Optimal power flow 예제 소개 문헌 및 풀이 코드
필자의 ‘선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화’ 시리즈 글에서는, 유효전력의 수요-공급을 고려하는 설비도입계획을 다루었다. 그러나 기 구축된 대규모 발송전시스템의 실제 운영은, 각 발전기 및 bus의 전압/ 무효전력/ 위상도 고려하는 optimal power flow (OPF) ...
Optimal system
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 10) 출력 조정 관련 제약들
에너지 전환기 이전의 전통적 발전 포트폴리오에서도, 연료비가 저렴하고 탄소 배출이 적은 원자력’만’을 쓰지 않고 석탄/ 가스(LNG)/ 중유/ 양수발전 등을 결합해 구성했다. 이는 시간별로 전기 부하가 달라지며, 전원별로 ‘부하 변동에 대응하는 출력 조정 능력’이 다르기 때문이다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 9) ‘부분’부하 관련 제약들
지난 포스팅에서는 설비의 효율과 COP(성능계수)를 상수로 가정했지만, 실제로는 부하율에 따라 효율과 COP가 달라진다. 이를테면 열병합발전기의 경우, 최대 출력(정격 출력)으로 운전할 때 비해 더 낮은 출력으로 ‘부분부하’운전 시 발전효율이 저하됨이 알려져 있다. 이를 고려하지 ...
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 8) 전기 부하와 냉/난방 부하를 동시에 고려 (섹터커플링)
이전 포스팅들에서는 전기 부하만을 다루었으나, 실제로는 냉방/난방/급탕 등 열 부하 또한 에너지 소비에서 상당한 비중을 차지한다. 따라서 ‘전기와 열을 모두’ 공급하는 분산형 에너지시스템의 최적 구성 및 스케줄을 도출할 수 있어야 한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 7) 공동주택의 ‘누진제’ 전기요금 (단일계약) 수식
이전에 건물 내 태양광/배터리 설치 시의 최적 용량/스케줄 도출에 대해 설명했는데, 이는 ‘시간별 요금제를 적용받는 일반용 건물’에 대한 내용이었다. 그런데 주택에서는, ‘누진제’라 불리는, 전기를 많이 쓰면 단가가 올라가 요금이 급증하는 요금 체계를 적용한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 6) 정수 (integer) 변수 도입으로 현실 설명력 증대
지금까지의 선형계획 관련 포스팅들에서는, 모든 변수들을 ‘음이 아닌 실수’ 라고 가정했다. 그러나, 만약 규격 용량이 정해진 발전기를 도입한다면, ‘이 발전기를 3.5대 도입하는 것이 최적이다’ 라고 보고하는 것은 비현실적이다. 발전기 대수는 3대 또는 4대이기 때문이다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 5) 태양광과 배터리의 ‘용량’ 결정: 코드, 결과, 투자회수기간 및 절감량 계산
지난 포스팅에 이어, 분산에너지시스템 설비의 ‘용량’을 경제성 기반으로 결정하는 문제를 설명한다. 이번에는 지난 포스팅의 내용에 대한 코드, 결과 예시, 그리고 투자회수기간과 전기/ 전기요금/ 탄소 절감량 계산 방법을 설명한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 4) 태양광과 배터리의 ‘용량’ 결정: 목적함수 (‘현재가치’ 비용) 및 수식
지난 포스팅에서는 ‘주어진 용량의’ 배터리가 건물에 설치된 경우의 스케줄링을 설명했다. 그런데, 실제 상황에서는 배터리의 ‘용량’도 경제성을 고려해 결정해야 할 것이다. 그래서 이번 포스팅에서는 용량까지 결정하는 문제를 설명한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 3) 배터리의 충/방전 스케줄 결정: Python 코드 및 결과
이번 포스팅에서는, 건물 내 배터리 최적 스케줄 도출 문제를 선형계획법 (Linear Programming) 을 이용해서 풀어본다. Python에서 무료로 쓸 수 있는 cvxopt 패키지의 glpk 모듈로 문제를 풀 것이며, 문제를 코딩하는 방법을 상세히 설명한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 2) 배터리의 충/방전 스케줄 결정: 수식
이제 본격적으로, 분산형 에너지시스템 도입의 경제적 안 도출을 위한 수학적 최적화 문제 구성을 알아보기로 한다.
선형계획법 기반 분산에너지시스템 최적화 - 1) 경제성을 고려한 시스템 구성 도출 (시간별 자료 기반)
우리의 일상 생활에서 전기와 냉/난방 ‘에너지’는 떼어 놓을 수 없는 요소가 되었다. 또한 산업 현장에서도 전기와 고온의 열 ‘에너지’는 제품 생산에 필요하다. 버스/ 지하철/ 비행기 등 운송 수단도 연료 혹은 전기 ‘에너지’를 주입해야 움직인다. 이렇듯 에너지는 다양한 방식으로 ...