혼합정수계획법을 이용한 발전부문 온실가스 감축 잠재력 평가

Title
혼합정수계획법을 이용한 발전부문 온실가스 감축 잠재력 평가
Authors
김용건
Co-Author
양유경; 구윤모; 김동우; 이원종
Issue Date
2019-12-31
Publisher
한국환경정책·평가연구원
Series/Report No.
기후환경정책연구 : 2019-06
Page
67 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/22886
Language
한국어
Keywords
혼합정수계획법, 급전결정모형, 발전부문 온실가스 감축 잠재력, 배출권 거래제, Mixed Integer Programming(MIP), Electricity Dispatch Model, Emission Reduction Potential in Korea’s Power Sector, Emission Trading Scheme
Abstract
Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적 ? 연구의 배경 및 필요성 ㅇ 우리나라는 2030년 온실가스 감축목표를 설정하고 이의 달성을 위한 감축로드맵을 이행 중에 있으나, 발전부문의 감축목표 및 이행계획의 구체성이 부족한 상황임 - 감축로드맵 수정안(관계부처합동, 2018, p.6)은 확정감축량 23.7백만 톤CO2와 추가 감축 잠재량 34.1백만 톤CO2로 발전부문 감축 계획을 제시하고 있으나, 추가 감축 잠재량에 대해서는 2020년 NDC 제출 전까지 결정을 보류함 - 국가 감축목표 달성을 위해서 관련 정책의 구체화가 필요함 ㅇ 발전부문 의사결정의 불확실성을 해소하고 국가 온실가스 감축정책의 투명성을 높이기 위해서는 감축 잠재력의 이행에 따른 경제적 부담에 대한 과학적 분석이 필요함 - 발전부문의 온실가스 감축 잠재력과 비용의 평가에는 화력발전소의 부하추종능력, 전력저장시설의 시간적 연결성 등에 대한 과학적 분석이 요구됨 - 현재까지 우리나라의 온실가스 감축 잠재력 분석은 시간적 해상도가 낮고 시간적 연결성이 결여된 선형계획법과 연산가능일반균형모형 분석 등에 한정되었음 ? 연구의 목적 및 방법 ㅇ 정수적 특성을 반영한 순차적 급전계획의 최적화 모형 개발 및 적용을 통해 발전부문 온실가스 감축 잠재력 및 감축비용을 과학적으로 평가하고 효율적인 국가 감축목표 이행을 위한 정책적 시사점을 제시하고자 함 - 혼합정수계획법이란 최적화 프로그램인 선형계획법의 확장된 개념으로 실수뿐 아니라 정수 형태의 변수를 포함하는 프로그램으로서 발전소 기동 및 정지 등 0-1 혹은 정수적 의사결정 문제를 수리 모형화하는 데 적합한 개념임 Ⅱ. 선행연구 현황 ? 해외에서는 신재생에너지의 보급 잠재력 분석에 신재생에너지의 변동성과 경직성을 세밀하게 반영한 급전결정모형이 활용되고 있음 ㅇ Bistline(2017)은 태양광, 풍력 등 신재생에너지가 대규모로 보급될 경우 전력계통에 미치는 영향과 비용 특성을 혼합정수계획법을 적용한 급전결정모형을 통해 분석함 ㅇ Abrell, Rausch, and Streitberger(2019)는 신재생에너지가 대규모로 보급될 경우 에너지 저장장치(양수 발전 및 ESS)의 적정 보급 용량을 혼합정수계획법을 적용한 급전결정모형을 이용하여 추정하고, 에너지 저장장치의 효과적인 보급 유인을 제공할 수 있는 정책수단을 제시함 ? 국내에서는 온실가스 감축정책의 효과를 분석하기 위해 선형계획법에 기초한 전원구성모형과 연산가능 일반균형모형이 주로 활용되어 왔음 ㅇ 안영환(2017)은 온실가스 규제 강화에 따른 석탄발전소의 자산 가치 하락 정도를 선형계획법으로 분석함 ㅇ 김진태, 조철흥, 최동현(2019)은 최대부하요금 인상에 따른 경제적 파급효과 및 온실가스 배출 영향을 연산가능 일반균형모형을 이용하여 분석함 ㅇ 안재균(2018)은 혼합정수계획법에 기반한 급전결정모형을 활용하여 비용효과적인 저탄소 전력시스템의 구축을 위한 전력시장제도의 개선방안을 제시하였으나 온실가스 잠재력에 대한 분석은 수행되지 않음 ㅇ Shin et al.(2019)는 혼합정수계획법을 포함하는 다층적 연계 모델링을 통해 석탄발전소 가동률 감소를 위한 최적 급전계획을 유도하는 방법론을 개발하여 2020년에 대한 시범분석을 수행함


Ⅰ. Background and Aims of Research ? The study developed a Mixed Integer Linear Programming (MIP) model to evaluate CO2 mitigation potential in the power sector of Korea. Based on the current capacity plan of the government, we applied the MIP model to find the optimal dispatch (unit commitment) of power units for various carbon pricing scenarios. ㅇ The Korean government set a mid-term GHG mitigation target of 37 percent reduction compared to BAU (Business-As-Usual) emissions in 2030. The power sector is responsible the lion’s share of the reduction burden but the exact amount of its reduction goal is yet to be finalized. Ⅱ. Analysis of Results and Conclusion ? We found out that a carbon price of around 30,000~40,000 Won/tCO2 triggers a significant reduction of GHG emissions by way of substitution from coal to natural gas. A carbon price of 60,000 Won/tCO2 can reduce around 40 percent of CO2 emissions in the power sector. ㅇ To attain solutions in a reasonable amount of time, we ran simulations for the first two months of 2030, aggregating two hours into a single unit of time. We verified, however, that the solution from the two-month time horizon is quite similar to a full-year simulation. We found out that a simulation with an even smaller time horizon of 20 days resembles the full-scale optimization quite well. ? The MIP model for the power sector unit commitment problem has the potential to be applied to evaluate environmental dispatch mechanisms that consider the short-term regional status of air pollution, such as PM concentration, in setting priorities of power units. We can devise an efficient environmental dispatch mechanism as such that maximizes the environmental benefits and minimizes the supply costs at the same time.

Table Of Contents

요 약

제1장 서론
1. 연구의 배경 및 필요성
2. 연구의 목적 및 방법

제2장 선행연구 현황

제3장 분석모형

제4장 주요 가정 및 입력자료
1. 주요 가정
2. 입력 자료 구성

제5장 시나리오 구성 및 분석
1. 시나리오 구성
2. 분석 결과

제6장 요약 및 정책적 시사점
1. 주요 결과 및 정책적 시사점
2. 연구의 한계 및 향후 연구 방향

참고문헌

Executive Summary

Appears in Collections:
Reports(보고서) Climate Policy(기후환경정책연구)
Files in This Item:
Export
RIS (EndNote)
XLS (Excel)
XML

qrcode

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse