KR101146911B1 - 분산전원이 포함된 전력수급계획 산정장치 및 그 방법 - Google Patents

분산전원이 포함된 전력수급계획 산정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

전력수급계획 산정장치 및 그 산정방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전력수급계획 산정장치는, 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하여 저장하는 단계별 구성 저장부; 기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산하는 기존설비 계산부; 기존설비 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산하는 판매전력량 계산부; 판매전력량 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행하는 의사결정부; 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 시나리오별 신설설비, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 시나리오별 오염물질 배출량, 시나리오별 소매비용, 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산하는 시나리오 해석부; 및 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화하는 최적화 해석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분산전원이 포함된 전력수급계획 산정장치 및 그 방법{Electricity Supply and Demand Plan Computation Apparatus including Distributed Generations and Method therefor}
본 발명은 분산전원이 포함된 전력수급계획 산정장치 및 그 산정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력수급계획 및 분산형전원의 기본특성을 고려하여 분산형 전원의 특성을 반영한 전력수급계획 산정장치 및 그 산정방법에 관한 것이다.
전력수급계획의 기본적인 목표는 공급신뢰도를 충족해야 한다는 제약조건하에서 매년도 투자비 및 운전비의 현재가치의 합인 목적함수를 최소화하는 전원설비(plant mix)를 찾아내는 것이다. 발전설비는 한 번 건설되면 20 ~ 50년간 운전되고, 한 해의 설비구성은 그 이후의 설비구성에 영향을 미치기 때문에 한 연도의 설비구성을 최적으로 구성한다고 해서 전체 계획기간에 있어서도 최적이라고는 할 수 없다. 따라서 전원개발계획의 문제는 연도간의 설비구성이 상호 관련되는 동태적인 특성을 갖는다.
최적의 전원구성이란 전통적 의미에 있어서는 전력수요를 충족시킴에 있어 전력설비투자에 관련된 총비용(연도별 투자비 및 운전비의 현재가치의 합계)이 최소로 되는 연도별 설비구성을 뜻한다. 따라서 계통의 규모, 최대수요, 수요의 형태, 설비구성의 특성에 따라 연도별 최적설비구성은 달라지게 된다.
과거에는 전원개발계획은 중앙집중형 전원(CG ; Centralized Generation)을 위주로 계획을 세웠으나 앞으로는 분산형 전원(DG ; Distributed Generation)의 도입이 활성화되고 있는 시점에서 계획의 수립방법에는 분산형 전원의 특성에 대해서 적절한 평가 및 반영이 합리적으로 구성되어야 한다. 즉, 과거와 같이 발전 설비계획시 공급 측면인 발전부문만을 별개로 분석하는 것이 아니라 전력시스템을 구성하는 발전, 송배전, 수용가판매 부문을 총체적으로 반영해야 할 필요성이 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 창안된 것으로서, 전력수급계획 및 분산형전원의 기본특성을 고려하여 분산형 전원의 특성을 반영한 전력수급계획 산정장치 및 그 산정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획 산정장치는, 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하여 저장하는 단계별 구성 저장부; 기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산하는 기존설비 계산부; 기존설비 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산하는 판매전력량 계산부; 판매전력량 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행하는 의사결정부; 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 시나리오별 신설설비, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 시나리오별 오염물질 배출량, 시나리오별 소매비용, 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산하는 시나리오 해석부; 및 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 상기 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화하는 최적화 해석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
단계별 구성 저장부는, 기존설비의 구축단계, 부하의 구축단계, 미래년도의 판매전력량 부족분 산정단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 기존 및 신설 설비용량의 오염물질 배출량 계산단계, 기존 및 신설 설비용량의 타당성 검토단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지별 소매비용 계산단계, 및 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과 도출단계를 구성하여 저장할 수 있다.
시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충적시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석될 수 있다.
설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획 산정방법은, 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하는 구성단계; 기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산하는 기존설비 계산단계; 기존설비 계산단계에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산하는 판매전력량 계산단계; 판매전력량 계산단계에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행하는 의사결정단계; 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 시나리오별 신설설비, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 시나리오별 오염물질 배출량, 시나리오별 소매비용, 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산하는 시나리오 해석단계; 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화하는 최적화 해석단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구성단계는, 기존설비의 구축단계, 부하의 구축단계, 미래년도의 판매전력량 부족분 산정단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 기존 및 신설 설비용량의 오염물질 배출량 계산단계, 기존 및 신설 설비용량의 타당성 검토단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지별 소매비용 계산단계, 및 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과 도출단계를 포함할 수 있다.
