デマンドレスポンス

デマンドレスポンスとは，灾害や事故によって电力供给が不安定になったり，电力市场での価格が高腾したりすることがあります。そのような场合に需要家が电力の使用を控えるよう电力消费行动を変化させることを言います。消费行动を変化させる代表的な方法は，电気料金の変更やインセンティブの支払いがあります。

电気料金やインセンティブの额を决めるためには様々な状况を考虑に入れ，适切な値を计算する必要があります。

また，デマンドレスポンスに关系するのは大きく分けて，発电を行う电力会社，卸売业者，工场や大型施设の电力消费者，そして个人消费者があります。ここでは，个人消费者の立场は含まれないこととします。

以下ではデマンドレスポンスを実现するのに重要な解析技术を3つの分野に分けて绍介していきます。

デマンドレスポンスの解析技术

解析技术1.电力需要予测

今后数时间，もしくは数カ月に渡ってどれだけの电力が使われるかを予测する电力需要予测はデマンドレスポンスの最初の一歩とも言えます。この予测に基づいて，発电所の稼働计画，市场での取引，燃料の売买契约などが行われ，电気料金やインセンティブが决定されます。

解析技术2.电力系统解析

各発电所により発电した电気は，発电→送电→変电→配电→引込线などの电力设备により需要家に届けられます。この一连の设备で构成されるシステムを「电力系统」と呼び，この电力系统を安定して运用するための解析技术を「电力系统解析」と呼びます。

电力系统解析は，従来の电力系统で生じる问题に加え，デマンドレスポンスの导入により生じる问题に迅速に対応するために重要な解析技术になります。

解析技术3.电力及び燃料取引の解析

电力自由化により电力もその燃料も先物として扱われるようになり，デマンドレスポンスにとって最适な取引を行うために过去の市场データや需要予测データなどを用いて解析を行うことが大変有效です。电力とその燃料に关しても金融工学的な手法の重要性が急速に増しています。

デマンドレスポンス（解析技术2：电力系统解析）

电力系统に生じる问题

先に述べた通り电力系统解析は，电力系统を安定して运用するための重要な解析技术です。电力自由化により従来型の系统事故からの复旧问题に加え，デマンドレスポンスから生じる电力需给バランス不平衡による问题も电力系统解析により事前に解析し，その対策を讲じておくことが重要です。

従来の电力系统で生じる问题

电力系统で生じる様々な事故や现象（短络，地络，停电，瞬时电圧低下等）が电力系统へ悪影响を及ぼします。

デマンドレスポンスと电力自由化により生じる问题

电力自由化により様々な电力源が电力系统に接続され，かつデマンドレスポンスにより経済性を加味した电力取引がなされるようになりますが，电気は贮蔵できないため生产量と消费量が常に同じである必要があります。

この需要と供给のバランスが崩れると周波数や电圧変动が発生し，需要家设备に悪影响を及ぼしたり，送电ロスが増加するなどの弊害が発生します。

电力系统解析の利用と応用例

电力系统解析には様々な解析手法があります。上记で述べたデマンドレスポンス等により生じる电力系统への悪影响を未然に防ぐためのいくつかの解析手法を下记に绍介します。

潮流计算

电力系统の运転状态や运用计画を行うために，电力系统（発电机母线，送电线，负荷母线）における电圧·电流の振幅位相，有效电力·无效电力等の电力の流れ（潮流）を计算します。

安定度解析

安定度解析は大きく2つに分类されます。一つは定态安定度解析，もう一つは过渡安定度解析です。定态安定度解析は定常状态での电力系统の安定度解析を行うのに対し，过渡安定度解析では送电线の系统事故等が生じた场合の过渡的な安定性を解析します。

故障电流解析

系统事故时（地络，短络故障及び断线故障等）の故障电流および系统各部における电圧·电流分布を解析します。

高调波解析

电源に高调波（商用周波数の整数倍の周波数をもつもの）が含まれると，高调波が流入しやすい机器に高调波电流が流れて，过电流，过热などの障害が発生します。このような障害発生を抑制するために流入した高调波を解析します。

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电力系统解析での解析技术

电力の安定供给にはデマンドレスポンスへの対応を含め，电力系统に生じる様々な问题点を様々な手法で解析し，管理していく必要があります。そのために各种解析手法のためのプログラムが开発され电気的影响をシミュレーションするツールが活用されています。

例えば日本の电気学会においても，系统周波数の変动や调整力の不足等の周波数安定性の面での课题に対する研究を支援する「电力需给·周波数シミュレーションの标准解析モデル」をMATLAB^®/金宝app Simulink的^®により作成し，需给·周波数シミュレーションの共通基盘としての活用が期待されています。

