가상발전소(Virtual Power Plant)는 배전계통에 산재되어 있는 분산전원을 통합하여 운영하는 개념이다. 가상발전소는 개개 소유주에 의해 운영되는 소규모 분산전원에게, 단일 관리주체를 도입하고 경제급전을 통한 규모의 경제를 실현함으로써 전력시장에 참여할 수 있는 경쟁력을 제공한다. 가상발전소에 대한 기존의 연구는 주로 분산전원 제어와 가상발전소 경제성 평가에 초점을 두기 때문에, 분산전원과 가상발전소 도입의 가속화에 따라 배전계통 내에서 다수 가상발전소의 구성을 결정하는 문제는 전력시장의 새로운 쟁점으로 떠오르게 될 것이다. 전력시장에서 가상발전소의 역할은 전력을 공급하는 발전사업자나 구역전기사업자이고, 다른 가상발전소와는 서로 경쟁적인 관계에 있다. 가상발전소는 각자 이윤을 위해 최대한 많은 수의 분산전원을 가상발전소 내로 포함하고자 하며, 가상발전소 간의 경쟁적인 확장은 모든 가상발전소 이윤의 합이 최대가 되는 경제적인 균형점에 도달할 때까지 계속된다.
본 논문에서는 다수 가상발전소가 존재하는 배전계통에서 최적 구성 균형점을 찾을 수 있는 목적함수와 ...
가상발전소(Virtual Power Plant)는 배전계통에 산재되어 있는 분산전원을 통합하여 운영하는 개념이다. 가상발전소는 개개 소유주에 의해 운영되는 소규모 분산전원에게, 단일 관리주체를 도입하고 경제급전을 통한 규모의 경제를 실현함으로써 전력시장에 참여할 수 있는 경쟁력을 제공한다. 가상발전소에 대한 기존의 연구는 주로 분산전원 제어와 가상발전소 경제성 평가에 초점을 두기 때문에, 분산전원과 가상발전소 도입의 가속화에 따라 배전계통 내에서 다수 가상발전소의 구성을 결정하는 문제는 전력시장의 새로운 쟁점으로 떠오르게 될 것이다. 전력시장에서 가상발전소의 역할은 전력을 공급하는 발전사업자나 구역전기사업자이고, 다른 가상발전소와는 서로 경쟁적인 관계에 있다. 가상발전소는 각자 이윤을 위해 최대한 많은 수의 분산전원을 가상발전소 내로 포함하고자 하며, 가상발전소 간의 경쟁적인 확장은 모든 가상발전소 이윤의 합이 최대가 되는 경제적인 균형점에 도달할 때까지 계속된다.
본 논문에서는 다수 가상발전소가 존재하는 배전계통에서 최적 구성 균형점을 찾을 수 있는 목적함수와 최적화 기법에 관해 새로운 이론을 제안하였다. 가상발전소 최적 구성을 위한 목적함수는 수용가의 신뢰도 비용을 포함하며, 새로 개발한 해석적 신뢰도 평가기법을 활용하여 수용가의 신뢰도 비용을 산출하였다. 또한 가상발전소가 전력시장에 참여하는 형태와 분산전원의 종류에 따른 가상발전소의 최적 운영전략 모델을 수립하여 분산전원의 최적 에너지 생산량을 계산하였고, 이를 수용가의 신뢰도 비용과 함께 각 가상발전소의 이윤을 산정하는데 이용하였다. 최적화 기법으로는 새롭게 대두되고 있는 Particle Swarm Optimization(PSO) 알고리즘을 사용하였으며, 가상발전소 구성기법에 적합하도록 위상각 형태로 수정하여 적용하였다.
본 논문에서 제시한 해석적 신뢰도 평가기법은 Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하는 모의법과 비교하여 정확성을 검증하였으며, 수용가의 신뢰도 비용을 산출하는데 있어서 기존의 해석적 기법보다 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 위상각 형태의 PSO 알고리즘을 대표적인 진화연산 기법인 유전 알고리즘과 비교하여, 짧은 계산시간 안에 최적 해 탐색이 가능하고 다른 알고리즘보다 안정적인 수렴이 가능한 위상각 형태의 PSO 알고리즘이 가상발전소 구성을 위한 최적화 기법에 더 적합하다는 결론을 내릴 수 있었다.
본 논문에서 제안하는 다수 가상발전소의 최적 구성형태는, 분산전원의 실제 소유주가 분산전원의 운영을 전담할 가상발전소를 선택하거나, 가상발전소가 자신의 이윤을 최대로 증가시킬 수 있는 분산전원을 선정하는 기준이 될 수 있다. 그 외에도 가상발전소 최적 구성에 관한 정보는, 가상발전소 구성을 최적의 형태로 유도하기 위한 계통운영자의 간접적인 조정 정책이나 기존 혹은 새로 설치할 분산전원의 경제성 평가에 활용이 가능하다.
가상발전소(Virtual Power Plant)는 배전계통에 산재되어 있는 분산전원을 통합하여 운영하는 개념이다. 가상발전소는 개개 소유주에 의해 운영되는 소규모 분산전원에게, 단일 관리주체를 도입하고 경제급전을 통한 규모의 경제를 실현함으로써 전력시장에 참여할 수 있는 경쟁력을 제공한다. 가상발전소에 대한 기존의 연구는 주로 분산전원 제어와 가상발전소 경제성 평가에 초점을 두기 때문에, 분산전원과 가상발전소 도입의 가속화에 따라 배전계통 내에서 다수 가상발전소의 구성을 결정하는 문제는 전력시장의 새로운 쟁점으로 떠오르게 될 것이다. 전력시장에서 가상발전소의 역할은 전력을 공급하는 발전사업자나 구역전기사업자이고, 다른 가상발전소와는 서로 경쟁적인 관계에 있다. 가상발전소는 각자 이윤을 위해 최대한 많은 수의 분산전원을 가상발전소 내로 포함하고자 하며, 가상발전소 간의 경쟁적인 확장은 모든 가상발전소 이윤의 합이 최대가 되는 경제적인 균형점에 도달할 때까지 계속된다.