시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충적시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석될 수 있다.
설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력수급계획 및 분산형전원의 기본특성을 고려하여 분산형 전원의 특성을 반영한 전력수급계획을 산정할 수 있게 된다.
도 1은 전력수급계획의 전체 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획의 산정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 폐지를 고려한 기존설비의 설비용량의 산정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 폐지를 고려한 기존설비의 발전량 계산을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 미래년도의 판매전력량 부족분 산정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 판매전력량 부족분에 대한 신설설비의 DG 담당에너지 비율구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 전원종별 신설설비가 담당해야 할 발전량 계산을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 신설설비가 담당해야 할 설비용량 산정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 기존 및 신설 유효발전용량의 도출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 10은 최대부하의 검토를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 발전설비 건설비를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 12는 운전유지비를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13은 연료비를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 14는 동적 계획법의 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 동적 계획법상 각 노드에서의 최소비용을 나타낸 도면이다.
도 16은 동적 계획법의 문제의 제1 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 동적 계획법의 문제의 제2 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 동적 계획법의 문제의 제3 예를 나타낸 도면이다.
도 19는 동적 계획법의 문제의 제4 예를 나타낸 도면이다.
도 20은 동적 계획법의 최적경로 결과를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획 산정방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
도 1은 전력수급계획의 전체 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기준년도의 부하는 미래년도로 갈수록 증가하는 추세로 나타난다. 부하가 늘어날 때 기존설비의 예비율이 높을 때는 이를 대비할 수 있으나 기존설비는 미래년도로 갈수록 설비의 노후화 및 기타 제반사항에 의해서 폐지해야 하는 설비가 발생하므로 기존설비로 담당할 수 없는 부하량이(부족전력량) 발생한다.
이러한 부족전력량을 담당하기 위해서는 신설설비를 건설해야 하며 신설설비를 건설시는 가능설비조합 중에서 가장 최적인 설비를 도출해야 한다. 즉, 가능설비조합을 결정하기 위해서는 먼저 폐지를 고려한 기존설비에서 건설이 확정이 된 확정설비를 더한 후 나머지 부족설비에 대하여 가능후보설비를 여러 가지 조합으로 구성하는 것이다. 이러한 여러 가지 가능설비조합 중에서 예비율제약 내를 만족시키는 가능설비조합 중에서 목적함수가 가장 적은 가능설비조합을 도출하는 것이 전력수급계획의 신설설비의 구축방법이다.
우리나라는 증가하는 전력수요에 안정적인 전력을 공급하기 위해 중앙집중형 전원을 위주로 하는 전력수급기본계획과 장기송전망 확충계획을 수립하였다. 그러나 수도권의 부하는 계속 증가하며 이에 따른 수급불균형으로 예비력은 저하되므로 다시 대형발전소를 건설하여 수급의 균형을 맞추어주면 북상조류에 의한 송전혼잡이 발생하고 이를 해결하기 위해 송전망을 건설하면 계통손실이 증대되는 결과가 도래된다. 그러므로 근래에 전력분야에서도 Smart Grid와 DC배전기술의 혁신적 발전과 분산형 전원의 활성화에 따라 전력계통의 형성 추세가 급변하고 있는 실정이다. 이에 따라 전력계통에서는 분산형 전원에 의한 발전소 건설회피, 송전망 건설회피, 송전손실경감 및 CO2 저감과 같은 전력계통에의 편익이 발생하게 될 것으로 예상된다.
중앙집중형 전원과 대별되는 분산형 전원의 특성으로는 소규모이므로 건설기간이 비교적 짧아 변화하는 전력수요에 유용성 있게 대응할 수 있으며, 수요지 근방에 위치하여 송배전손실이 거의 없고 송배전설비 건설을 회피할 수 있다. 또한 고효율 열병합발전 및 신재생에너지의 경우 에너지사용 절감 및 환경오염 배출량을 저감할 수 있다. 우리나라의 경우 분산전원 대부분의 기술들이 중앙집중형 전원에 비하여 발전원가로만 본다면 경제성이 많이 뒤쳐지고 있으나 이는 향후 기술개발이 이루어지면 설비비가 많이 낮아질 수 있을 것으로 예측된다. 또한 발전특성상 풍력과 태양광 등 자연에너지를 이용하는 발전형태의 경우 공급이 필요한 시점에 필요한 크기만큼의 발전을 할 수 없으므로 순시적으로 변하는 부하변동에 효과적으로 기여할 수 없는 단점이 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획의 산정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력수급계획의 산정장치(100)는 단계별 구성 저장부(110), 기존설비 계산부(120), 판매전력량 계산부(130), 의사 결정부(140), 시나리오 해석부(150) 및 최적화 해석부(160)를 포함한다.
