研究の概要

太陽光・風力などの変動再エネ事業者や需要家が電力集約業者（アグリゲーター）にまとめて管理される際、発生する「不平衡コスト（計画値と実績値の乖離に伴うペナルティ）」をどう公平に配分するかを研究した。デンマークの2価格不平衡決済制度の下で、19需要家のデータを使い6種類の配分メカニズムを理論・実証両面で比較した。

集約によって個々に動く場合より不平衡コストが約10%削減できることを確認した上で、その節減分をどう各参加者に分配するかという「公正さ」の問題を正面から扱っている。

主な発見・成果

  • 集約の節減効果: 19需要家の集約により不平衡コストが約10%低下（デンマークケース）
  • フラットレート配分の問題: 一律比例配分（最も単純な方法）では「一部の需要家が単独コストの2倍以上を負担する」ケースが発生し、参加インセンティブを損なう
  • ゲーム理論的メカニズム（Shapley値、Nucleolus等）は安定した配分（コア内）を実現し、全参加者の脱退インセンティブをなくせる
  • 3つの分析的結論: ①予算バランス条件、②特定メカニズムのグループ合理性特性、③Gately点の有効条件
  • 計算負荷と公正性のトレードオフ: Shapley値は計算コストが高いが最も公正。Nucleolusはより安価で実用的

実務への応用

  • VPP（仮想発電所）やデマンドレスポンス集約事業を運営する場合、参加者間のコスト配分ルール設計が事業の継続性に直結する。ゲーム理論的配分の採用は参加者の離脱防止に有効
  • 日本でも2024年以降に整備が進む需給調整市場・アグリゲーター制度において、複数事業者間のコスト分担ルール策定に応用できる
  • 「フラットレート配分」を使っている事業者は不公平配分リスクのチェックが必要。特に不平衡コストが非対称な参加者（大口需要家と小口太陽光等の混在）で問題が顕在化しやすい
  • ゲーム理論ベースの配分はスマートコントラクト（ブロックチェーン）との親和性が高く、透明性確保にも有効