본 논문에서는 다수 가상발전소가 존재하는 배전계통에서 최적 구성 균형점을 찾을 수 있는 목적함수와 최적화 기법에 관해 새로운 이론을 제안하였다. 가상발전소 최적 구성을 위한 목적함수는 수용가의 신뢰도 비용을 포함하며, 새로 개발한 해석적 신뢰도 평가기법을 활용하여 수용가의 신뢰도 비용을 산출하였다. 또한 가상발전소가 전력시장에 참여하는 형태와 분산전원의 종류에 따른 가상발전소의 최적 운영전략 모델을 수립하여 분산전원의 최적 에너지 생산량을 계산하였고, 이를 수용가의 신뢰도 비용과 함께 각 가상발전소의 이윤을 산정하는데 이용하였다. 최적화 기법으로는 새롭게 대두되고 있는 Particle Swarm Optimization(PSO) 알고리즘을 사용하였으며, 가상발전소 구성기법에 적합하도록 위상각 형태로 수정하여 적용하였다.
본 논문에서 제시한 해석적 신뢰도 평가기법은 Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하는 모의법과 비교하여 정확성을 검증하였으며, 수용가의 신뢰도 비용을 산출하는데 있어서 기존의 해석적 기법보다 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 위상각 형태의 PSO 알고리즘을 대표적인 진화연산 기법인 유전 알고리즘과 비교하여, 짧은 계산시간 안에 최적 해 탐색이 가능하고 다른 알고리즘보다 안정적인 수렴이 가능한 위상각 형태의 PSO 알고리즘이 가상발전소 구성을 위한 최적화 기법에 더 적합하다는 결론을 내릴 수 있었다.
본 논문에서 제안하는 다수 가상발전소의 최적 구성형태는, 분산전원의 실제 소유주가 분산전원의 운영을 전담할 가상발전소를 선택하거나, 가상발전소가 자신의 이윤을 최대로 증가시킬 수 있는 분산전원을 선정하는 기준이 될 수 있다. 그 외에도 가상발전소 최적 구성에 관한 정보는, 가상발전소 구성을 최적의 형태로 유도하기 위한 계통운영자의 간접적인 조정 정책이나 기존 혹은 새로 설치할 분산전원의 경제성 평가에 활용이 가능하다.
This dissertation proposes a method to determine a configuration of Virtual Power Plants(VPPs), which mean the groups of Distributed Generations(DGs). The concept of VPPs is introduced to control DGs by one management system, which originally have operated by each owners. Each VPP that has competiti...
This dissertation proposes a method to determine a configuration of Virtual Power Plants(VPPs), which mean the groups of Distributed Generations(DGs). The concept of VPPs is introduced to control DGs by one management system, which originally have operated by each owners. Each VPP that has competitive relationship to the other VPPs wants to have the configuration including DGs as many as possible to increase economic profit. The competitive expansions of all VPPs to include DGs continue until the time arrived at a configuration equilibrium point.
This dissertation presents an objective function and an optimization technique to seek out the configuration equilibrium point of VPPs. Because an objective function in a method of optimal configuration for VPPs involves the reliability worth, the interruption cost of customers in the distribution system connected DGs is evaluated using an analytic method proposed newly in this dissertation. Comparison with the result using the conventional Monte-Carlo Simulation(MCS) verifies the accuracy of the proposed analytic method. This dissertation, also, presents an optimal operation model of a VPP according to the specific types of DGs and the role of the VPP in the electricity market. The optimal outputs of the DGs and the maximum profit of the VPP can be obtained using the optimal operation model of VPP. The Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm is modified to the form of phase angle and applied to determine an optimal configuration of VPPs, and comparison with the result of the Genetic Algorithm(GA) shows that the modified PSO algorithm is more profitable to determine the optimal configuration of VPPs than GA.
This dissertation proposes a method to determine a configuration of Virtual Power Plants(VPPs), which mean the groups of Distributed Generations(DGs). The concept of VPPs is introduced to control DGs by one management system, which originally have operated by each owners. Each VPP that has competitive relationship to the other VPPs wants to have the configuration including DGs as many as possible to increase economic profit. The competitive expansions of all VPPs to include DGs continue until the time arrived at a configuration equilibrium point.
This dissertation presents an objective function and an optimization technique to seek out the configuration equilibrium point of VPPs. Because an objective function in a method of optimal configuration for VPPs involves the reliability worth, the interruption cost of customers in the distribution system connected DGs is evaluated using an analytic method proposed newly in this dissertation. Comparison with the result using the conventional Monte-Carlo Simulation(MCS) verifies the accuracy of the proposed analytic method. This dissertation, also, presents an optimal operation model of a VPP according to the specific types of DGs and the role of the VPP in the electricity market. The optimal outputs of the DGs and the maximum profit of the VPP can be obtained using the optimal operation model of VPP. The Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm is modified to the form of phase angle and applied to determine an optimal configuration of VPPs, and comparison with the result of the Genetic Algorithm(GA) shows that the modified PSO algorithm is more profitable to determine the optimal configuration of VPPs than GA.
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