단계별 구성 저장부(110)는 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하여 저장한다. 분산형 전원의 특성이 반영된 전력수급계획의 단계별 구성은 다음과 같다.
● 단계 1 : 기존설비의 구축
단계 1-1 : 폐지를 고려한 기존설비의 설비용량[MW]
도 3에 도시한 바와 같이, 고려대상기간 동안 각 년도의 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량[MW]을 산정한다.
단계 1-2 : 폐지를 고려한 기존설비의 발전량계산[MWh]
도 4에 도시한 바와 같이, 고려대상기간 동안 각 년도의 설비이용률을 이용하여 발전용량에 따른 발전량[MWh]을 계산한다.
● 단계 2 : 부하의 구축
단계 2-1 : 기준년도의 최대부하크기 및 판매전력량[MW], [MWh]
기준년도의 최대부하를 입력[MW]하고 "단계 1-1"의 기존설비 발전용량과의 예비율을 비교검토하며, "단계 1-2"의 발전량에서 기준년도에 대해서만 CG는 평균송배전 손실율을 고려하고 DG는 송배전손실율이 없도록 구성하여 판매전력량[MWh]을 도출한다.
단계 2-2 : 미래년도의 최대부하크기 및 판매전력량[MW], [MWh]
피크 성장률[%]와 수요 증가율[%]를 입력하여 이로부터 기준년도 대비 미래년도의 최대부하 및 판매전력량 증가량을 도출
● 단계 3 : 미래년도의 판매전력량 부족분 산정
단계 3-1 : 폐지를 고려한 기존설비 판매전력량을 제외하여 판매전력량 부족분 산정[MWh]
도 5에 도시한 바와 같이, "단계 2-2"의 미래년도의 판매전력량에서 기존설비가 담당하는 폐지를 고려한 기존설비의 판매전력량[MWh]을 제외하고 신설설비중 이미 확정된 설비에 대해서 판매전력량[MWh]을 추가적으로 제외함으로서 미래년도의 판매전력량 부족분[MWh]을 계산한다.
단계 3-2 : 확정설비의 판매전력량을 계산하여 판매전력량부족분에 추가로 제외[MWh]
● 단계 4 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축
단계 4-1 : 판매전력량 부족분에 대한 신설설비의 DG 담당에너지 비율구성[%]
도 6에 도시한 바와 같이, 기준년도 및 미래년도의 전체 판매전력량 중 DG 담당 % 계산하며, 이때 해석년도 판매전력량 부족분 중 DG가 담당하는 %는 의사결정에 따른다. 단, DG 담당에너지 비율은 여러 가지 DG담당 시나리오를 구성하도록 하여 CG 및 DG의 담당 에너지 조합을 구성한다.
단계 4-2 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 전원종별 신설설비가 담당해야할 발전량 계산[MWh]
도 7에 도시한 바와 같이, "단계 4-1"의 CG 및 DG의 담당 판매전력량 부족분으로부터 의사결정(Future Growth Determination)에 의해 CG와 DG를 Technology별로 담당에너지량이 결정되면 CG는 평균송배전 손실율을 고려하고 DG는 송배전손실율이 없도록 구성하여 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 전원종별 신설설비가 담당해야할 발전량[MWh]을 산정한다.
단계 4-3 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 신설설비가 담당해야할 설비용량산정[MW]
도 8에 도시한 바와 같이, "단계 4-2"의 전원종별 신설설비가 담당해야할 발전량[MWh]에서 신설설비의 설비이용률을 고려하여 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 신설설비가 담당해야할 설비용량[MW]을 계산한다.
● 단계 5 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 기존+신설설비용량의 오염물질 배출량계산[Ton]
"단계 1-2"의 폐지를 고려한 기존설비의 각 년도 발전량[MWh]과 "단계 4-2"의 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 전원종별 신설설비가 담당해야할 발전량[MWh]으로부터 기존설비 및 신설설비의 CO2배출량, NOx배출량, SOx 배출량, PM10 배출량을 계산한다.
