본 논문은 이중연료 LNG-LPG 발전기의 참여로 인해 비용기반 풀(CBP, cost-based pool) 도매 전력시장 내 SMP(System Marginal Price)와 계통 운영 비용에 나타나는 감축 효과를 분석한다. 이중연료 발전기 도입에 따른 비용 절감 효과를 평가하기 위해 PLEXOS 전력시장 분석 프로그램을 사용한 시뮬레이션을 수행하였다. 이중연료 발전기는 LNG와 LPG 중 더 저렴한 연료를 유연하게 선택하고 적용할 수 있도록 모델링하였다. 분석은 과거 연료비와 미래 연료비 전망을 바탕으로 수행하였으며, 공급 및 수요 가정은 실제 성능 또는 장기 전력 수급 10차 기본계획에서 도출하였다. 그 결과, 이중연료 발전기의 시장 참여를 위해 설정한 모든 경우에서 SMP, 계통 운영 비용 및 LNG 전력 구매 비용이 감소하는 것으로 나타나, 공급자와 소비자 모두에게 이익이 증대됨을 확인하였다.

본 연구는 재생에너지 발전량이 증가함에 따라 계통에 미치는 영향을 고려하여 Transmission Use-of-System Charges(TUoS)를 산정하는 새로운 방법을 제안한다. 재생에너지에 대한 전력구매계약(Power Purchase Agreements, PPAs)의 증가로 인해 기존 전송선의 지배적인 유량 및 방향과 반대되는 역방향(counter-flows)이 발생하는 사례가 늘어나고 있다. 이러한 현상은 해당 선로들의 이용률을 낮추는 결과를 초래하였다. 그러나 이러한 고려 사항은 한국의 기존 TUoS 산정 방법에 반영되지 않았다. 따라서 본 논문은 계통에 대한 재생에너지 발전량 증가의 영향을 통합하여 TUoS를 산정하는 새로운 방법을 도입한다. 각 참여자의 전력 주입이 계통의 선로 전력 흐름에 미치는 변화량을 계산하기 위해, AC 시스템에서 Power Transfer Distribution Factor(PTDF)의 선형 특성을 활용한다. 본 논문에서 제안한 방법은 Fast Decoupled Power Flow의 선형성에 기인하여, 특히 다수의 재생에너지 PPAs가 체결되는 경우 각 선로의 전력 흐름을 간단한 행렬 계산으로 산정할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구는 IEEE 5-bus 및 14-bus 시스템을 활용하여, 각 시장 참여자가 선로 전력 흐름에 미치는 영향에 따라 시나리오를 구분하고 PPAs 계약 주체의 조합 및 물리적 거리를 고려한 시뮬레이션을 수행하였으며, 각 TUoS를 분석하였다.

이 논문은 연료 단위당 비용, 대규모 발전기의 단위 발전 비용, 수요에 의해 불연속적으로 영향을 받는 전력시장가격의 특성을 반영함으로써 전력시장가격 예측을 개선하는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서는 두 가지 새로운 기법을 제안한다. 첫 번째 기법은 라벨에 대한 특성 생성(feature generation)을 적용하고, 변환된 새로운 변수들을 예측한 뒤, 역변환(inverse transformation)을 수행한다. 이때 한계발전기의 연료 유형 또는 가격의 특성을 고려하기 위해 두 변수를 사용한다. 즉, 대표 연료 유형에 대한 연료 단위당 비용(fuel cost per unit)과, 이전 가격으로부터 커널 밀도 추정(Kernel Density Estimation, KDE)으로 계산된 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)의 최댓값에 대한 인수(argument of the maximum)이다. 두 번째 기법은 수요에 분해(decomposition)를 적용한 후, 주요 분해 특성을 적용하기 위한 특성 선택(feature selection) 과정을 수행한다. 이 과정에서 특성 선택의 성능은 gain 또는 SHapley Additive exPlanations(SHAP) 값으로 검증한다. 사례 연구(case study)에서는 두 기법 모두 모든 지표에서 향상을 보였다. 한국 전력시장에서는 각 발전기에 대한 단위 발전 비용이 월별로 계산되며, 월별 연료 비용에 따라 전력시장가격이 계단식으로 변화한다. 연료 단위당 비용을 이용한 특성 생성은 연료 비용으로 인한 월별 변동성을 제거하고 월초에 발생하는 오차를 줄임으로써 예측을 개선하였다. 그 결과 평균제곱백분율오차(Mean Squared Percentage Error, MAPE)가 3.83[%] 개선되었다. KDE로 계산된 최댓값 PDF의 인수를 이용하면, 테스트 기간 동안 불연속적인 월별 변동이 포함되지 않았음에도 예측 성능이 개선되었으며, 그 결과의 MAPE는 3.82[%]였다. 이 두 기법을 결합한 경우, MAPE가 3.49[%]였던 다른 기법들에 비해 가장 정확한 성능을 보였으며, 원래 가격의 분해된 데이터로 수행한 예측의 MAPE는 4.41[%]였다.

본 연구는 예비력 캐스케이딩(Reserve Cascading)이 전력시장 효율성에 미치는 영향을 조사하며, 특히 에너지 가격, 예비 가격, 그리고 다양한 예비력 요구조건에 의해 정의된 시나리오 전반의 총 발전비용에 초점을 둔다. 예비력 캐스케이딩은 잉여의 상위 단계 예비력을 하위 단계 수요를 충족하기 위해 재배분함으로써 발전기 계통 운영(디스패치)을 최적화하고, 추가 자원에 대한 의존도를 낮추며, 전반적인 시장 안정성을 향상시킨다. 분석 결과, 에너지 및 예비 가격은 각 시나리오의 예비력 요구조건에 따라 유의미한 변동을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 가격 변동에도 불구하고, 캐스케이딩은 모든 시나리오에서 발전기 계통 운영 필요량을 최소화하고 운영 효율을 개선함으로써 총 발전비용을 일관되게 낮출 수 있음을 보여준다. 본 연구는 캐스케이딩을 전력시장 설계에 통합하는 것이 경제적 효율성과 시장 신뢰성을 강화하기 위한 전략적 도구로서 지닌 가치를 강조한다.

