미래에 예측되는 수요를 보다 바람직한 방향으로 개선하고자 시행하는 제반활동을 의미하는 전력수요관리는 고유가와 온실가스 문제가 큰 현안이 된 지금의 상황에 비추어 볼 때 그 중요성이 날로 커지고 있다고 할 수 있다. 그러나 현재의 수요관리 시스템은 하계의 수급문제 해결에 그 초점이 맞춰져 있으며, 현재 문제가 되고 있는 동계 전력수급문제에 대해서는 특별한 관리 대책이 없는 상황이다 따라서 동계 수요관리를 위한 수요관리자원 발굴 작업이 시급하며, 그 대책중의 하나로 PV(Photovoltaics) DSM(Demand Side Management)를 제안하고, 실제 건물에 적용 시 그 효과에 대하여 알아보았다.
본 논문에서는 가정의 전력 사용에 따라 실시간으로 전력요금을 알림으로써 사용자의 선택에 따라 자발적인 전력관리를 수행하는 수요반응 연동 홈 전력관리 시스템을 제안한다. 제안시스템은 수요반응 연동을 통한 사용자의 전력소비 패턴을 이용해 자발적인 전력관리를 하여 저 전력으로 유지되며 응답시간을 줄였다. 또한 에너지 소모와 사용자의 전력 관리 요청의 반응 속도에 대한 실험을 통해 우수성을 입증하였다.
부하의 가격에 대한 높은 반응성(price-responsiveness)과 이를 이끌어 낼 수 있는 적절한 수요관리(demand response) 정책은 구조 개편된 전력 시장에서 가격 변동성 및 설비에 대한 투자 부족 문제를 효과적으로 해결하는 데 필수적이라는 데에는 많은 연구자들이 동의하고 있다. 그럼에도 불구하고, 특히 전력 사용을 미리 계획하지 않는 소규모 소비자들의 경우, 전력 소비가 본질적으로 매우 탄력적이지 못하므로(inelastic) 가격에 민감한 부하를 이끌어 내기 위한 수요관리 정책은 신중하게 세워져야 한다. 본 논문은 최종 소비자에게 전력을 제공하면서 critical peak pricing(CPP)를 동적으로 관리하고 이러한 수요관리에 대한 인센티브를 가진 개체를 도입함으로써 가격에 민감한 부하를 이끌어 내는 수요 반응의 접근법을 제시할 것이다. 가격에 민감한 부하 및 수요 반응 정책의 문제는 정책적, 경제적, 기술적 측면에서 검토되어야 하는 바이나, 본 논문에서는 기술적 측면 및 경제적인 인센티브의 수식화에 초점을 맞추었다. 정책에 인센티브를 가진 개체의 이윤 방정식을 세움으로써 문제를 정식화하였으며, 문제의 최적 해를 구하기 위해 예측 가격을 바탕으로 backward dynamic programming을 통한 swing option 평가 기법을 사용하여 최적의 수요관리 시점을 구해야 함을 제안하는 바이다.
종전에는 전력회사가 전력수요에 따라 공급설비를 확충하는데 중점을 두어 왔으나, 최근에는 미국 등 선진국을 중심으로 공급력을 확보하는 것과 같은 효과를 거두면서, 국가의 총 비용을 줄이는 수요관리 위주로 경영방향이 변화하고 있다. 한국전력공사는 전기이용효율 향상을 통한 수요관리방안으로 고효율기기 보급지원제도를 검토하고, 조명기기를 대상으로 장려금 지급방안을 마련하여 시행하고 있으며, 지원기기에 대한 품질의 신뢰성 확보를 위하여 기술규격과 품질인정제도를 제정하고 인정표시로 "고 마크"를 운용하고 있다.
전력산업 구조개편에 따라 전력회사의 공익기능 회피로 발생할 수 있는 시장실패 요인을 보완하기 위하여 정부 주도의 공익적 기능 수행으로 전력산업의 효율향상이라는 구조개편의 근본 취지와 목표를 달성하고자 정부는 매 3년 단위의 전력산업기반조성계획을 수립하도록 전기사업법에 명시하고 있고, 본 논문은 구조개편 하에서 공정한 경쟁 환경을 조성하여 소비자의 편익을 증대시킴으로써 공익기능을 강화하기 위한 중장기적인 전력 수요관리 정책방향을 제시하고, 2003년에서 2005년까지의 전력수요관리 프로그램별 세부 추진계획을 수립하였다.
본 논문에서는 기존의 가입자가 직접 전력량을 조절하는 수동수요반응과는 달리 정해진 시간에 자동적으로 전력량 소모를 줄이는 자동수요반응 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 SEP 2.0을 기반으로 동작하며 수요반응 관리 프로그램과 수요반응 서버, 수요반응 클라이언트로 구성된다. 수요반응 관리 프로그램은 가입자에게 전력사용현황을 알려주고 관리자에게는 수요반응 이벤트를 생성 및 취소할 수 있게 한다. 수요반응 서버는 수요반응 관리 프로그램에서 수신한 수요반응 이벤트를 SEP 2.0을 통해 수요반응 클라이언트로 전송하고 수요반응 클라이언트가 주기적으로 전송하는 미터링 데이터를 데이터베이스에 저장한다. 그리고 수요반응 클라이언트는 수신한 수요반응 이벤트에서 수요반응 이벤트 시작시간과 지속시간, 감소레벨을 추출한 뒤, 특정 기간 동안 전력소모를 감소시킨다.
현재 한국전력이 시행하고 있는 하절기 부하관리 프로그램의 성과를 평가함에 있어, 해당 프로그램이 시행되지 않은 상태의 수요가 확인되지 않은 상태에서 단순 합산한 것임에도 불구하고 이 크기의 전체를 수요관리 효과로 집계하고 있다. 본 연구는 이러한 문제에 대해, 이들 프로그램 중에서 가장 비중이 큰 두 가지 프로그램-휴가보수기간 조정제도와 자율절전제도-이 하절기 피크 시간대인 오후 2시~4시 사이의 전력수요에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 계량적으로 분석한다. 연구 결과에 의하면 이들 두 제도의 효과를 따로 분석할 경우에는 휴가보수기간 조정제도는 보된 실적치 1kW당 실제로 피크 시간대 전력수요가 시간당 0.53kW만큼 감소하였으며, 자율절전의 경우 실적치 1kW당 피크 시간대 전력수요는 시간당 0.57kwh만큼 감소하였다. 이들 결과는 이들 수요관리 프로그램들이 실제로 피크부하를 감소시키는 데에 상당한 효과가 있음을 보여 준다. 그러나 이 두 제도의 효과를 한꺼번에 분석하는 경우에는 각각의 효과가 크게 약해짐을 볼 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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