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脱炭素化・分散化・デジタル化に向けた電力事業の海外展開の為の最適な経営施策の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K04286
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分25010:社会システム工学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

孫 晶  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20581010)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード再生エネの割合 / VPP(Virtual Power Plant) / 分散型エネルギーのマネジメント / 脱炭素化 / 電力市場の最適な経営施策 / 電力市場 / の最適な経営施策
研究開始時の研究の概要

競争激しい海外電力市場における重要な経営判断のため, 進出予定地域の電力政策を踏まえたGDPの経済指標などによる精密な需要予測, 及び環境保護と電力供給の安定を両立できるエネルギーミックスの設計が重要な課題である.本研究では,安定性, 経済性, 安全性, 及び再生可能エネルギーの導入拡大による環境への適合を考慮した(1) GDPの経済指標などを用いた電力需要予測モデルと (2) 動的な経営環境に合わせた電力ネットワークの需給最適化数理モデルの統合モデルの提案, 及び効率的な進化型算出方法の開発を行う.提案した統合モデルにより, 海外電力インフラの展開のための最適な施策案の検討を行う.

研究実績の概要

本年度は,本研究を進めるための準備として,電力サプライチェーンにおける動的な市場環境(季節と気候による需要量の挙動, 自然環境による再生エネの生産能力の変動, 時期と地域による要求される再生エネ割合の変化など)の影響について, 日本国内と海外の最新な調査を行い, モデルの評価指標と制約条件の再整理と問題の体系化を行った. さらに, 電力サプライチェーンにおける最適化問題の解析として, 以下の検討を行った.
1) 経済指標と環境指標(再生エネの割合)を用いた電力需要予測モデルの開発. 上記整理した調査結果を用いて,日本国内の電力市場を対象として, 気象・季節変化と世代特徴を考慮した電力の需要予測モデルを再構築した. そして, 人口増加率, GDP成長率の経済指標, 及び地域に要求された再生エネの発電割合を加え, 目標地域の産業部門と家庭部門を分けて多期間電力需要予測モデルを提案した.
2) 遠距離から電力供給ミックスの最適化モデルの開発. 上記整理した調査結果を用いて,今までのローカルにおける電力供給ミックスの最適化モデルの研究成果を踏まえ, 遠距離から電力供給の場合における影響要素を分析し, 数理モデルの検討を行った.
3) 再生エネの割合を考慮した電力小売業者の意思決定の分析. 発電会社と電力小売業者を含む電力市場を対象として, 再生エネの割合を考慮した電力取引を行うモデルを構築した. そして, 各発電会社・電力小売業者の意思決定の方法としてボルツマン選択を用い, 各会社の報酬を最大化させることを目的とした強化学習を行い, 電力小売業者の意思決定の有無や再生エネの割合の違いによる市場への影響を分析した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2023年度は,①経済指標と環境指標を用いた電力需要予測モデルの開発,②遠距離から電力供給ミックスの最適化モデルの開発,③再生エネの割合を考慮した電力小売業者の意思決定の考察の研究を実施した.①~③において,国内学会および国際会議で研究成果を発表して,他の研究者からも高い評価を受け, 論文賞の受賞もできた.さらに, 現在, 一部の研究成果は学術論文誌への投稿中である.
以上のように,2023年度の研究実施計画をほぼ達成できており,おおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

昨年度の3テーマの研究を進みると共に, 分散化エネルギーの統合制御ためのVPPビジネス戦略の検討も以下のように行う. VPP(Virtual Power Plant)は分散化のエネルギーの不安定性を補うための運営システムとして注目される.本研究では,ドイツのVPP事業の商用化を調査し, 日本電力現状を踏まえたVPPビジネスモデルを構築する.さらに,シミュレーションにより日本でのVPPビジネス戦略を検討する.
上記の4テーマで研究を遂行し, 最新な研究成果を日本国内の学会発表会や国際会議での発表を行うとともに, 論文誌への投稿も行う予定である.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] An Integrated Model for Power Demand Forecasting and Power Procurement Using Economic Indicators2023

    • 著者名/発表者名
      Risako Yamauchi and Jing Sun
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference of Management Science and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Strategies of Electricity Plans Using Latent Class Analysis Considering Renewable Energy2023

    • 著者名/発表者名
      Kirana Horie and Jing Sun
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference of Management Science and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 再エネ割合と発電業者の入退場を考慮したマルチエージェントモデル2023

    • 著者名/発表者名
      本溜光希, 孫晶
    • 学会等名
      日本設備管理学会春季研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 経済指標を用いた電力需要予測と電力調達の数理モデルの研究2023

    • 著者名/発表者名
      山内梨紗子, 孫晶
    • 学会等名
      日本設備管理学会春季研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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