● 단계 6 : 기존+신설설비용량의 타당성 검토(CG 및 DG의 담당 에너지 조합별)
단계 6-1 : 유효발전용량(기존+신설) 도출
도 9에 도시한 바와 같이, 건설되는 설비용량은 "단계 1-1"의 기존설비용량과 "단계 4-3"의 CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 설비용량으로 구성되나, 실제로 가장 중요한 부분은 계통에 가장 큰 영향을 미치는 요소가 피크부하가 발생하였을 때 발전설비가 얼마나 기여하는데 달려 있다.
CG 설비용량의 경우 Peak T&D losses(첨두부하 시 송전손실)에 영향을 받으며, DG 설비용량의 경우 DG Peak Deliverability Penalty(첨두부하 시 계통부하를 담당하지 못하는 DG Capacity의 %)에 의해 첨두부하에 기여율이 낮은 경우가 발생하므로 이를 고려한 부분을 유효 발전용량이라 한다.
단계 6-2 : 최대부하 검토
도 10에 도시한 바와 같이, 미래년도의 "단계 6-1"에 의한 유효발전용량은 최대부하를 만족하지 못하는 경우가 발생할 수도 있다. 따라서 이를 검토하고 추가적으로 필요한 발전용량을 고려하여야 한다.
단계 6-3 : 예비율제약 검토
"단계 6-1"에 의해 CG 및 DG의 기존+신설 설비용량이 구성되고 CG 및 DG의 담당 에너지 조합이 예비율 제약을 만족시키지 않는 설비는 신뢰성 측면에서 문제를 야기할 수 있으므로 예비율제약을 만족시키지 못하는 경우는 CG 및 DG의 담당 에너지 조합은 제외시켜야 할 필요성이 있다.
● 단계 7 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합별 소매비용 계산[원/kWh]
전력소매요금 원가란 전력계통의 발전부문, 송배전부문을 총체적으로 전력수요자에게 1[kWh]를 공급하는데 발생하는 필요비용의 원가로써 각 부문의 이윤은 고려하지 않은 비용을 말한다. 전력소매요금 원가 구성요소는 발전부문의 발전소 건설비, 연료비, 운전유지비와 송배전부문의 송배전설비 건설비, 유지보수비, 그리고 최근에 두각 되고 있는 대기환경 규제를 대응하기 위한 환경비용으로 구성되어 있다.
Figure 112010078978105-pat00001
단계 7-1 : 발전설비 건설비
발전설비의 건설투자비는 신설설비용량[kW]에 건설비 단가[원/kW]를 곱하고 기준년도를 기준으로 물가상승률을 고려하여 건설투자비의 미래가치를 산정하였으며, 이의 과정은 식 2와 같이 정식화된다.
Figure 112010078978105-pat00002
발전설비의 건설투자비를 미래가치화한 비용에 대해서 전력소매요금에 적용한 발전설비 건설비는 매년도 분할하여 갚아 나가는 연간 고정부담금액을 산정하여 적용하였다. 발전설비 건설투자비의 연간 고정부담금액을 산정하기 위해서 미래가치화한 발전설비 건설투자비는 도 11에 나타낸 바와 같이, 융자상환기간과 이자율을 적용하여 분할상환금액으로 계산하였으며, 이를 정식화하면 식 3과 같다.
Figure 112010078978105-pat00003
단계 7-2 : 송배전설비 건설비
신규발전설비계획에 대해서 송배전설비의 건설투자비를 미래가치화 하는 것은 식 4와 같이 산정하였으며, 건설비 원금에 대해서 분할상환금액으로 계산하여 송배전설비 건설비의 연간 고정부담금을 산정하는 부분은 식 5과 같이 표현된다.
Figure 112010078978105-pat00004
Figure 112010078978105-pat00005
단계 7-3 : 운전유지비
운전유지비는 발전소를 운영하는데 소요되는 비용 중 연료비를 제외한 모든 비용을 말하는 것으로써 인건비를 비롯하여 소모품 및 장비, 외부지원 서비스, 감속재 및 냉각제 보충분, 사고보험 등에 소요되는 직접/간접비용이 모두 포함된다. 본 발명의 실시예에서 발전설비의 운전유지비는 한국전력공사에서 발전원가를 산정할 때 적용하는 설비용량[MW]에 대한 고정비만을 반영하였다. 도 12는 목표연도 신설설비 운전유지비에 대해서 미래가치화 하는 개념을 나타낸 것이다.
