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한강수계 발전용댐 장기 운영계획 수립을 위한 최적화 모형 구축
Development of Optimization Model for Long-term Operation Planning of the Hydropower Reservoirs in Han River Basin 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.21 no.spc, 2019년, pp.69 - 79  

이은경 (아주대학교 건설교통공학과) ,  지정원 (아주대학교 건설시스템공학과) ,  이재응 (아주대학교 건설교통공학과)

초록
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우리나라는 60% 이상이 산간지형에 해당하며 수십 년 전부터 이러한 특성을 이용하여 수력발전소를 다수 건설하고 친환경적인 에너지를 생산해왔다. 수력발전은 급변하는 에너지 수급에 대처할 수 있고 낙차를 이용하여 친환경적으로 에너지를 생산한다는 장점이 있으나 댐 설립시 입지 조건에 의해 불가피하게 환경을 훼손해야 하는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 기존 발전용댐들의 장기 운영계획을 수립하고자 월별 발전량을 최대화하는 최적 저수지 운영 모형을 개발하였다. 댐 운영 모형은 자원 최적화 분야에서 널리 이용되는 선형계획법을 기반으로 월단위로 1년 운영계획을 수립할 수 있는 형태로 구축하였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건 모두 선형식으로 이루어져야 하지만 발전량 산정식은 비선형식이기 때문에 Taylor Expansion 기법을 활용하여 선형화하였다. 개발된 모형을 검토하기 위해 한강수계에 위치하는 5개 발전용댐을 대상으로2009~2018년의 실적자료와 댐 운영 모형의 결과를 비교, 분석하였다. 결과적으로 발전용댐들의 총 최적 발전량은 총 실적 발전량보다 약 10~37% 정도 향상된 결과를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In Korea, more than 60% of the whole lands are mountainous area. Since many decades ago, hydroelectric power plants have been constructed and eco-friendly energy has been produced. Hydropower can cope with the rapidly changing energy supply and demand, and produce eco-friendly energy. However, when ...

주제어

#발전용댐   #선형계획법   #장기 댐 운영 모형   #한강수계  

표/그림 (14)

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수자원장기종합계획은 2000년을 기점으로 어떻게 초점이 변화하였는가? 그러나 수력발전량을 증가시키기 위해 댐을 추가적으로 건설한다는 것은 환경적인 문제가 대두되어 지양되고 있는 실정이다. 수자원장기종합계획(2016) 을 통해서도 알 수 있듯이 2000년대 이전에는 다목적댐을 개발하고 안정적인 물 공급을 위한 치수 사업 위주로 이루어졌다면 2000년대 이후부터는 물을 깨끗하게 보존하고 효율적으로 활용하는 방안에 초점이 맞춰져 있음을 확인할 수 있다.
선형계획법을 이용한 저수지 운영 최적화에 관한 연구로 국내에서 선행된 연구들은 어떤 것들이 있나? 국내에서도 선형계획법을 이용한 저수지 운영 최적화에 관한 연구들이 다수 수행되었다. 유주환(1999)은 한강수계 저수지 시스템이 수력발전을 통하여 하류에 용수를 공급하고 있다는 점을 고려하였다. 수력발전 최대화를 목적으로 두고 용수공급을 기본적으로 충족하는 제약조건을 반영한 선형추적(Linear Tracking) 을 모형화하고 최적 제어율을 유도하여 적용하고 저수지 조작을 수행하였다. 그 결과 2001년 용수공급을 충족시키고 저수지 시스템의 총 발전량의 30% 증가한 것을 확인하였다. 김완희 (2009)는 충주댐 용수공급량을 최대화는 방안을 모색하기 위해 선형계획법을 이용하여 갈수기 용수공급을 평가하고 최적 용수 공급 방안을 검토하였다. 1993년부터 1996년까지 선형계획법이 적용된 모형을 이용하여 충주댐의 연간 총 용수공급 가능량을 최적화하여 분석한 결과, 저류량을 최대화하는 목적함수로 설정하여 해석하는 것이 저류량 확보 측면에서나 용수공급량 적정공급 측면에서 유용한 방법임을 확인하였다.
수력발전의 장단점은 무엇인가? 우리나라는 60% 이상이 산간지형에 해당하며 수십 년 전부터 이러한 특성을 이용하여 수력발전소를 다수 건설하고 친환경적인 에너지를 생산해왔다. 수력발전은 급변하는 에너지 수급에 대처할 수 있고 낙차를 이용하여 친환경적으로 에너지를 생산한다는 장점이 있으나 댐 설립시 입지 조건에 의해 불가피하게 환경을 훼손해야 하는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 기존 발전용댐들의 장기 운영계획을 수립하고자 월별 발전량을 최대화하는 최적 저수지 운영 모형을 개발하였다.
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참고문헌 (10)

  1. Belsnes, MM, Wolfgang, O, Follestad, T, and Asagard, EK (2015). Applying successive linear programming for stochastic short-term hydropower optimization, Electric Power System Research, 130, pp. 167-180. [DOI: 10.1016/j.epsr.2015.08.020] 

  2. Borghetti, A, D'Ambrosio, C, Lodi, A, and Martello, S (2008). An MILP approach for short-term hydro scheduling and unit commitment with head-dependent reservoir, IEEE Transactions on power system, 23(3), pp. 1115-1124. [DOI: 10.1109/TPWRS.2008.926704] 

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  3. Bosona, TG, and Gebresenbet, G. (2010). Modeling hydropower plant system to improve its reservoir operation, International Journal of Water Resources and Environmental Engineering, Vol. 2(4), pp. 87-94. 

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  9. Salami, AW, and Sule, BF (2012). Optimal water management modeling for hydropower System on River niger in Nigeria, Annuals of Faculty of Engineering Hunedoara - International Journal of Engineering, 3, pp. 185-192. 

  10. Yoo, JH, Kim, JH, and Jung, KS (1999). Application of linear tracking to the multi-reservoirs system operation in Han River for hydro-power maximization, J. of Korea Water Resources Association, 32(5), pp. 579-591. [Korean Literature] 

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