전력시장 수요반응 가격결정을 위한 가격탄력도 기반 에너지 스케줄링 모형

Abstract

In future power grid, the informations about the power supply and demand will be scattered instantly. This is the same as that applied to web2.0 on World wide web. Future power grid is flexible open platform that suppliers and buyers can switch their positions. Solar panels, wind turbines generate power around and about. So it can be called as 'Peer to peer energy' or 'Energy 2.0.' The Demand Response(DR) pricing in traditional perfect competition market is meant to set the price to maximize provider's profit as a reaction to consumer's demands. By contrast, we aim to solving two problems – setting preemptive power demand coordination and appropriate level of pricing - in electricity market. Therefore it is important to determine the level of strategic price that can relieve the energy Peak and figure out the accurate demands. Energy Consumption Scheduling(ECS) is a mechanism of demand readjustment through pricing and involving a function of price.This paper suggests Elasticity Energy Consumption Scheduling(EECS), a price function containing the price elasticity of comsumer in energy market. EECS is efficient price calculation algorithm because it calculates based on consumers' attitude to price change as well as historic data of demands. EECS is a price function related to individual price elasticity and proposes different energy price to participants. Price elasticity means the variation in demands. As electricity price go too high to consumers' acceptable range, consumer will cancel the reservations through ECS system. So Energy Peak get down to average loads, make power grid stable. In addition, the simulation calculates the load and electricity price by comparing and analyzing the existing model TECS(Trust based Energy Consumption Scheduling). EECS was analyzed as excellent in PAR(Peak-to-Average Ratio) value which means a peak distribution of the power consumption. Compared with the value of Total Price, EECS's is cheap than TECS's. New pricing model based on Elasticity will contribute to the improvement of the sustainability of energy.

전통적 완전경쟁시장에서 수요반응가격이란 공급에 대한 수요를 파악하고, 그 반응으로 공급자 이익 극대화를 위한 가격설정을 의미한다. 이에 비해 전력시장 의 수요반응 가격결정은 적정한 크기의 가격결정과 선제적 전력수요조절이라는 두 가지 관점을 지향한다. 따라서 수요반응 전력가격은 수요량을 정확하게 파악 하는 문제와 수요를 조절할 수 있는 가격의 전략적 수준을 결정하는 것이 중요 하다. 본 연구에서는 전력수요량을 파악하고 수요 재조정의 메커니즘으로 '에너 지소비 스케줄링(ECS)'을, 전략적 가격결정에 대해 '탄력도기반 가격함수'를 제안한다. 전력가격의 결정은 정보기술을 활용하여 수요를 실시간으로 수집하고, 전략적 가격을 결정․제시하며 안정적이고 효율적인 전력망의 운영을 목적으로 한다. 이 것은 시장전체의 효용 측면에서 공급자의 전력판매에 따른 수익보다 전력망 수 요조절의 실패(Black out)가 미치는 손해가 더 크기 때문이다. 에너지시장은 기존 '공급-수요 구분이 명확한 단방향․정태적 시장'에서 '공급-수요 구분이 불분 명한 쌍방향․동태적 시장'으로 진화하고 있다. 이러한 변화에 있어 가장 중요한 메커니즘이 공급-소비 가격결정에 관한 것이다. 미래 전력시장의 공급과 수요에 관한 실시간 정보를 활용한 실시간변동가격(RTP)제도를 통해 폭증하는 전력수요를 억제하여 전력수요 피크를 낮추고, 발전시설 건설에 따른 막대한 비용을 절감하 는 합리적 소비를 실현한다. 즉, 전력사용이 급증하는 시간대에 평상시보다 높은 단위 전력량 당 단가를 책정하고 이를 사전에 사용자에게 실시간으로 고지함으 로써 전력사용을 분산시켜 전력발전 및 송․배전 계통에 안정적인 운영을 유지할 수 있다. 본 연구에서는 수요반응 전력가격 결정에 참여자(소비자) 가격탄력도를 포함하는 가격함수를 제시하고, 기존 연구 결과와 비교분석함으로써 가격산출 알고리즘의 효율성을 검증하였다. 가격변화량 대비 수요변화량을 의미하는 가격탄력도는 과 거의 자료를 기반으로 계산되므로 선 변동가격 제시-수요량 변화를 추구하는 전 력시장의 특성을 반영하기 위해 헤도닉 기법을 적용하였다. 헤도닉 기법은 여러 속성으로부터 기댓값을 산출하는데 유용하다. 이 모형은 실시간 작업예약정보에 대해 기준가격과 개별 가격탄력도에 기초한 시간대 별/사용자 별 차별화된 가격을 제시함으로써, 전력소비 스케줄이 누적되도록 하여 차등적으로 단가를 적용함으 로써 나중에 입력되는 작업에 보다 높은 가격을 제시하도록 하였다. 또한 시뮬레 이션을 통해 가격함수에 의한 부하량과 제시가격을 산출하고, 기존 모형과 비교 분석한 결과, 전력피크 분산을 의미하는 PAR값과 총 전력가격에서 우수한 것으 로 분석되었다. 전력가격에 대한 소비자의 반응을 반영하는 새로운 가격결정 은 에너지시장의 지속가능성(Sustainability)1) 제고에 기여할 것이다.