수요반응의 순동예비력 활용 및 탄소배출 감축 효과분석에 관한 연구

Abstract

수요 반응(DR)은 수요 관리(DSM)의 발전된 형태로 목적에 따라 경제성 수요 반응과 신뢰성 수요 반응으로 분류되며 경제성 수요 반응으로는 TOU(Time of Use), CPP(Critical Peak Pricing), RTP(Real Time Pricing)등의 요금제가 있다. 본 논문에서는 DR이 시행되면 부하를 변화시키는 DR 자원의 활용에 초점을 맞췄고, DR 시행 후 순동 예비력 비용과 발전소의 탄소 배출량의 변화를 산출하였다. DR 프로그램의 모델링을 위해 가격-수요 탄력성 행렬을 이용하여 DR 프로그램의 N차 행렬의 수학적 모델을 제시하고 경제성 수요 반응 프로그램 중 가장 보편적인 TOU 프로그램을 기반으로 DR의 효과를 연구하였다. DR 시행의 효과 분석을 위해 일일 부하를 이용해 모델링된 TOU 프로그램 모델로 부하와 순동 예비력의 변화를 분석하고, 변화하는 순동 예비력 비용을 산출하였다. DR 자원의 비용 산출은 LMP(Local Marginal Price) 또는 SMP(계통한계가격)와 CP(용량가격)로 정산되는 예비력 비용과 DR 자원이 DR 시장에서 정산되는 가격을 통해서 계산하였다. 전력 생산에 따른 탄소 배출량은 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change, 발전 연료별 탄소 배출 계수)를 이용하여 CO2 대기 배출량을 산출하였다. 사례 연구는 RBTS IEEE 시스템의 6-버스 모델을 이용해 DR 시행 전/후의 변동하는 일일 부하, 순동 예비력, 탄소배출량을 모의하였고, 그에 따른 각각의 변화량을 산출하였다. 탄소 배출은 화석 연료를 사용하는 화력 발전소에서 가장 크기 때문이 발전기를 CT(LNG), CC(복합화력), Coal(석탄)로 분류하였고, 사례 연구 결과 DR 자원을 예비력 시장에서 사용하게 된다면 순동 예비력 비용을 절감 시킬 수 있었고, 전력 발전 시 DR의 시행으로 인한 감축된 부하에 따라서 탄소배출량의 감소를 확인하였다.|In power system, spinning reserve is one of the important indicator of power system security. Regarding spinning reserve as an important factor, spinning reserve cost has been appropriated highly. This paper proposes a method for decreasing spinning reserve cost using DR(demand respond) program. The effect of DR is focused on the aspect of decrease effect of spinning reserve cost. In order to present the effect of DR, demand-price elasticity matrix is used in this paper. DR program is modeled N-period TOU(Time-of-Use) program, which is one of the most important economic method in DSM(Demand-side Management). The changed load is considered two sides of DR effects, which are load curtailment and load shift. Using the changed load after DR, spinning reserve cost is recalculated. In addition to this paper presented that the effect of DR as a method of reducing CE(Carbon Emission) and CO2 emission cost. Case study is conducted on the RBTS IEEE with six buses. For the TOU program, it is assumed that parameters of time period partition consist of three time periods. Spinning reserve cost is calculated from local marginal price (LMP) and capacity price (CP) of 24 hours a day. CE is calculated by using the carbon emission coefficient provided by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), and generator’s calorie for generation are also used to estimate CO2 emission cost as well as the amount of CE.; In power system, spinning reserve is one of the important indicator of power system security. Regarding spinning reserve as an important factor, spinning reserve cost has been appropriated highly. This paper proposes a method for decreasing spinning reserve cost using DR(demand respond) program. The effect of DR is focused on the aspect of decrease effect of spinning reserve cost. In order to present the effect of DR, demand-price elasticity matrix is used in this paper. DR program is modeled N-period TOU(Time-of-Use) program, which is one of the most important economic method in DSM(Demand-side Management). The changed load is considered two sides of DR effects, which are load curtailment and load shift. Using the changed load after DR, spinning reserve cost is recalculated. In addition to this paper presented that the effect of DR as a method of reducing CE(Carbon Emission) and CO2 emission cost. Case study is conducted on the RBTS IEEE with six buses. For the TOU program, it is assumed that parameters of time period partition consist of three time periods. Spinning reserve cost is calculated from local marginal price (LMP) and capacity price (CP) of 24 hours a day. CE is calculated by using the carbon emission coefficient provided by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), and generator’s calorie for generation are also used to estimate CO2 emission cost as well as the amount of CE.