목표연도 신설설비(기준년도부터 목표연도까지 신설된 총 설비를 말함)에 대해서 물가상승률이 반영된 운전유지비 단가를 적용하여 미래가치화된 총 운전유지비를 산정하는 부분은 식 6과 같이 정식화된다.
Figure 112010078978105-pat00006
단계 7-4 : 연료비
연료비는 발전설비의 운영에 따른 발전량에 따라서 소비되는 변동비로써 신설설비계획의 발전량에 대한 연료비를 변동률을 적용하여 미래가치화한 비용을 적용하였다. 이를 산정하기 위해서 발전량에 전원종별 열소비율을 적용하여 단위 열량당 연료비 단가를 적용하여 연료비 원가를 계산하였고, 기준년도로부터 실제로 설비가 운영된 년도까지의 연료비 증감률을 적용하여 목표연도 연료비를 미래가치화환 비용을 적용한다.
도 13은 목표연도 신설설비 연료비의 미래가치화한 비용을 산정하는 개념도를 나타낸 것이다. 연료비는 발전설비 및 송배전설비의 건설비와는 달리 목표연도에 건설되는 설비와 그 이전에 건설한 설비의 발전량을 포함하여 물가상승률을 고려한다.
목표연도 신설설비(기준년도부터 목표연도까지 신설된 총 설비를 말함)의 연료비를 산정하여 현재가치화 하는 과정은 식 7과 같이 표현된다.
Figure 112010078978105-pat00007
단계 7-5 : 환경비
환경비를 산정하기위해서 먼저 신설설비계획에 따른 전원종별 이산화탄소배출량을 산정하였다. 신설설비의 발전량에 대해서 전원종별 열소비율과 이산화탄소 배출계수를 적용하여 이산화탄소배출량을 산정하였으며, 식 8과 같이 정식화된다.
Figure 112010078978105-pat00008
여기에 목표연도에 Target Emission은 식 9와 같이 도출한다.
Figure 112010078978105-pat00009
신설설비의 이산화탄소배출량에 대해서 배출비용을 곱하여 전력소매요금에 적용되는 환경비를 계산한다.
Figure 112010078978105-pat00010
● 단계 8 : CG 및 DG의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과도출
"단계 7"에서 계산된 CG 및 DG의 담당 에너지 조합 중 전력소매요금원가가 가장 작은 조합의 결과를 최적 신설전원 결과로 도출한다(신설 CG전원, 신설 DG전원).
다시 도 2를 참조하면, 기존설비 계산부(120)는 기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산한다.
폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량[MW]는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00011
발전용량에 따른 발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00012
신설 확정설비의 해당년도 발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00013
신설 확정설비용량에 따른 발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00014
판매전력량 계산부((130)는 기존설비 계산부(120)에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산한다.
판매전력량[MWh]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00015
또한, 판매전력량 부족분[MWh]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00016
단, 미최적화의 경우 판매전력량부족분을 산정할 때 기존설비 판매전력량과 같은 방법으로 확정설비 판매전력량을 추가로 계산하여 기존설비판매전력량과 함께 빼준다.
의사결정부(140)는 판매전력량 계산부(130)에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행한다.
시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원(CG) 및 분산형 전원(DG)의 산출은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00017
또한, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원(CG) 및 분산형 전원(DG)의 산출은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00018
시나리오 해석부(150)는 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 시나리오별 신설설비, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 시나리오별 오염물질 배출량, 시나리오별 소매비용, 시나리오별 투자비용 중 적어도 하나를 계산한다.
시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충족시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석할 수 있다.
판매전력량 부족분의 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00019
판매전력량 부족분의 종별 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00020
안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00021
최대부하 유효발전용량[MW]를 충족시키기 위한 설비용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00022
이때, 최대부하는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00023
또한, 추가적으로 필요한 발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00024
또한, 추가적으로 필요한 종별 발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00025
피크까지 고려한 신설설비용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00026
시나리오별 총 겉보기 발전용량[MW]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00027
또한, 시나리오별 총 발전량[MW]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00028
시나리오별 총 겉보기 발전용량의 전원구성비[%]는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00029
시나리오별 총 발전량의 전원구성비[%]는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00030
시나리오별 오염물질 배출량의 경우, 신설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00031
또한, 기설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00032
시나리오별 소매비용(Real Cost)은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00033
여기서, O&M of New Capacity Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00034
또한, Fuel Cost는 다음가 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00035
또한, Capital Amortization & Profit on New Capacity Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00036
Figure 112010078978105-pat00037
T&D Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00038
Figure 112010078978105-pat00039
CO2 Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00040
시나리오별 투자비용은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00041
최적화 해석부(160)는 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화한다.
