東工大と三菱電機が需要家の取引ニーズに応じP2P電力取引を最適化するブロックチェーン技術開発

Pyonta Takahashi

4年前

暗号資産（仮想通貨）・ブロックチェーン技術に関連する国内外のニュースから、過去1週間分について重要かつこれはという話題をピックアップしていく。今回は2021年1月17日～1月23日の情報から。

東京工業大学と三菱電機は1月18日、P2P電力取引を最適化する独自のブロックチェーン技術を開発したと発表した。4月から、同ブロックチェーン技術を用いたP2P電力取引システムの性能評価と探索処理の改良を行い、早期実用化を目指すとした。

売り注文と買い注文の最適な組み合わせを探索する、計算量の少ないブロックチェーン技術開発により、需要家（電力の売り手）の取引端末など小型計算機でもP2P電力取引が可能。また、余剰電力を最大限に活用したい場合は需要家の剰余電力を最大化、需要家の利益を優先させたい場合は需要家全体の利益を最大化するなど売買注文の最適な組み合わせを探索することで、様々な取引ニーズに柔軟に対応可能な取引環境を実現するという。

同P2P電力取引は、三菱電機がP2P電力取引システムの設計と約定機能の設計を担当。東京工業大学がブロックチェーン技術の研究開発、最適約定アルゴリズムの設計を担当している（東京工業大学科学技術創成研究院先進エネルギーソリューション研究センターの小田拓也特任教授、情報理工学院数理・計算科学系の田中圭介教授、同学院情報工学系のデファゴ・クサヴィエ教授、環境・社会理工学院イノベーション科学系の梶川裕矢教授らの研究グループ）。

2009年11月から始まった、国によって制定された再生可能エネルギーによって発電された電力の固定価格買取制度「FIT」は、買取期間が2019年より順次終了し、2023年までにすぺての電力が買取期間満了を迎える。そのため、買い取りが終了した再生可能エネルギーは余剰電力となる。

余剰電力となった再生可能エネルギーは、電力の需要家（工場や店舗などの電力使用者）間で余剰電力をその時々の最適な価格で直接融通しあうP2P電力取引が、余剰電力の新たな取引手段として注目を浴びている。

そのような背景のもと、三菱電機と東京工業大学は、P2P電力取引に適した独自のブロックチェーン技術を開発した。

独自ブロックチェーン技術で柔軟な電力取引を実現

Pow（Proof of Work。プルーフ・オブ・ワーク）に代表される、暗号資産（仮想通貨）のコンセンサスアルゴリズムでは、膨大な計算処理を必要とするマイニングが一般的で、多数の高性能なコンピューターが必要となっている。また、売買の注文の約定方式は、条件の合った売り注文と買い注文から取引を順次成立される方式などが採用されており、売買注文の組み合わせの最適化などは行われていなかった。

今回開発した独自ブロックチェーンでは、これらとは異なり、需要家の計算機が取引の目標やデータを共有して、売買注文の最適な組み合わせを少ない計算量で探索する、分散型の最適化アルゴリズムを採用している。この方式を新たなマイニングとして導入し、小型計算機上で動作可能な取引の最適化を実現したという。

独自ブロックチェーンを用いたP2P電力取引では、余剰電力を最大限に活用したい時は需要家の余剰電力の融通量を最大化し、需要家の利益を優先させたい時は需要家全体の利益を最大化するなど、売買注文の最適な組み合わせを探索することで、取引ニーズに柔軟に対応するという。

独自ブロックチェーンは、所定時間ごとに締め切られる需要家の売り注文と買い注文の情報と取引の目標をすべての計算機で共有する。それぞれの計算機は、取引目標に適した売買注文の組み合わせを探索し、探索結果を互いに提示する。他からの探索結果を受け取った各計算機は、受け取った中で最も目標に適した取引を選んで新たなブロックを生成し、ブロックチェーンに追加するという。

同P2P電力取引の取引価格は、売り注文の入札価格よりも高い価格、買い注文の入札価格よりも安い価格で約定する。また、入札は繰り返し行われ、取引が成立しなかった需要家は、次回の入札において前回の取引価格を参考に入札価格や入札量を変更することで、取引を成立させる可能性を高めることができる。取引の探索結果が公平になるよう、複数の同等な入札がある場合には無作為に選択するなど、探索過程にランダム性を採り入れているという。