2. 개인 간 전력거래 형태(전압, 선로별)별 망요금제 설계
2.2. 망요금제 모델링 모의 분석 및 시사점 도출
2.2.1. 망요금제 모델링 모의 분석 입력 데이터
모의 분석 계통은 IEEE의 13모선 계통을 기반으로 하여 총 27개의 모선과 26개 의 선로로 구성되어 있으며, 계통 내에 분산형 전원을 배치하기 위해 수정하여 이용 하였다(Chedid and Sawwas, 2019). [그림 2-6]은 모의 분석 계통의 모형도를 나 타낸다.
[그림 2-6] 망요금 모델링 모의 분석 계통 모형도
자료: 저자 작성
<표 2-5>, <표 2-6>, <표 2-7>은 모의 분석 계통의 선로 데이터, 모선 데이터, 개인 간 전력거래 데이터를 나타내며, 해당 단위는 [p.u.]이다.
Line # From Bus # To
Bus #
Line # From Bus # ToBus #
1 0 1 0.015 0.015 14 0 14 0.015 0.015
2 1 2 0.015 0.015 15 14 15 0.015 0.015
3 2 3 0.004 0.004 16 15 16 0.004 0.004
4 3 4 0.004 0.004 17 16 17 0.004 0.004
5 2 5 0.004 0.004 18 15 18 0.004 0.004
6 5 6 0.002 0.002 19 18 19 0.002 0.002
7 2 7 0.015 0.015 20 15 20 0.015 0.015
8 7 8 0.002 0.002 21 20 21 0.002 0.002
9 8 9 0.004 0.004 22 21 22 0.004 0.004
10 7 10 0.002 0.002 23 20 23 0.002 0.002
11 10 11 0.002 0.002 24 23 24 0.002 0.002
12 7 12 0.007 0.007 25 20 25 0.007 0.007
13 10 13 0.006 0.006 26 23 26 0.006 0.006
<표 2-5> 모의 분석 계통 선로 데이터
자료: 저자 작성
Bus #
Bus #
Bus #
0 0 0 9 0 0.0462 18 0.017 0.0125
1 0 0 10 0 0 19 0.023 0.0132
2 0 0 11 0.019 0.008 20 0.1155 0.066
3 0 0 12 0 0 21 0 0.0151
4 0.04 0.029 13 0 0.0086 22 0.0843 0.0462
5 0.017 0.0125 14 0 0 23 0 0
6 0.023 0.0132 15 0 0 24 0.019 0.008
7 0.1155 0.066 16 0 0 25 0 0
8 0.018 0.0151 17 0.04 0.029 26 0 0.0086
<표 2-6> 모의 분석 계통 모선 데이터
자료: 저자 작성
거래 # From Bus # To Bus #
1 11 9 0.01
2 21 23 0.008
3 13 17 0.01
4 26 15 0.005
<표 2-7> 모의 분석 계통 개인 간 전력거래 데이터
자료: 저자 작성
<표 2-8>은 각 망요금제에 추가로 요구되는 데이터를 나타낸다.
망요금제 데이터 값
DLMP 기반 망요금제 메인 계통 연계 모선의 유효전력
가격함수 () 100
Sensitivity 기반 망요금제 Utilization parameter (
) 2 Loss parameter (
) 2 Voltage level 기반 망요금제 TDPLevel 1 2
Level 2 1.5
Level 3 1
<표 2-8> 모의 분석 계통 망요금제 계산 데이터
자료: 저자 작성
2.2.2. 망요금제 모델링 모의 분석 결과
DLMP 기반 망요금제, 민감도(Sensitivity) 기반 망요금제, 전압 수준(Voltage level) 기반 망요금제에 대해 모의 분석을 수행하였으며, 동일 전압 동일 선로, 동일 전압 다른 선로, 다른 전압 및 선로의 세 가지 전력거래 형태를 가정하여 각 사례의 망요금을 분석하였다.
첫 번째 사례는 같은 전압단 하의 같은 모선 내 개인 간 전력거래이다. [그림 2-7]은 해당 거래의 상황을 나타내며, 13번 모선의 판매자와 13번 모선의 구매자가 전력거래를 이행한 경우이다.
[그림 2-7] 같은 전압단 하의 같은 모선 내 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시
자료: 저자 작성
아래의 <표 2-9>는 해당 사례에서 산출한 각 망요금의 결과를 나타낸다.
망요금제 망요금 [/p.u.]
DLMP 기반 망요금제 0
Sensitivity 기반 망요금제 0
Voltage level 기반 망요금제 0
<표 2-9> 같은 전압단 하의 같은 모선 내 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시 결과 (13 모선 사이의 망요금)
자료: 저자 작성
<표 2-9>가 나타내듯이 세 가지 망요금제하 동일 전압단 하의 동일 모선 내 개인 간 전력거래에 따른 망요금은 그 값이 모두 0이 된다. 이는 같은 모선에서 거래되는 전력은 계통에 영향을 주지 않기 때문이다.