여기서, 설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석할 수 있다.
판매전력량 부족분의 하한 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00042
판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00043
최소 및 최대 담당발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00044
Figure 112010078978105-pat00045
표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한 대수는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00046
설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량은 예비율 제약을 고려한 설비가능 조합구성, 설비가능 조합별 종별 발전용량, 설비가능 조합별 종별 담당발전량, 설비가능 조합별 종별 판매전력량, 설비가능 조합별 판매전력량 부족분을 만족시키는 종별 증감 발전량, 설비가능 조합별 판매전력량 부족분을 만족시키는 설비이용률이 고려된 종별 담당발전량, 설비가능 조합별 유효발전용량에 기초하여 계산될 수 있다.
예비율 제약을 고려한 설비가능 조합구성은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00047
Figure 112010078978105-pat00048
Figure 112010078978105-pat00049
또한, 설비가능 조합별 종별 담당발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00050
또한, 설비가능 조합별 종별 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00051
또한, 설비가능 조합별 종별 판매전력량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00052
또한, 설비가능 조합별 판매전력량 부족분을 만족시키는 종별 증감 발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00053
또한, 설비가능 조합별 판매전력량 부족분을 만족시키는 설비이용률이 고려된 종별 담당발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00054
Figure 112010078978105-pat00055
또한, 설비가능 조합별 유효발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00056
설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00057
설비가능 조합별 총 발전량은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00058
설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량의 전원구성비는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00059
설비가능 조합별 총 발전량의 전원구성비는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00060
설비가능 조합별 오염물질 배출량은 신설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton], 기설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton]에 기초하여 계산될 수 있다.
신설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00061
또한, 기설설비 CO2, NOx, SOx, PM10 배출량[Ton]은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00062
Figure 112010078978105-pat00063
설비가능 조합별 소매비용(Retail Cost)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00064
여기서, O&M of New Capacity Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00065
또한, Fuel Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00066
또한, Capital Amortization & Profit on New Capacity Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00067
또한, T&D Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00068
또한, CO2 Cost는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00069
최적화 해석부(160)는 동적 계획법에 기초하여 설비가능조합 중 최적 신설설비를 도출할 수 있다.
동적 계획법은 1957년에 Richard Bellman에 의해서 이론적으로 체계 지어진 것으로서 이름 그대로 동태적(Dynamic)인 시스템의 최적화를 목표로 하는 것이며 그 특징을 한 마디로 요약 한다면 시간적 또 축차적으로 연결된 큰 문제를 여러 개의 소단위, 소문제로 분할해서 최적화를 반복해 나가는 방법이며 최적의 결과를 얻을 수 있다. 일상적으로 화력발전의 경제급전, 수화력계통의 Economic-scheduling 문제, 기동정지계획의 문제에 적합한 것으로 알려져 있다.
이와 같은 동적계획법의 문제를 Node A에서 Node N까지 최소비용 경로(Minimum cost path)를 찾는 문제를 통하여 설명한다. 본 문제는 동적계획법에서 Stage Coach라고 불리는 문제로서, 도 14는 N마을에 도착할 수 있는 다양한 경로와 마을에서 마을로 이동하는데 소요되는 경비를 나타내고 있다. 여기서 x축은 보통 시간적이나 공간적인 흐름을 나타내서 이를 단계(Stage)라고 부르며 각각의 단계에서 존재할 수 있는 마을을 표시한 것을 상태(State)라고 부른다. 이때 각 숫자는 한 Node에서 다른 Node로 가는데 드는 비용이라 생각한다.
도 15에 나타낸 바와 같이, A에서 N까지의 최소 비용경로는 A C E I L N 이며, A에서부터 N까지의 최소비용 경로는 ACEILN이다. 또한, C에서부터 N까지의 최소비용 경로는 CEILN이며, E에서부터 N까지의 최소비용 경로는 EILN이다. 또한, I에서부터 N까지의 최소비용 경로는 ILN이며, L에서부터 N까지의 최소비용 경로는 LN이다. 즉, 원래의 최소비용경로(ACEILN)안에 있는 어떤 Node에서 출발하더라도, 그 출발점에서 N까지의 최소비용 경로는 그 원래의 경로에 포함된다고 할 수 있다.
