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電力工学では、送電混雑は、電力網内の過負荷の送電線が過熱のリスクにより追加の電気の流れを運ぶことができない場合に発生します。送電網混雑時には、送電システムオペレーター（TSO）は、制約に対応するためにプロバイダーにディスパッチレベルを調整するように指示する必要があります。 [1]電力市場では、発電所は競争力のある価格で電気を生産できるかもしれませんが、電力を希望する買い手に送電することはできません。[2]混雑により、一部の顧客の電気料金が上昇します。[3]
定義
送電混雑の定義は広く受け入れられているわけではない。[2]混雑はイベントではないため、その場所や時間を正確に特定することができないことが多い（この点では交通渋滞に似ている[4]）。規制当局は混雑を市場取引の完了を妨げる状態と定義しているが、[2]送電システム運用者は混雑を、グリッドに予定されている電力フローで電力システムの運用の安全性を維持できない状態とみなしている。[3]
輻輳は、送電システムにおける制約または制約の組み合わせの症状です。[3]通常、物理的な電気の流れの制限は、過熱、許容できない電圧レベル、およびシステムの安定性の低下を防ぐために使用されます。輻輳は、システム構成の影響で永続的なものになる場合もあれば、送電装置の障害が原因で一時的なものもあります。[5]
混雑管理
競争的な電力市場にとって混雑を避けることは不可欠であり、その設計における「最も困難な問題の一つ」である。目標は、卸売市場の結果によって定義された電力フローが、グリッドの通常運用中および特定のコンポーネントのいずれかに障害が発生した場合に制約に違反しないことを保証することである（いわゆるn-1基準）。[6]
既存の市場では、この問題を解決するためにさまざまなアプローチが採用されています。このアプローチの一方の端には、伝送制約を完全に無視し、市場がすべての場所（「ノード」）に対して単一の価格を見つけられるようにする「均一価格設定」があります。もう一方の端には、「場所別限界価格設定」があり、各ノードに個別の価格設定を定義することですべての制約に対応します（そのため、「ノード価格設定」とも呼ばれます）。[6]
均一価格設定には、透明な市場設計と迅速な決済という利点があるため、オークションを頻繁に開催できます。通常、オークションは配達の 1 日前に開始され (「前日」オークション)、配達まで続きます (いわゆる「当日」オークション)。[要出典]ただし、市場の結果が混雑制約に違反する可能性があり、配達時に (「リアルタイム」で) 実装することはできません。この場合、TSO が介入し、負荷に対応できるように発電機のスケジュールを変更することで、いわゆるシステム再ディスパッチを使用します。 [6]再ディスパッチの支払いは通常、事前に交渉され、プロバイダーは市場を形成せずに「コマンド アンド コントロール」方式で入札したときに支払いを受けます。[7]
ノード価格設定では、清算時にすべてのグリッド制約が考慮され、異なるノードに異なる価格が設定されるため、通常、独立システムオペレーター（ISO）が市場清算を管理する必要があります。[8]ノード価格設定の欠点は、ローカル市場に効率的に機能するのに十分な参加者がいない可能性があることです。特に、負荷ポケット（負荷が集中し、システムの他の部分との連系線がないグリッドの領域）では、大規模な発電機が大きな市場力を発揮し、このノードの価格をコストベースで直接規制する必要がある場合があります。[要出典]
ゾーン価格設定は、グリッドが比較的大きなゾーンに分割され、各ゾーン内の電気料金は均一である（したがって、ゾーン内の混雑は再ディスパッチで解決する必要がある）が、ゾーン間の制約は、異なるゾーンに異なる価格を設定することで市場清算中に考慮されるという妥協案を表しています。[9]
「差別的価格設定」では、システムオペレータが入札を承認した場合、供給者に入札額が支払われます（「提示額支払い」、「入札額支払い」）。[11]差別的価格設定は、市場ベースの再ディスパッチシナリオ（反対取引）でも使用されます。[7]
送信権
混雑を避けるために、一部の送電取引を拒否する必要があるかもしれません。その方法の1つは送電権です。送電権の所有者は、ネットワーク上のソースの場所から宛先まで、事前に定義された量の電力を輸送する権利を持ちます。送電権には2つの種類があります。[12]
- 物理的送電権( PTR ) は、送電線の容量の一部に対する所有権を提供し、その容量は保有者の排他的使用のために留保されます (保有者は保有者以外に対して送電容量へのアクセスを拒否できます)。この権利は、送電線を敷設するか、他の保有者から権利を購入することによって取得できるため、コストは通常事前にわかっています。所有者は、投資収益を補うために容量を「転貸」できます (たとえば、容量が使用されていないときに)。PTR は本質的に自己スケジュール設定型であり、実際にはシステム オペレーターの経済的ディスパッチを実行する能力を妨げるだけでなく、たとえば A から B への権利の保有者がアクセスを単に差し控えるだけで B の価格を人為的に引き上げ (A の価格を下げる) ことができるため、ロケーション マージナル プライシングと互換性がありません。
- 金銭的送電権（FTR）は、外見上はPTRに似ているが（送電元、送電先、MW単位の電力を指定する）、送電線を予約せず、代わりに送電元と送電先の間の電気料金の差額に等しい支払いを保有者に提供する（混雑料の形態）。支払いのための資金は、電気がより低コストの場所から購入され、よりコストの高い場所で再販されるたびに徴収されるため、FTRは均一価格市場協定では使用できません。
