이중 에너지 저장장치 유연 통합 에너지 시스템 최적 운영
Stackelberg Game-Based Optimal Operation of a Flexible Integrated Energy System with Dual Energy Storage for Source-Load Interaction
Hu Hairui, Peng Wen, Zhong Wang 외 2인·Sustainability·발표 2026.09· 0 인용
한국어 핵심 요약
재생에너지 변동성과 독립적인 이해관계자들의 상충하는 경제적 목표는 유연 통합 에너지 시스템(FIES) 운영에 물리적, 시장적 어려움을 동시에 야기합니다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하기 위해 전기 및 열 에너지 저장장치의 시간적 유연성을 통합한 시장-물리 결합 스택켈버그 게임 기반의 협력적 운영 프레임워크를 개발했습니다.
통합 에너지 운영자(IEO)는 리더로서 내부 전기 및 열 구매/판매 가격을 결정하고, 다중 에너지 열병합 시스템(MECS) 운영자와 부하 통합자는 팔로워로서 각각 발전-저장 스케줄 및 수요 반응 결정을 독립적으로 최적화합니다. 부하 통합자 반응은 2차 계획 문제로, MECS 측 문제는 이진 저장 상태 변수 때문에 혼합 정수 2차 계획 문제로 공식화됩니다. 수치적 스택켈버그 평형 해를 얻기 위해 중첩된 차분 진화-CPLEX 솔루션 프레임워크를 사용했습니다.
24시간 전형적인 겨울철 사례 연구는 제안된 전략의 효과를 입증합니다. 최대 전력 부하는 1845kW에서 1515kW로 17.89% 감소했으며, 피크-밸리 차이는 45.26% 감소했습니다. 총 사용자 에너지 구매 비용은 8.56% 감소했습니다. 외부 전력망으로부터의 총 전력 구매량은 15.61% 증가했음에도 불구하고, 관련 구매 비용은 30.98% 감소하여, 협력 전략이 단순히 전력망 수입을 최소화하기보다는 저가 시간대로 거래를 재구성함을 보여줍니다.
저장장치 없음 및 수요 반응 없음 벤치마크 사례와의 비교 시뮬레이션은 이중 저장장치 유연성과 수요 반응이 다중 에이전트의 경제적 성능에 상호 보완적으로 기여함을 추가로 확인합니다. 또한, 재생에너지 curtailment율은 6.51%에서 0%로 감소했습니다.
섹션 미리보기
연구 배경
재생에너지의 불확실성과 다양한 이해관계자들의 경제적 목표 충돌은 유연 통합 에너지 시스템(FIES) 운영에 복합적인 문제를 제기합니다. 이러한 도전과제를 해결하기 위해 새로운 운영 전략이 필요합니다.
핵심 발견
제안된 스택켈버그 게임 기반 전략은 최대 전력 부하를 17.89% 감소시키고, 피크-밸리 차이를 45.26% 줄였습니다. 사용자 에너지 구매 비용은 8.56% 절감되었으며, 재생에너지 curtailment율은 0%로 감소하여 시스템 효율성과 경제성을 크게 향상시켰습니다.
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