본 논문은 제주 신규 전력시장에 재생에너지 사업자가 참여하기 위해 입찰 시스템을 구축할 필요가 있음을 제안한다. 재생에너지 입찰의 도입, 실시간 시장, 그리고 불균형 페널티는 위험을 초래할 수 있다. 따라서 위험을 고려하는 입찰 시스템의 수립이 필수적이다. 이를 위해 요구되는 시스템은 제주 SMP 및 발전예측 모듈, 그리고 데이어헤드 시장 입찰 전략 모듈을 포함한다. 예측 모듈은 머신러닝 또는 딥러닝을 통해 구성할 수 있으며, 데이어헤드 시장 입찰 전략 모듈은 위험을 반영하기 위해 Value at Risk에 기반하여 구성된다. 데이어헤드 시장 입찰 전략 모듈은 나머지 두 모듈의 결과를 입력으로 받아 데이어헤드 시장 입찰 금액을 결정한다. 제주 신규 전력시장에 도입될 규칙 변경은 육지(육상)로 확대될 예정이며, 이에 따라 입찰 시스템 구축을 위한 연구가 필수적이다.

재생에너지의 대규모 전력계통에 대한 높은 침투 수준은 전압 안정성 및 고조파 오염과 같은 전력 품질을 악화시킬 수 있다. 본 논문은 FACTS(Flexible AC Transmission System) 장치 중 하나인 분산 정지형 보상기(Distribution Static Compensator, D-STATCOM)가 4.16kV급 배전계통의 전력 품질에 미치는 영향을 과도 및 정상상태 분석을 통해 평가한다. D-STATCOM의 캐리어 기반 펄스 폭 변조(PWM) 제어는 PID(비례-적분-미분) 제어기를 통해 d-q 축 전류 및 전압을 제어하기 위한 d-q 축 전류 기준값을 생성한다. 전압 제어에 적용할 새로운 d-q 축 전류 기준값을 만들기 위해 Deep Deterministic Policy Gradient(DDPG) 알고리즘 기반 강화학습(RL)을 통한 새로운 제어 방법을 연구하였으며, 이는 전압 안정성과 과도 응답을 개선하고 D-STATCOM 버스에서 전류와 전압의 빠른 수렴을 도출할 수 있다. IEEE 13-bus 시스템에서의 실시간 시뮬레이션 결과, 제안된 접근법은 전압 안정성 및 과도 성능 향상을 위해 기존 제어 방법보다 D-STATCOM을 더 효과적으로 제어할 수 있음을 보여주었다.

본 논문은 이중연료 LNG-LPG 발전기의 참여로 인해 비용기반 풀(CBP, cost-based pool) 도매 전력시장 내 SMP(System Marginal Price)와 계통 운영 비용에 나타나는 감축 효과를 분석한다. 이중연료 발전기 도입에 따른 비용 절감 효과를 평가하기 위해 PLEXOS 전력시장 분석 프로그램을 사용한 시뮬레이션을 수행하였다. 이중연료 발전기는 LNG와 LPG 중 더 저렴한 연료를 유연하게 선택하고 적용할 수 있도록 모델링하였다. 분석은 과거 연료비와 미래 연료비 전망을 바탕으로 수행하였으며, 공급 및 수요 가정은 실제 성능 또는 장기 전력 수급 10차 기본계획에서 도출하였다. 그 결과, 이중연료 발전기의 시장 참여를 위해 설정한 모든 경우에서 SMP, 계통 운영 비용 및 LNG 전력 구매 비용이 감소하는 것으로 나타나, 공급자와 소비자 모두에게 이익이 증대됨을 확인하였다.

본 연구는 재생에너지 발전량이 증가함에 따라 계통에 미치는 영향을 고려하여 Transmission Use-of-System Charges(TUoS)를 산정하는 새로운 방법을 제안한다. 재생에너지에 대한 전력구매계약(Power Purchase Agreements, PPAs)의 증가로 인해 기존 전송선의 지배적인 유량 및 방향과 반대되는 역방향(counter-flows)이 발생하는 사례가 늘어나고 있다. 이러한 현상은 해당 선로들의 이용률을 낮추는 결과를 초래하였다. 그러나 이러한 고려 사항은 한국의 기존 TUoS 산정 방법에 반영되지 않았다. 따라서 본 논문은 계통에 대한 재생에너지 발전량 증가의 영향을 통합하여 TUoS를 산정하는 새로운 방법을 도입한다. 각 참여자의 전력 주입이 계통의 선로 전력 흐름에 미치는 변화량을 계산하기 위해, AC 시스템에서 Power Transfer Distribution Factor(PTDF)의 선형 특성을 활용한다. 본 논문에서 제안한 방법은 Fast Decoupled Power Flow의 선형성에 기인하여, 특히 다수의 재생에너지 PPAs가 체결되는 경우 각 선로의 전력 흐름을 간단한 행렬 계산으로 산정할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구는 IEEE 5-bus 및 14-bus 시스템을 활용하여, 각 시장 참여자가 선로 전력 흐름에 미치는 영향에 따라 시나리오를 구분하고 PPAs 계약 주체의 조합 및 물리적 거리를 고려한 시뮬레이션을 수행하였으며, 각 TUoS를 분석하였다.