調整市場が電力システムの安定性に果たす役割

(1)

調整市場が電力システムの安定性に果たす役割

：Nord Poolを事例に

尚絅学院大学東愛子

E-mail: [email protected]

210726

部門

A

研究会

(2)

研究目的

•

（本研究の問い）

• Nord Pool

では、大量の変動再エネを市場に接続することに成功して

いるが、再エネの変動を含めた需給調整は、市場でどのように行われているか？

•

特に調整力を確保する市場（

Regulating Power Market)

が電力システムの安定化に果たしている役割を、市場データを用いて定量的に示す。

(3)

（導入）Nord

poolの連系

容量

(4)

Energinet

提供資料より抜粋

⁴

(5)

Energinet

⁵

(6)

DK1

DK2

Energinet

⁶

(7)

（導入）前日市場(Elspot)約定量

Total_buy Total_sell NO_buy NO_sell SE_buy SE_sell FI_buy FI_sell DK_buy DK_sell mean 37660 41654 13835 14549 14639 15865 5828 4249 3286 2986

37% 35% 39% 38% 15% 10% 9% 7%

std. 7113 7677 2588 3304 3262 3562 994 1062 894 1347

max 58206 60791 21327 24489 24888 23984 9651 7661 6801 7902

min 22476 23634 8481 6459 7795 7446 3299 1947 1330 322

2013.01

～

2021.04

（単位：

MWh

）

（参考）

DK1

風力

DK2

風力

mean 1503 387

std. 1052 314

median 1395 304

max 4385 1343

min 1 0

2020.01

～

2021.04

（単位：

MWh

）

(8)

Elspot 価格動向（ 1907-2104 ）

SYS DK1 DK2 NO2 SE3 SE4 DE

mean 23.3 32.5 35.2 23.0 35.9 36.3 35.8 std. 16.6 18.6 19.9 17.8 8.9 9.4 18.3 medi

an 22.5 33.5 35.2 21.4 34.8 35.0 36.0 max 174.9 200.0 254.4 136.7 109.6 111.6 200.0

min -0.9 -58.8 -42.7 -1.7 0.0 0.0 -83.9

（単位：

EUR/MWh

）

(9)

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

分布（％）

DK1 area price (EUR/MWh)

DAM

価格分布

DK1=NO2 DK1≠NO2

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

価格乖離頻度（％）

System price －DK1 area price (EUR/MWh)

DAM

価格乖離頻度

DK1=NO2 DK1≠NO2

（導入） Nord Pool － Elspot における価格分断

(10)

（導入）Nord Pool- Elspotにおける価格分断とエリア価格

-100 -50 0 50 100 150 200

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAM DK1エリア価格（EUR/MWh）

DAMの価格乖離SYS-DK1 (EUR/MWh)

DAM

の価格乖離と

DK1

エリア価格

DK1=NO2 DK1=DE=DK2 DK1=DE≠DK2 DK1=DK2≠DE

-100 -50 0 50 100 150 200

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAMの価格乖離とDK1エリア価格

DK1=NO2

(11)

（導入）Nord Pool- Elspotにおける価格分断とエリア価格

-100 -50 0 50 100 150 200

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAMの価格乖離とDK1エリア価格

DK1=DE=DK2 DK1=DE≠DK2

DK1=DK2≠DE -100

-50 0 50 100 150 200

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAMの価格乖離とDK1エリア価格

DK1≠DK2

(12)

-60 -10 40 90 140 190

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

DAM priceDK1

DK1 風力発電量

風力発電量が

DAM

の価格に与える影響

DK1=NO2

-60 -10 40 90 140 190

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

DAM priceDK1

DK1 風力発電量

風力発電量が

DAM

の価格に与える影響

DK1≠NO2

（導入）Nord Pool- Elspot 風力発電とエリア価格

(13)

（導入）Nord Pool- Elspot 風力発電と価格分断の関係

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

DAM priceSYS－DK1

DK1 風力発電量

風力発電量が

DAM

の価格乖離に与える影響

DK1=NO2

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

DAM priceSYS－DK1

DK1 風力発電量

風力発電量が

DAM

の価格乖離に与える影響

DK1≠NO2

(14)

（導入）Nord Pool- Elspot 時間別価格分断

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

DAM priceSYS－DK1

時間sort

DAM

の価格乖離（時間帯別）

DK1≠NO2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

DAM priceSYS－DK1

時間（sort）

DAM

の価格乖離（時間帯別）

DK1=NO2

(15)

Regulating power marketの実際

(16)

EUR/MWh

前日市場価格

0 BRPs

の限界発電コスト

前日市場の発電売り契約から得られる利益

Downward

調整エネルギー価格

調整エネルギー市場で

TSO

から発電を買い戻すことによって

得られる利益システム全体は供給過剰

（downward 調整エネルギーが必要な場合）

Upward

調整エネルギー価格

システム全体は供給不足

（

upward

調整エネルギーが必要な場合）

前日市場の発電売り契約から得られる利益

調整エネルギー市場で

TSO

に追加的な発電を売ることによって得られる利益

Regulating power marketが事業者にもたらす追加的利益

→結果的に、システムバランスにつながる

•

システムインバランスを解消する方向に発電を引き上げたり引き下げることのできる電源は、

Regulating Power Market

に入札して、追加的な収益機会を狙うことができる。

•

また、

regulation

に入札することは、インバランスを発生させてしまった時のインバランス料金高騰を防ぐ保険として機能する。

16

(17)

