新しいビジネスモデルを確立できている事業者がまだ少ないことも分かってきた。ドイツの再エネ市場統合を1つの評価基軸として、進行しつつあるFIP移行／PPA活用による日本の再エネ市場統合はまだ初期段階であり、再エネ事業者の側にまだ準備が整っていない状況だというのが暫定的な結論である。
【2】「電力市場」班（安田・東・張）
欧州を中心とした電力市場価格について計量経済分析を行い、時間ごとに変化する影響度を定義し、影響度の変化について定量分析を行った。また、ドイツの石炭火力フェーズアウト政策やEU-ETSの制度変更に関する制度研究を行ったうえで、環境政策が電力セクターの発電構成に与える影響について分析を行った。さらに、日本の電力市場を中心に、計量経済学の方法や最適配電モデルのシミュレーションなどを用いて、再生可能エネルギーの大量導入が引き起こす異質な再分配効果や収益カニバリゼーション効果などを研究した。
【3】「電力系統」班（小宮山）
太陽光発電、定置用蓄電池、電気自動車等の低圧分散型エネルギー資源を考慮した配電系統の最適運用計画、データセンターなど大規模電力需要の最適系統接続計画等に関して分析を実施した。
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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
【1】「再エネ支援策」班（中山・諸富）
日本でも、変動性再エネ導入量の増加に伴い、再エネの出力特性に応答できる柔軟性への需要が高まりつつある。本年度はドイツにおけるWind NODEプロジェクトから、その市場取引方法について検討した。
【2】「電力市場」班（安田・東・張）
2021年から発生している欧州の電力市場価格高騰について計量経済分析を行い、影響度の定量分析を行った。その結果、風力発電の影響は小さく、ガス市場価格の影響が支配的であることが明らかになった。JEPX時間前市場の運用がシステムインバランスを低減させる効果を分析した結果、時間前市場取引は再エネの予測誤差の調整にも使われているが、その影響は比較的小さいことが明らかとなった。また、再エネが多く導入されている地域(東北、四国、中国、九州)においては、エリアを跨いだ時間前市場の利用が比較的に少ないことが明らかとなった。今後FIP電源の導入増加に伴い、再エネ電源の時間前市場の利用に変化が生じる可能性が高いと結論づけた。さらに現在、PyPSA(Pythonでの電力システム分析)を用いて2050年の日本のカーボンニュートラル目標達成のためのエネルギーシステムの長期計画シミュレーションモデルを構築している。この基盤の上で、シミュレーション手法を利用し、再生可能エネルギーの大量導入による電力システムの分析を進める予定である。最後に、ドイツ国内の石炭火力フェーズアウト政策とEUレベルの気候変動政策であるEU-ETSの重層的な制度設計を調査したうえで、環境政策がドイツの電力セクターの発電構成に与えている影響について分析を行った。
【3】「電力系統」班（小宮山）
配電系統など下位系統での分散型エネルギー資源の最適導入量、最適運用の分析を実施し、また、再エネ大量導入時でのデータセンターなど大規模消費拠点の最適立地ならびに卸電力価格形成に与える影響を分析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【１】「再エネ支援策」班（中山・諸富）
最終年度は、再エネを市場統合するための段階論を構築し、これまでの変遷と整合させる。また、小規模のDER（分散型電源）をどう市場統合していくかに関して、海外先進事例から今後の方策を展望する。
【２】「電力市場」班（安田・東・張）
これまで電力市場価格に対して行ってきた影響度分析の手法を、連系線潮流に対象を切り替え、同様の計量経済分析を行う。また、モデルの内生性問題と地内系統の混雑による影響を分析に取り入れるほか、インババランスコストの低減にもたらす効果について試算を行う予定である。さらに、最適配電モデルを用いて、日本の再生可能エネルギーの大量導入による新たな電力市場の現象をシミュレーションし続ける予定である。その後、シミュレーション結果を基に適切な政策提案を行う計画である。ドイツやＥＵの電力セクターの脱炭素化政策と容量市場の導入について整理する。
【３】「電力系統」班（小宮山）
最終年度は、最適電源起動停止計画を考慮した最適電力需給モデルに関する分析、上位系統・下位系統を考慮した最適電力需給に関する分析を予定している。
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[Journal Article] Integrating glacio-hydrological and power grid models to assess the climate-resiliency of high mountain hydropower in Nepal2023
Author(s)
Gyanwali, K., Adhikari, P., Khanal, S., Bhattarai, N., Bajracharya, T.R., Komiyama, R., Fujii, Y.
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Journal Title
Renewable & Sustainable Energy Reviews
Volume: 183
Pages: 113433
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Flexibility chart 2.0: An accessible visual tool to evaluate flexibility resources in power systems2023
Author(s)
Yasuda, Y., Carlini, E. M., Estanqueiro, A., Eriksen, P. B., Flynn, D., Herre, L. F., Hodge, B., Holttinen, H., Koivisto, M. J., G?mez-L?zaro, E., Mart?n Mart?nez, S., Menemenlis, N., Morales-Espa?a, G., Pellinger, C., Ramos, A, Smith, C., Vrana,T. K.
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Journal Title
Renewable and Sustainable Energy Reviews
Volume: 174
Pages: 113116
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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