ここではMATLABの电気系モデリングツールである的Simscape电气™を用いたシミュレーションと解析について绍介します。

シミュレーションと解析

的Simscape电气により，解析目的に応じた最适なシミュレーション方法を使用できます。主要な电力システム解析が自动化されており，设计のパフォーマンスを迅速かつ正确に评価する上で役立ちます。

シミュレーション手法

的Simscape电气により，连続法，离散化法，またはフェーザ法を用いたモデルのシミュレーションが可能になります0.3つの手法が用意されていて，必要な精度と计算速度に応じて选択することが可能な环境を提供します。

潮流计算

的Simscape电气は，モデルを初期化し，定常状态条件を决定する上で役立つ潮流计算用のツールを提供します。これは，回路の望ましい定常状态条件に基づき同期机および非同期机の电流，磁束，および回転子の位置の初期値を计算します。その初期値がレポートに表示され，モデルに自动的に入力されます。

电力品质解析

的Simscape电气では，设计したシステムの电力品质の解析が可能になります。解析対象となる电気信号の全高调波歪み率を评価し，歪みが许容値を超えていないかどうかを比较し，歪みをフィルタリングするためのパラメーターを决定できます.MATLAB^®关数およびグラフィカルツールにより，さまざまな条件下でシステムを解析し，结果をレポートおよびプロットにまとめることができます。

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デマンドレスポンス（解析技术3：电力及び燃料取引）

电力及び燃料取引とは

デマンドレスポンスにおいて复数の电力事业者と需要家间の最适な电力売买契约のマッチングを决めることが必须になります。この为には，市场の动向，天候，社会的な状况など复数の要素を考虑しなければなりません。これらデータを使って最适な取引をするには，过去のデータから知见を得ることが欠かせません。ここで有用になる解析手法は広范に渡り，これらを组み合わせて必要な戦略を决定していくことになります。

また，ここで作成した解析手法や数理モデルは未来の予测に使うことによりリスク管理を行うことができます。

电力及び燃料取引戦略で必要な解析技术

电力及び燃料取引戦略を立てる上で役立つ解析技术は次のようなものがあります。

数理最适化

复数の変更要素となる変数の组み合わせで最适な目的を达成する変数の组を探す手法。

适応例）电力需给のマッチング，発电机の起动停止问题，燃料贮蔵タンクの活用

金融工学に基づく解析

先物や为替取引の分野で确立された数理モデルを电力取引に応用する手法。

适応例）先物の価格付けモデルの构筑，フォワードカーブの构筑，グリークスによるリスクヘッジ，リスク计量と规制対応

ビッグデータ解析

多くの要素を考虑することにより知见を深め，予测精度を上げるための处理。适応例）天候，市场，地理的特徴など

解析の流れ

上述のような解析を実际に行うには次のような作业フローが效率的となります。

ここではMATLABを用いた解析のフローを绍介します。

1. データの取り込み
   地域ごとの电力需要量のデータのような数値，文字列，日时，あるいはバイナリーが混在したデータを，ファイル，データベース，またはインターネットから読み込みこむことができます。データベースへの接続には数据库工具箱™，インターネット経由でデータプロバイダーから电力，金融などのデータを取得するには数据传送专线工具箱™が活用できます。
2. 前处理
   欠损値处理，外れ値除去，データ取得时间を同期することができます。
3. 解析
   最适化のための优化工具箱™，先物価格を予测する确率微分方程式を解いたり，现在価値などの计算のようなファイナンス分野の处理のためのFinancial Toolbox™那机械学习，统计处理，モンテカルロシミュレーションのための统计和机器学习工具箱™など広范囲に渡る关数が用意されています。
4. レポートまたはプログラムの展开
   取引戦略が决まりプログラムができたら，実际の取引を実行，またはMATLABプログラマーではない方が计算结果を活用することになります。自动レポート生成机能による解析结果の共有，MATLAB编译器™による配布可能なスタンドアローンアプリケーションの作成，もしくは他言语环境で実行できるライブラリーの作成にはMATLAB编译SDKが活用できます。これによりBIツールなどからMATLABで作成したモデルを呼び出せるよう実装することも可能です。更にサーバー·クライアント方式で，クライアント侧のユーザはブラウザ，エクセル，もしくはMATLABで作成されたUIを通して，MATLAB生产服务器™と呼ばれるサーバーに置かれたMATLABプログラムを実行して结果を见たり活用したりできます。

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