北海道の(超簡易)電力需要分析

　昨年夏には東京電力の需給分析を行った｡北海道電力については､同様のデータが入手可能なので､分析してみる｡東京電力についてはnonuke2011: 電力需給2009-11について　　(2011/7/14現在のデータに基づく)　を参照｡

1.データ

下記の二つのデータを用いて､北海道電力の需給状況をみてみる｡

(1)北海道電力　過去の電力使用状況データ　　　

　2009年以降の365日×24時間毎の需給実績

(2)気象庁 | 過去の気象データ検索

　1976年以降の各地の365日×24時間毎　の気象データ

(2)については札幌を指定｡24時間毎のデータも入手可能だが､指定するのが面倒なので､1日毎のデータを用いる｡

(1)(2)とも2009/7/1-2012/10の期間を分析対象とする｡

2.概況

　上記期間での各年の最大需要電力量(ピーク電力需要量　万kW)は下記の通り｡

　北海道電力の場合､以下のように冬期の夕方に生じている｡

2009/12/21 17:00  Mon     565.6 

2010/2/5 17:00  Fri     　 568.6 

2011/1/12 17:00  Wed     578.8 

2012/2/2 17:00   Thu    568.4 

　これに対して､東電では下記のように夏の昼間に生じている｡北電の電力需要量は東電の1/10程度である｡

 2009/7/30 Thu 14:00       5450

 2010/7/23 Fri   14:00       5999

 2011/2/14 Mon 17:00       5150

･需要量の多い時間帯

　上述の最大需要発生日について､時間帯別の需要量をまとめた｡北電では､15-18時ごろにピークがあることがわかる｡東京電力については､昼間にピークがあり､北電と比べるとボトムとピークで需要量が2倍程度異なっている｡これに対して北電はピークはあるものの､東電と比べるとボトムとピークの差は小さくなっている｡これは､夜間でも暖房維持などのために利用されているためと考えられる｡

図　各年のピーク電力量を記録した日の時刻別電力需要量(北海道電力:冬期)

図　各年のピーク電力量を記録した日の時刻別電力需要量(東京電力:夏期)

 ･気温と電力需要

　北海道電力について､3年間の気温と電力需要の関係をプロットした｡明らかに気温が下がると需要量が増加していることがわかる｡→暖房に電気を用いるのは無駄

　原発では発生した熱の4割程度しか電気に変換できない｡つまり､6割の熱は捨てている｡送電によるロスもある｡火力発電所でも65%程度の効率｡熱と電気の供給を組み合わせたコジェネなどを推進すべき｡

図　気温(赤)と電力需要(黒)の関係(北海道電力)

　各日について､最高気温と最高需要電力量をプロット､年によって色分けした｡各年とも15度を境にしたV字カーブ｡夏は冷房､冬は暖房用に電力が消費されていることが推察できる｡

　北電についてみると､高温度側については､需給電力量が低くなっており節電がきいていることがわかる｡一方､低温側については低下しておらず､節電されていないことがわかる｡

参考までに東電も示した｡北電と比べるとカーブが急であることがわかる｡

図　最高気温と最高需給電力量(北海道電力)

図　最高気温と最高需給電力量(東京電力:2011年は7月までのデータ)

3.北電冬期の電力需要量の推定

　上記のように夏と冬では電力の消費パターンが異なるので､2009,10,11年の11月から2月のデータを用いて､各日の最大需要電力を説明するモデルを推定する｡前述のように電力量は1時間毎の値が得られているが､気象データについては1日の平均､最高などしか入手していない｡このため､各日の最大電力を従属変数とする｡現在､供給量が十分かが問題なので､ピーク電力量の規定要因を分析することには重要な意味がある｡

･各種の要因が作用すると考えられるが､入手もしくは予想値を設定しやすい変数を用いることとする｡

　気象データ　　最低気温､風速､積雪量

　暦データ　　　年､月､曜日　2011/3/11後　ダミー変数

　

･結果

　モデルのあてはまりは､修正R2=0.847と単純なモデルにしては良好｡下が推定結果｡統計的に0でない(0という帰無仮説が棄却された)係数には*がついている｡

　最低気温が1度下がると電力需要量は3.38万kW増加する(最低気温はマイナスなので､マイナスの係数を乗じると需要量は+)｡

　積雪が1cm増加すると1.00万kW増加｡

　3/11の震災以降平均して電力需要は8.88万kW減少している｡

　1月を基準とすると､2月は需要量が6.8万kW増加｡

　日曜を基準にすると､平日は需要量が増加｡特に木曜は32万kW増加｡

　時間帯では16時が+64万kw｡

　　参考までに東電は1度気温が上がると電力需要量は90.75万kW増加｡

表　最大需要電力量についての回帰分析の結果

	推定値	標準誤差	t値	p値	有意水準
切片	426.18	7.62	55.90	0.00	***
最低気温	-3.38	0.20	-17.28	0.00	***
積雪量	1.10	0.14	7.97	0.00	***
2011/3/11以降ダミー	-8.88	2.61	-3.40	0.00	***
2010年ダミー[2009年基準)	2.29	1.56	1.48	0.14
2011年	4.98	2.26	2.21	0.03	**
2012年	7.55	3.34	2.26	0.02	**
2月ダミー(1月基準)	6.78	2.08	3.26	0.00	***
3月	-12.34	2.32	-5.31	0.00	***
10月	-21.97	3.43	-6.41	0.00	***
11月	-14.73	2.82	-5.23	0.00	***
12月	0.12	2.32	0.05	0.96
月曜ダミー(日曜基準)	28.98	2.26	12.81	0.00	***
火曜	30.10	2.28	13.20	0.00	***
水曜	30.53	2.31	13.21	0.00	***
木曜	32.13	2.28	14.06	0.00	***
金曜	27.63	2.30	12.04	0.00	***
土曜	12.85	2.17	5.91	0.00	***
18時(1:00基準)	40.36	7.59	5.32	0.00	***
17時	53.03	7.60	6.98	0.00	***
16時	64.95	8.79	7.39	0.00	***
2時	57.32	7.96	7.20	0.00	***
3時	57.66	8.72	6.61	0.00	***
	R2	0.852
	Adjusted R2	0.847

･このモデルからの最大需要量の予測

　このデータでの最低気温-10｡7度｡最大積雪量32cm｡需要が最も大きくなる2月の木曜16時を想定して､上の推定式を用いると600万kW｡上述の実績値を上回る値となった｡

　夏は冷房需要なので､最高気温と最大電力が一致するが､冬の場合は最低気温は夜間(みんな就寝中)であり､電力需要が一致しないのでずれがあると考えられる｡
　ここでは1日単位で分析したが､24時間データを使えば､より妥当な予測ができるはずである｡

参考)2013年1月15日の実績などは下記の通り｡
　http://denkiyoho.hepco.co.jp/forecast.html