Restoration Method를 이용한 신재생에너지의 최적 구성 및 탄소배출을 고려한 분산전원의 최적 운영에 관한 연구

Abstract

분산전원은 일반적으로 배전계통에 연계된 소규모 발전기를 뜻하며, 가스터빈, 열병합발전, 소수력발전, 태양광발전, 풍력발전 등이 배전계통에 연계되어 운영되고 있다. 이러한 분산전원은 순동예비력을 제공하고, 송• 배전 비용을 절감하는 효과가 있다. 또한, 분산전원의 계통 연계로 전력 품질 개선, 계통 운영의 유연성 확보, 전력공급의 안정 및 신뢰도 향상을 기대할 수 있다. 이러한 분산전원의 장점으로 인해, 지속적인 전력수요 증가 및 스마트그리드 환경 구축을 위한 대응 방안으로 친환경 분산전원의 계통 활성화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다. 또한, 국제적 환경 규제 및 신재생에너지 의무할당제 도입과 같은 에너지 정책 변화와 신재생에너지 관련 기술의 급속한 발전으로 인해 향후, 신재생에너지의 계통 유입은 더욱 가속화될 전망이다. 그러나, 최근 화두가 되고 있는 태양광과 풍력을 이용한 발전 설비는 그 설치 위치 및 날씨 효과에 따라 간헐적인 출력 특성을 갖는다. 따라서, 신재생에너지를 포함한 분산전원의 계통 유입 시, 기존의 제어 가능한 발전 설비와는 다른 방식으로 계통 계획 및 발전 설비 운영이 이루어져야 한다. 이에 본 논문에서는 신재생에너지의 계통 연계 방안(1st objective)과 분산전원의 설비 운영 전략(2nd objective)에 대해 제안한다. 첫번째 목적함수에서는, 계통 운영자의 입장에서, 신재생에너지 계통 연계에 따른 전력손실비용 개선뿐 아니라 수용가의 정전비용 개선 효과를 동시에 고려한 최적 신재생에너지 계통 연계 기법을 제안한다. 이 때, 간헐적인 신재생에너지의 출력과 시변하는 수용가의 전력수요를 신재생에너지 계통 연계에 따른 정전용량 평가에 반영하기 위해, Restoration 기법을 추가적으로 제안하였다. 두번째 목적함수에서는, 구역전기사업자의 입장에서, 유• 무효전력의 시장변동가격 및 탄소배출비용을 고려한 분산전원의 최적 운영 전략을 제안한다. 이 때, 발전 설비 운영 측면에서 빠르고 정확한 결과를 도출하기 위해, PSO 알고리즘을 적용하였다. 본 논문에서 제안한 기법을 통해, 계통 계획과 운영 모두의 측면에서, 신재생에너지 계통 연계 시 기대할 수 있는 효과의 극대화 방안을 제시하였다. 따라서, 본 논문은 신재생에너지를 포함한 분산전원의 전력계통 내 활성화를 위한 기반 이론으로 활용 가능할 것으로 사료된다.