Regulating power marketへの入札量

Total up

Total down

NO up

NO down

SE up

SE down

FI up

Fi down

DK1 up

DK1 down

DK2 up

DK2 down mean 13951 10731 7145 7141 3108 1836 1925 510 904 1126 868 119

51% 67% 22% 17% 14% 5% 6% 10% 6% 1%

std. 3894 4129 2853 3020 1023 1049 308 219 263 580 140 112

max 27204 24099 16297 16488 7123 6488 3138 1793 2579 3714 1340 1929

min 5531 1182 1239 325 534 0 0 0 0 0 0 0

DK1=NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1=DE DK1=DE DK1≠DE DK1≠DE DK1_reg

bid_up DK1≠DK2 DK1=DK2 DK1≠DK2

mean 790 695 815 754 827

std. 212 208 315 241 297

median 760 627 743 687 756

max 1500 1955 2369 2324 2579

min 344 341 379 347 404

DK1=NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠NO2 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1≠SE3 DK1=DE DK1=DE DK1≠DE DK1≠DE DK1_regb

id_down DK1≠DK2 DK1=DK2 DK1≠DK2

mean 1813 1152 1297 1608 1684

std. 671 559 618 659 610

median 1862 1058 1232 1512 1638

max 3691 3714 3278 3635 3670

min 0 0 0 227 218

2013.01

～

2021.04

（単位：

MW

）

2019.07

～

2021.04

（単位：

MW

）

(18)

前日市場(Elspot)約定量

Total_buy Total_sell NO_buy NO_sell SE_buy SE_sell FI_buy FI_sell DK_buy DK_sell mean 37660 41654 13835 14549 14639 15865 5828 4249 3286 2986

37% 35% 39% 38% 15% 10% 9% 7%

std. 7113 7677 2588 3304 3262 3562 994 1062 894 1347

max 58206 60791 21327 24489 24888 23984 9651 7661 6801 7902

min 22476 23634 8481 6459 7795 7446 3299 1947 1330 322

2013.01

～

2021.04

（単位：

MWh

）

（参考）

DK1

風力

DK2

風力

mean 1503 387

std. 1052 314

median 1395 304

max 4385 1343

min 1 0

2020.01

～

2021.04

（単位：

MWh

）

(19)

Regulating power の入札量・稼働量

-4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

regulation power への入札量

DAM

の価格乖離と

regulating power

への入札量

,

実際の

regulation

量

volume of regulating bid_up 実際のregulation量

volume of regulating bid_down -4000

-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAM

の価格乖離と

regulating power

への入札量

,

実際の

regulation

量

volume of regulating bid_up

実際のregulation量

volume of regulating bid_down

(20)

-4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAM

の価格乖離と

regulating power

への入札量

,

実際の

regulation

量

DK1=DE=DK2 DK1=DE≠DK2 DK1=DK2≠DE 実際のregulation量 volume of reguration bid_down

-4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAM

の価格乖離と

regulating power

への入札量

,

実際の

regulation

量

volume of regulating bid_up 実際のregulation量

volume of regulating bid_down

(21)

Regulating powerの稼働と価格の関係

Up regulation

P ^DK1 < P ^SYS P ^DK1 > P ^SYS

down regulation

P _SYS <P _DK1 < P _up

P _down <P _DK1 <P _SYS P _DK1 <P _SYS

P _down <P _DK1 P _SYS <P _DK1

P _DK1 < P _up

(22)

Regulating power priceの分布と調整のコスト

-40 10 60 110 160 210 260

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

regulating power price (EUR/MW)

DAMの価格乖離SYS-DK1

up regulation price

DK1=NO2

DK1≠NO2, DE and, or DK2と同じ DK1 isolate

-50 0 50 100 150 200 250

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Pup - DAM price (EUR/MWh)

up regulation

（電力売り増し）の利幅

DK1=NO2

DK1≠NO2, DE and, or DK2と同じ

DK1 isolate

(23)

Regulating power priceの分布と調整のコスト

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

DAMの価格乖離SYS-DK1

down regulation price

DK1=NO2

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Pdown - DAM price (EUR/MWh)

down regulation

（電力の買戻し）の利幅

DK1=NO2

(24)

調整のコスト

総時間数

up

発動時

間発動比率

平均

regulatio n price

平均調整コスト

時間時間％

EUR/MW

h

EUR/MW h

DK1=NO2 3849 1076 28% 38.8 8.8

DK1=DE,D

K2 10724 2217 21% 64.6 29.3

DK1

isolate 1408 232 16% 43.5 20.5

合計

15981 3525 22%

総時間数

down

発

動時間発動比率

平均

regulation price

平均調整コスト

時間時間％

EUR/MW

h

EUR/MW h

DK1=NO2 3849 1885 49% 19.9 -6.8

DK1=DE,D

K2 10724 4079 38% 17.5 -16.5

DK1

isolate 1408 641 46% 9.4 -13.5

合計

15981 6605 41%

(25)

結論

• Nord pool

の

Regulating power market

に入札を行うことによって、事業者は追加的な利益を得るチャンスを得ており、これが調整力への入札のインセンティブになっている。

•

調整力への入札は、前日市場約定量の

1/3-1/4

に及ぶ。特に、発電買戻しも含めた

down regulation

への入札は規模が大きい。

•

ただし、

Nord-pool

における調整コストは、前日市場の価格分断の有

無によって大きく左右される。

•

水力源を持つノルウェーと価格分断がある場合、特に

up-regulation

の平均価格は高くなる。

調整市場が電力システムの 安定性に果たす役割