최적화는 일반적으로 수리계획법(mathematical programming)을 사용하며 현실에서 부딪히는 의사결정 상황을 수학적 모형(수리계획모형)으로 작성하여 그 해를 구함으로써 최적 의사결정을 도모하는 방법이다. 이때 수리계획모형의 세 가지 구성요소로 구분하며 이는 다음과 같다.
- 의사결정변수(decision variable): 의사결정의 대상
- 목적함수(objective function); 의사결정의 목표
-제약조건(constraints): 목표를 성취하는 과정에서 제한되는 한계
이때, 최적화의 원리(Theorem of optimality)는 최적 policy는 오직 최적 sub policy만을 포함하여야 한다는 것이다. 또한, 벨만(Bellman)의 최적성 원리(Principle of optimality)는 최적 policy는 다음과 같은 성질을 갖는다. 즉, 초기상태 및 초기에 행한 결정이 어떠한 것이었을지라도, 그 이후의 결정의 집합은 초기 결정에 의해서 결정된 상태에 관해서 반드시 최적 정책을 구성하고 있어야 한다는 것이다.
동적계획법은 선형계획법에 비해 현실을 더 잘 반영할 수 있는 반면에 뚜렷한 해법이 없다. 따라서 문제에 따라 해법이 서로 다른데, 모든 경우에 적용되는 개념이 최적성의 원리이다. 동적계획법은 의사결정상황을 시간적공간적으로 여러 단계로 나누어 취급한다. 따라서 결정변수의 값도 한꺼번에 결정하는 것이 아니라 각 단계마다 결정하고 단계적 결정이라는 특성 때문에 다단계 계획법(Multi-stage Programming)이라고도 한다.
다음 그림의 예에서 다음과 같이 정의하면
Figure 112010078978105-pat00070
도 15 및 도 16을 참조하면,
Figure 112010078978105-pat00071
같은 방법으로 도 17을 참조하면 다음과 같다.
Figure 112010078978105-pat00072
또한, 도 18을 참조하면 다음을 알 수 있다.
Figure 112010078978105-pat00073
Figure 112010078978105-pat00074
또한, 도 19를 참조하면,
Figure 112010078978105-pat00075
이므로, 추적을 해보면 다음과 같이 최소비용 경로가 나타난다.
Figure 112010078978105-pat00076
따라서 도 20과 같은 동적 계획법의 최적경로 결과를 알 수 있다.
설비가능 조합 중 최적 신설설비를 도출하기 위하여, 고려대상 기간 동안의 최적 설비 구성을 결정하기 위하여 동적계획법을 적용하였다. 동적계획법 구성 시 단계(Stage)는 년도로 구성하였으며 상태(State)는 후보설비조합으로 하였으며 목적함수는 각 단계 및 상태 상에 계산된 기간전체의 전력소매비용의 합이 최소인 값으로 하였다. 즉, 본 발명에서는 후보설비조합 중 고려대상 기간 전체의 전력소매비용의 총합을 최소로 하는 매년도의 후보설비 조합을 동적 계획법에 의해 결정함으로써 기간에 걸친 전원개발계획의 최적안을 도출하도록 하였다.
시스템 제약을 고려할 때는 기존설비와 신설설비를 모두 고려하여 위반여부를 판단하며, 그리드 포인트의 전력소매비용(Retail Cost)은 신설설비에 대해서만 계산한다. 또한, 상태의 구성은 가능설비조합의 개수로 구성하며, 종단 미고정 문제이므로 종단 포인트 모두에 대해 최적경로 도출 후 그 중 가장 최적인 경로를 최종의 최적경로로 결정하였다.
도 21은 본 발명에 따른 전력수급계획 산정방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2 및 도 21을 참조하면, 단계별 구성 저장부(110)는 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하여 저장한다(S10). 이때, 단계별 구성 저장부(110)는 기존설비의 구축단계, 부하의 구축단계, 미래년도의 판매전력량 부족분 산정단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 기존 및 신설 설비용량의 오염물질 배출량 계산단계, 기존 및 신설 설비용량의 타당성 검토단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지별 소매비용 계산단계, 및 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과 도출단계를 구성하여 저장할 수 있다.
기존설비 계산부(120)는 기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산한다(S20).
판매전력량 계산부(130)는 기존설비 계산부(120)에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산한다(S30).
의사결정부(140)는 판매전력량 계산부(130)에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행한다(S40).
시나리오 해석부(150)는 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 시나리오별 신설설비, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 시나리오별 오염물질 배출량, 시나리오별 소매비용, 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산한다(S50). 여기서, 시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충적시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석될 수 있다.
