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発電事業者の最適運用と設備投資計画

  • エコトピア科学研究所
  • エネルギーシステム(中部電力)寄附研究部門

助教 真鍋 勇介[まなべ ゆうすけ]

http://www.frdes.esi.nagoya-u.ac.jp/

シーズの概要

今後,わが国における電気事業の発送電分離,小売事業の完全自由化が進み,様々な企業による発電事業への参入がより活発になると予想される(図1参照)。しかし,電気事業への参入は,大規模な投資が必要でありながら,成功の是非が電力市場の状況に大きな影響を受ける,非常に不確実要素の高い事業でもある。図2に示す日本卸電力取引所(JEPX)の電力価格推移を見ても,その変動の大きさから電力事業成功の困難さが想像できるだろう。そこで,本研究では「最も期待利益の高い発電事業戦略」を電力システム工学や金融工学の観点から解析する。
 まず,日々の発電事業を如何に運用していくか,具体的には,火力,水力発電機の出力計画電力市場への入札戦略太陽光発電や風力発電の出力抑制蓄電池の充放電制御手法の開発を行う。運用方針が固まれは,事業運用に必要な設備構成を導出することが可能となる。さらに,確率的動的計画法によって,電力価格や燃料費などの不確実性を考慮した上で現時点での投資行動の先延ばし価値を評価するリアルオプションの考え方を用いることで,最適な投資行動タイミングを導き出す。

この研究の新規性・独創性

企業によって,事業方針は様々である。たとえば,太陽光や風力などの再生可能エネルギー電源と蓄電池の協調運用を中心に事業を行いたいという企業や,新たに開発される発電技術による参入を計画する企業,期待利益の最大化だけではなく,事業失敗時の損失最小化を希望する企業などが存在すると考えられる。これらに代表される実際に発電事業への参入を検討する企業の事業方針に沿うことが出来る,発電設備の最適な運用・開発計画に関して研究を行う。
さらには,短期的な発電事業の運用最適化だけではなく,長期的な事業の成功を目的とした設備投資計画に関する研究も行う。短期的運用計画と長期的設備計画,両方の観点から発電事業戦略の検討を行う(図3参照)。

産学連携を目指した応用研究

今後,規制緩和が進むであろう,わが国の電気事業を想定し,実際にどのような発電事業形態がありえるのかを,発電事業参入を考える企業と連携し模索していく。本研究の連携を通して,今後の電気事業はどのように変化しているのか,産学両方の視点から明らかにしていくことが出来る。

一言アピール

2014年4月より着任したばかりの若輩者ですが,今後の日本だけではなく,世界の電気事業全体をより良くいていくために,様々なことにチャレンジしていきたいと思っています。機会がありましたら,よろしくお願い致します。

キーワード

発電事業、電力市場、運用計画、設備計画、再生可能エネルギー、蓄電池制御

保有技術

  • 発電機起動停止計画問題の解法
  • 太陽光発電・風力発電と蓄電池の協調制御手法
  • 長期的不確実性を考慮した電源開発計画決定手法

主な機器

  • 計算用パソコン、MATLABやCPLEXなどの解析ソフト

主な論文

  • Yusuke Manabe, Ryoichi Hara, and Hiroyuki Kita, “Generation Expansion Planning Considering Mass Penetration of Renewable Energy Generation and Supply Reliability,” Electrical Engineering in Japan, vol. 189, no. 3, pp. 1-12, July 2014.
  • 真鍋勇介, 原亮一, 北裕幸:「再生可能エネルギー発電の大量導入と供給信頼度を考慮した電源開発計画」, 電気学会論文誌B 分冊, Vol. 133, No. 6, pp.505-514 (2013)
  • 真鍋勇介, 原亮一, 北裕幸:「不確実性と投資選択の多様性を考慮した電源開発計画シミュレーション」, 電気学会論文誌B 分冊, Vol. 132, No. 9, pp.771-779 (2012)
  • Yusuke Manabe, Ryoichi Hara and Hiroyuki Kita, ”Generation Expansion Planning Considering Mass Penetration of Renewable Energy Generation and Supply Reliability”, ICEE 2012, PP1-4, pp.802-807 (2012)