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문제 정의
- 이는 POR이 낮은 사업장의 경우 고부하율을 갖기 때문에 필수 전력사용 비중이 높고 기타 전력사용 비중이 높고 POR이 높은 사업장의 경우 저부하율을 갖기 때문에 필수 전력사용 비중이 낮고 기타 전력사용 비중이 높다고 가정할 수 있다. 그러므로 대규모 수용가가 자체적으로 시행하는 사내요 금제는 필수 전력사용의 절감이 아닌 기타 전력사용을 절감하는 것이 목표가 되어야 하기 때문에 본 연구는 현재 한국전력계량기 및 스마트 미터기 같은 시스템에서 사업장별 필수 및 기타 전력을 정확히 구분하지 못하는 한계를 극복할 수 있는 지표로서 POR을 활용한 피크요금제를 제안하여 그림 1의 IDC, 전산실 및 통신실 유형의 사업장보다 상업건물 유형의 사업장의 전력사용을 절감하는 것을 목적으로 한다. 여러 가지 요금제 중 피크요금제를 제안하는 이유는 선행연구에서 주택용 수용가들을 대상으로 한 실험이기는 하지만 계시별 요금제보다 피크요금제가 최대부하 전력사용량을 더 절감시킨다는 실험결과[10,11,12,13]에 따라 부하관리의 효과를 극대화하기 위해서이다.
- 따라서 본 연구에서는 다수의 사업장을 갖고 있는 대규모 수용가들이 전기요금 절감 및 자체 수요관리를 위해 적용할 수 있는 사내 요금제를 제시하는데 목적을 두고자 한다. 연구 범위는 국내외 대규모 수용가들을 위한 다양한 요금제와 효과를 조사하고 대규모 수용가의 사업장별 전기 사용행태를 기반으로 요금제를 제시하는 것으로 한정하였다.
- 전일의 POR을 사용하는 이유는 Con Edison 전력회사가 실시했던 의무적 하루 전 실시간 요금제(Mandatory Day-Ahead Hourly Pricing : MHP)[9]가 하루 전가격신호에 반응하여 자발적으로 고객이 수요의 감소를 달성하는 성과를 보였기 때문이다. 물론 MHP는 실시간 요금제의 일종이지만 본 연구에서는 전일의 POR을 가지고 다음날에 대한 전력소비 패턴을 검토하고 어떤 변화를 계획할 수 있게 하고자 함이다. 이러한 POR을 산출하기 위해서는 한국전력에서 제공하고 있는 i-SMART의 데이터를 사용한다.
- 본 연구에서는 일반용 및 산업용 전기요금이 계속 인상되는 상황에서 많은 수의 사업장을 갖고 있는 대규모 수용가가 전기요금 절감 및 자체 수요관리를 위해 적용할 수 있는 사내요금제를 제시하였다. 이러한 대규모의 수용가의 전체 사업장에 대해 일괄 적인 절감 목표를 제시하게 되면 사업장별로 전력소비 패턴이 상이하기 때문에 절감 목표 달성으로 인한 통신설비 및 전산설비 장애 같은 왜곡된 결과를 초래할 수 있다.
- 전력회사의 제반 활동 중에 하나인 수요 반응은 최소의 비용으로 소비자의 전기에너지 서비스 욕구를 충족시키면서 소비자의 전기사용 패턴을 합리적인 방향으로 유도하기 위한 전력회사의 제반 활동이다[1,2]. 이러한 수요 반응의 궁극적 목적은 전력수요를 합리적으로 조절하여 부하율 향상을 통한 원가절감과 전력 수급 안정을 도모함과 동시에 국가적인 에너지 자원 절약에도 기여하는데 있다. 수요반응은 크게 두 가지로 분류될 수 있는데 요금제 기반 프로그램과 인센티브 기반 프로그램이다[1,3].
- 그러므로 부하율이 낮은 사업장에 대해서는 최대전력수요를 줄이게 함으로써 전기요금을 절감시키는 방법을 사용할 수도 있는데 이는 원래 최대수요를 허용한계 이하로 재분배함을 의미하며 이는 필수 전력을 사용하는 사업장에서는 적용하기 어려운 방법이다[20]. 즉 부하율이 낮은 사업장은 부하율이 높은 사업장에 비해서 필수 전력사용이 더 낮음을 의미하기 때문에 저부하율을 갖는 사업장들은 기타 전력사용 비중이 높으며 고부하율을 갖는 사업장들은 필수 전력사용 비중이 높다는 전제하에 새로운 요금제를 제시하고자 한다.
- 에너지 절감을 위해서 이러한 사내요금제를 적용하기 위해서는 객관적이고 신뢰성 있는 데이터에 기반하여 이루어져야 한다. 필수 전력과 기타 전력을 정확히 구분하기 위해서는 전력사용 용도를 정확히 파악할 수 있어야 하지만 현재 시스템 하에서는 파악이 쉽지 않기 때문에 본 연구에서는 한국전력의 i-SMART 데이터를 활용하여 POR을 활용한 피크요금제를 제안하였다. 본 연구는 대규모 수용가의 사업장별 요금제를 제안하였지만 향후 수용가별 사업장별, 부서별 요금제의 상세 분배 적용을 위해서는 전력사용용도 비율의 정확한 추정이 필요하다고 하겠다.
가설 설정
- 이러한 POR을 산출하기 위해서는 한국전력에서 제공하고 있는 i-SMART의 데이터를 사용한다. POR을 활용한 피크요금제를 대규모 수용가용 사내요금제로 적용하기 위해 우리는 3가지 가정을 수립하였고 이 가정 하에서 계산공식은 식 (1)과 같다.
- 예를 들어 그림 1에서 사업장별로 살펴보면 IDC, 전산실은 부하율이 높기 때문에 POR이 낮을 것이고 상업용 건물은 부하율이 낮기 때문에 POR은 높을 것이다. 이는 POR이 낮은 사업장의 경우 고부하율을 갖기 때문에 필수 전력사용 비중이 높고 기타 전력사용 비중이 높고 POR이 높은 사업장의 경우 저부하율을 갖기 때문에 필수 전력사용 비중이 낮고 기타 전력사용 비중이 높다고 가정할 수 있다. 그러므로 대규모 수용가가 자체적으로 시행하는 사내요 금제는 필수 전력사용의 절감이 아닌 기타 전력사용을 절감하는 것이 목표가 되어야 하기 때문에 본 연구는 현재 한국전력계량기 및 스마트 미터기 같은 시스템에서 사업장별 필수 및 기타 전력을 정확히 구분하지 못하는 한계를 극복할 수 있는 지표로서 POR을 활용한 피크요금제를 제안하여 그림 1의 IDC, 전산실 및 통신실 유형의 사업장보다 상업건물 유형의 사업장의 전력사용을 절감하는 것을 목적으로 한다.
- 본 연구에서는 부하율을 계산하기 위해서 하루 동안의 최대전력과 평균전력을 계산하는 대신 부하율과 유사한 개념으로 i-SMART의 일별 전력소비 패턴 자료에서 최대부하값과 최소부하값을 사용하여 POR을 계산한다. 즉 고부하율 사업장은 POR이 낮을 것이고 저부하율 사업장은 POR이 높을 것이다. 예를 들어 그림 1에서 사업장별로 살펴보면 IDC, 전산실은 부하율이 높기 때문에 POR이 낮을 것이고 상업용 건물은 부하율이 낮기 때문에 POR은 높을 것이다.
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