최적화 해석부(160)는 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화한다(S60). 여기서, 설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 상기 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이며, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전력수급계획 산정장치
110: 단계별 구성 저장부
120: 기존설비 계산부
130: 판매 전력량 계산부
140: 의사 결정부
150: 시나리오 해석부
160: 최적화 해석부

Claims (8)

  1. 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하여 저장하는 단계별 구성 저장부;
    기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 상기 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 상기 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산하는 기존설비 계산부;
    상기 기존설비 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산하는 판매전력량 계산부;
    상기 판매전력량 계산부에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행하는 의사결정부;
    상기 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 상기 시나리오별 신설설비, 상기 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 상기 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 상기 시나리오별 오염물질 배출량, 상기 시나리오별 소매비용, 상기 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산하는 시나리오 해석부; 및
    상기 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 상기 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 상기 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 상기 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 상기 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화하는 최적화 해석부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계별 구성 저장부는,
    상기 기존설비의 구축단계, 부하의 구축단계, 미래년도의 판매전력량 부족분 산정단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축단계, 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 기존 및 신설 설비용량의 오염물질 배출량 계산단계, 기존 및 신설 설비용량의 타당성 검토단계, 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지별 소매비용 계산단계, 및 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과 도출단계를 구성하여 저장하는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충적시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석되는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 상기 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석되는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정장치.
  5. 기존설비 분산형 전원의 특성이 반영된 장기전원 개발계획을 단계별로 구성하는 구성단계;
    기존설비에 대한 폐지를 고려한 전원종별 해당년도 발전용량, 상기 전원종별 발전용량에 따른 발전량, 신설 확정설비의 해당년도 발전용량, 상기 신설 확정설비의 용량에 따른 발전량 중의 적어도 하나를 계산하는 기존설비 계산단계;
    상기 기존설비 계산단계에 의해 계산된 값에 기초하여 평균 송배전 손실을 고려한 판매전력량 및 판매전력량 부족분을 계산하는 판매전력량 계산단계;
    상기 판매전력량 계산단계에 의해 계산된 값에 기초하여 시나리오별 판매전력량 부족분을 만족시키는 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 시나리오에 의한 의사결정을 수행하며, 판매전력량 부족분의 하한 중앙집중형 전원 및 분산형 전원을 산출하여 최적화에 의한 의사결정을 수행하는 의사결정단계;
    상기 시나리오에 의한 의사결정에 기초하여 상기 시나리오별 신설설비, 상기 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 상기 시나리오별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 상기 시나리오별 오염물질 배출량, 상기 시나리오별 소매비용, 상기 시나리오별 투자비용 중의 적어도 하나를 계산하는 시나리오 해석단계;
    상기 최적화에 의한 의사결정에 기초하여 설비가능 조합별 신설설비, 상기 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량, 상기 설비가능 조합별 총 겉보기 발전용량 및 총 발전량의 전원구성비, 상기 설비가능 조합별 오염물질 배출량, 상기 설비가능 조합별 소매비용 중의 적어도 하나를 계산하고 신설설비를 최적화하는 최적화 해석단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 구성단계는,
    상기 기존설비의 구축단계, 부하의 구축단계, 미래년도의 판매전력량 부족분 산정단계, 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 신설설비의 구축단계, 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합별 기존 및 신설 설비용량의 오염물질 배출량 계산단계, 기존 및 신설 설비용량의 타당성 검토단계, 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지별 소매비용 계산단계, 및 상기 중앙집중형 전원 및 분산형 전원의 담당 에너지 조합 중 최적 신설전원 결과 도출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 시나리오별 신설설비는 판매전력량 부족분의 담당발전량, 판매전력량 부족분의 종별 담당발전량, 안전이득(Safety Margin)을 고려한 종별 담당발전용량, 최대부하의 유효발전용량을 충적시키기 위한 설비용량, 피크까지 고려한 신설설비용량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석되는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 설비가능 조합별 신설설비는 판매전력량 부족분의 하한 담당발전량, 판매전력량 부족분의 하한 종별 담당발전량, 최소 및 최대 담당발전용량, 표준용량에 의한 판매전력량 부족분의 하한 및 상한대수, 상기 설비가능 조합별 신설설비의 용량 및 담당발전량 중의 적어도 하나를 계산하여 해석되는 것을 특징으로 하는 전력수급계획 산정방법.
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