두 번째 사례인 같은 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래이다. [그림 2-8]은 두 번째 전력거래 상황을 나타내며, 11번 모선의 판매자와 9번 모선의 구매 자가 전력거래를 이행한 경우이다.
[그림 2-8] 같은 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시
자료: 저자 작성
아래의 <표 2-10>은 두 번째의 사례에서의 계산된 망요금을 나타낸다.
망요금제 망요금 [/p.u.]
DLMP 기반 망요금제 -0.02063
Sensitivity 기반 망요금제 0.00082
Voltage level 기반 망요금제 0
<표 2-10> 같은 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시 결과 (11 → 9 모선 사이의 망요금)
자료: 저자 작성
<표 2-10>의 결과처럼, 동일 전압단 하의 서로 다른 모선 간 P2P 망요금은 0에 가까운 값을 지닌다. 이는 같은 전압단 하의 모선에서 거래되는 전력은 계통에 영향 을 적게 주기 때문이다. 주목할 점은 DLMP 기반 망요금제에 따른 망요금은 음의 값을 갖는다는 것이다. 이는 해당 전력거래가 성사될 경우 혼잡과 같은 계통 문제 해소에 기여하여 전체 계통운영 비용을 절감하는 결과를 반영하게 된다.
마지막 사례는 다른 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래이다. [그림 2-9]
는 해당 사례의 상황을 나타낸다, 12번 모선의 판매자와 20번 모선의 구매자가 전 력거래를 이행한 경우이다.
[그림 2-9] 다른 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시
자료: 저자 작성
위의 예시에서 각 망요금 계산 방법의 결과는 다음의 <표 2-11>과 같다.
망요금제 망요금 [/p.u.]
DLMP 기반 망요금제 0.98798
Sensitivity 기반 망요금제 1.02146
Voltage level 기반 망요금제 1
<표 2-11> 다른 전압단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시 결과 (12 → 20 모선 사이의 망요금)
자료: 저자 작성
<표 2-11>의 결과에서 알 수 있듯이, 세 가지 망요금제 계산 방법에서 다른 전압 단 하의 다른 모선 간 개인 간 전력거래 망요금 값은 1에 근사하게 계산되었다. 이 는 상이한 전압과 모선에서의 전력거래는 첫 번째와 두 번째의 전력거래 형태보다 더욱 많은 계통 영향을 주기 때문이다.
종합하면, DLMP 기반 망요금제, 민감도 기반 망요금제, 전압수준 기반 망요금제 모두 공통적으로 같은 지역 내의 전력거래 시 보다 유리한 망요금이 도출되고 있음 을 알 수 있다. <표 2-12>는 이러한 모의분석의 결과를 정리하여 나타낸다.
망요금제 계통 문제 고려
여부 계산 과정
복잡도 개인 간 전력거래 절차와의
지속적인 연계 망 투자비 회수가능 여부 DLMP 기반
망요금제 모든 문제 고려 상 거래절차와 반복연산 필요 불가능
Sensitivity 기반 망요금제
조류 및 손실
고려 중 거래절차와 반복연산 필요 매개변수를
조정을 통해 가능 Voltage level
기반 망요금제 고려하지 않음 하 필요 없음 TDP 조정을 통해
가능
<표 2-12> 개인 간 전력거래 망요금 계산 예시 결과 정리
자료: 저자 작성
분석 결과, 망요금의 정확성과 계산과정의 복잡성은 서로 상충(trade-off)되는 측 면이 있다. DLMP 기반 망요금제와 민감도 기반 망요금제는 반복연산 과정을 거쳐 망요금을 계산하는 반면에 계통상황을 보다 정확히 반영하여 보다 효율적인 망요금 이 도출된다. 반면에 전압 수준 기반 망요금제는 P2P와 독립적으로 망요금이 결정 되어 계산이 용이하다. DLMP 기반 망요금제로는 망 투자비 회수가 불가능한 반면, 민감도 기반 망요금제와 전압 수준 기반 망요금제는 각각 매개변수와 TDP 조정을 이용하여 투자비 회수가 가능하다.
요약하면, DLMP 기반 망요금제는 계산과정이 가장 복잡하고 투자비 회수가 불 가능하나 정확한 가격신호 전달이 가능하다. 민감도 기반 망요금제는 중간 정도의 복잡성을 지니며 가격신호의 정확성을 확보하며, 투자비 회수가 가능하다. 마지막으 로 전압수준 기반 망요금제는 계산과정이 가장 간단하며 상대적으로 덜 정확한 가 격신호를 제공하고 투자비 회수가 가능하다. 이론적으로 타당한 DLMP, 민감도 기 반 망요금제와 유사한 결과를 도출하여 지역 내 전력거래 유인을 제고하고 계산과 정이 용이하여 개인 간 거래 당사자 입장에서 수용성이 높으므로 현실적으로 도입 하기 적합한 제도로 평가할 수 있다.