電力市場における限界排出量：二層ディスパッチメカニズムとその基本定理

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides novel theoretical contributions in electricity market design and carbon accounting, including proofs of welfare properties and a carbon footprint theorem.

🏢実務担当者:Offers a method for real-time carbon accounting in grid operations, which can be used for emissions tracking and optimization in power systems.

🏛政策担当者:Informs the design of low-carbon electricity markets by showing how to integrate emissions objectives into dispatch while maintaining economic efficiency.

我々は、二層構造のディスパッチ機構を利用して炭素会計を系統運用に体系的に組み込む、リアルタイム電力市場のための市場設計を提案する。この機構では、系統負荷を満たすための発電リソースの中央集権的配分である「ディスパッチ」が階層構造を通じて実行され、第一層は経済効率を維持するために財務コストを最小化し、第二層はコスト最適解の集合内で厳密にシステム排出量を最小化する。我々は、二層構造の定式化の双対変数から導出されるシステム排出量の限界率として、限界排出量（LMEs）を定義する。右辺の制約緩和に対応する標準的な限界価格とは異なり、LMEsは経済的最適性の要件を考慮する必要があり、これにより需要パラメータが問題の制約構造に導入される。この枠組みの下で、LMEsが厚生経済学の第一および第二基本定理に類似した性質を満たすことを確立する。我々は、(1) 個々の系統事業体による分散型の「炭素利益」最大化が、経済ディスパッチと整合するシステム全体の排出プロファイルを保証すること、および (2) 任意の最適な低炭素経済ディスパッチが、分散型均衡として機能する対応するLMEシグナルの集合によって支持されることを証明する。さらに、我々は炭素フットプリント定理と呼ばれる一般的な炭素会計定理を確立し、これらの市場整合的なLMEsが、全系統構成要素（負荷、発電機、送電、および貯蔵）にわたる炭素勘定の合計が物理的な総炭素排出量と等しくなることを保証することを示す。これにより、LMEの理論的基盤が完成する。最後に、我々は現実的なテキサス州系統モデルに関するケーススタディを通じて、LMEsおよびLMEベースの炭素会計の実証的特性を調査し検証する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

We propose a market design for real-time electricity markets that utilizes a two-layered dispatch mechanism to systematically incorporate carbon accounting into grid operations. In this mechanism, ``dispatch'', the centralized allocation of generation resources to meet system load, is executed via a hierarchical structure where the first layer minimizes financial costs to maintain economic efficiency, while the second layer minimizes system emissions strictly within the set of cost-optimal solutions. We define locational marginal emissions (LMEs) as the marginal rate of system emissions derived from the dual variables of the two-layered formulation. Unlike standard marginal prices which correspond to right-hand-side constraint relaxations, LMEs must account for the requirement of economic optimality which introduces demand parameters into the problem's constraint structure. Under the framework, we establish that LMEs satisfy properties analogous to the first and second fundamental theorems of welfare economics. We prove that (1) decentralized ``carbon profit''maximization by individual grid entities guarantees a system-wide emission profile consistent with the economic dispatch, and (2) any optimal low-carbon economic dispatch is supported by a corresponding set of LME signals acting as a decentralized equilibrium. Furthermore, we establish a general carbon accounting theorem, called the Carbon Footprint Theorem, showing that these market-consistent LMEs ensure the sum of carbon accounts across all grid components (loads, generators, transmission, and storage) equals the total physical carbon emissions. This completes the theoretical foundation of the LME. Finally, we investigate and validate the empirical properties of LMEs and LME-based carbon accounting through case studies on a realistic Texas grid model.

• semanticscholar https://www.semanticscholar.org/paper/7c608d4acecd50255bbe29ec0c32aa7570c9194dfirst seen 2026-06-23 06:04:56 · last seen 2026-09-22 05:09:44