FTR操作の例
FTRの運用の簡単な例[13]では、場所Aと場所Bが1000MWのラインで接続されています。場所Aの負荷は200MWで、2つの発電会社があります。
- 1000MWの容量と1MWあたりの限界費用が10ドルのGA1。
- 1000MWの容量と1MWあたりの限界費用が15ドルのGA2。
場所 B の負荷は 2500 MW で、容量が 2000 MW、限界費用が 30 ドル/MW の発電機 GB が 1 台あります。
地域別価格設定の電力市場は 1000 MW ラインを完全に稼働させ、次のように落ち着きます。
- 場所 A では 15 ドル。GA1 はすべての需要 (送電線とローカル負荷) を満たすことができないため、価格は GA2 によって決定されます。
- B で 30 ドル: 送電線はすべてのローカル負荷を満たすことができないため、価格は GB によって決定されます。
GA1 は、A と B 間のリンクが改善されれば最も利益を得る立場にあるため、別の 1000 MW 送電線を建設することを決定します。これで混雑はなくなり、市場は A と B の両方で同じ価格 (GA1 と GA2 はすべての需要を満たすことができないため 30 ドル、価格は GB のコストによって決まる) に落ち着きます。GA1 は 1000 MW の FTR を保持しますが、この権利から何も徴収せず、代わりに 10 ドルのコストと 30 ドルの価格の差額を懐に入れます。
Aに1000MWの容量と9ドル/MWの限界費用を持つ新しい発電所GA3が建設されました。Aの価格は再び15ドル（GA2によって決定）になりましたが、Bの価格は依然として30ドルです。GA1によって建設されたラインは現在GA3によって効果的に使用されている可能性がありますが、GA1はFTRの保有者として、GA1が投資したラインで送電された電力の混雑料を受け取ります。この取り決めは、GA1がラインをGA3にラインの全額でリースしたかのように機能するため、FTRは取引可能な証券に似ていますが、取引が自動化されています。[13]
送信アクセス料金
一部の送電システムオペレーターは、送電権所有者に送電料金の徴収を委託している。例えば、カリフォルニア州では、カリフォルニア独立システムオペレーター（CAISO）がPTR所有者に、所有者のコストを回収する「送電収益要件」（TRR）と引き換えに、CAISOにインフラの運用管理を委ねるスキームを提供している。CAISOは、総負荷に基づいて電力会社から送電アクセス料金（TAC）を徴収し、 [14]電力会社は顧客にTACを請求する。
参考文献
- ^ 「電力混雑とは何か？」tcaptx.com . Texas Coalition for Affordable Power . 2022年10月14日閲覧。
- ^ abc ジマーマン 2004、219ページ。
- ^ abc ジマーマン 2004、220ページ。
- ^ ジマーマン2004、218ページ。
- ^ ENSO 2001、7ページ。
- ^ abc Staudt 2019、29ページ。
- ^ Holmberg & Lazarczyk 2015、p. 147より。
- ^ シュタウト2019、29-30頁。
- ^ シュタウト2019、30頁。
- ^ ラッセンティ、スミス、ウィルソン 2003年。
- ^ ホルムバーグ＆ラザルチク 2015、146ページ。
- ^ ライオンズ、フレイザー、パルメサーノ 2000年、32-33ページ。
- ^ Lyons、Fraser、Parmesano 2000、34ページより。
- ^ Alaywan, Ziad; Wu, Tong (2003). 「カリフォルニア州における送電収入配分に対する固定送電権の影響」IEEE - PES. p. 3. 2024年4月9日閲覧。
出典
- チャールズ・ツィンマーマン（2004 年 1 月 1 日）。「国境を越えた容量割り当て方法」。ヤヌシュ・ビエルツキ、メラク・ゲボイェ・デスタ（編）「ヨーロッパの電力取引：経済および規制上の課題のレビュー」。Kluwer Law International BV pp. 212–234。ISBN 978-90-411-2279-7. OCLC 1044101869.
- ENSO (2001 年 4 月)。「伝送アクセス製品の主要な概念と定義」(最終レポート)。entsoe.eu。ENTSO -E。2022年10月 14 日に閲覧。
- Staudt, Philipp (2019). 電力網における送電混雑管理 (PhD).カールスルーエ工科大学.
- ライオンズ、カレン、フレイザー、ハミッシュ、パルメサーノ、ヘシー（2000年12月）。「金融送電権入門」。エレクトリシティジャーナル。13 （10）：31–37。doi ：10.1016/S1040-6190（00）00164-0。ISSN 1040-6190 。
- Holmberg, Pär; Lazarczyk, Ewa (2015 年 4 月 1 日)。「混雑管理技術の比較: ノード、ゾーン、差別的価格設定」。The Energy Journal。36 ( 2 ) 。doi :10.5547/ 01956574.36.2.7。ISSN 0195-6574。JSTOR 24695751 。
- Rassenti, Stephen J.; Smith, Vernon L.; Wilson, Bart J. (2003). 「電力市場における差別的価格オークション: 高価格水準を犠牲にした低ボラティリティ」Journal of Regulatory Economics . 23 (2): 109–123. doi :10.1023/A:1022250812631. ISSN 0922-680X.