탄소 중립 달성을 위해 화석 연료 기반의 기저 발전 비중이 감소하고, 재생에너지 발전의 비중이 증가하고 있다. 하지만 전력 시장이 아닌 비계량되는 태양광 발전 설비의 증가로 인해 원활한 전력 수급 현황을 계획하기 어렵다. 또한, 재생에너지 발전소의 위치와 수요지의 위치가 동일하지 않다는 문제점이 있다. 이러한 현상은 결국 추가 설비를 요구로 하며, 이는 경제적으로 큰 손해이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 분산에너지 활성화 특별법이 23년 6월 공포되었다. 해당 법은 전력 공급지 및 수요지의 일치를 목표로 하며, 가상발전소 사업자(VPP)와 배전망 관리자(DSO)에 관한 내용이 담겨 있다. 해당 상황을 반영하여 본 논문에서는 참여자의 수익을 고려하는 VPP 플랫폼 운영자와 전압 안정도 조건을 확인하는 DSO 간 전일 스케줄링 구성 방안을 제시한다.
VPP 플랫폼 내에는 태양광 발전 (PV) 참여자, ESS 참여자, 마이크로그리드 (MG) 참여자, 유연성 부하 (FL) 참여자가 존재한다. VPP 플랫폼 운영자는 도매시장에 중개 거래를 진행하기 전 DSO에게 구성한 스케줄링을 제출한다. DSO는 제출한 스케줄링이 전압 안정도를 만족하지 않으면 모선별 최적의 출력 제한량을 전달한다. VPP 플랫폼 운영자는 특정 모선만 출력 제한을 진행하는 것을 막기 위해 지시받은 출력 제한량에 대해 참여자별 발전 정도와 손실 민감도를 기반으로 분배한다. 이후 ESS, FL 참여자에게 내부 거래 가격을 전달하여 출력 제한이 발생한 시간대에 전력 소비 증가를 유도한다. 내부 거래는 손실 민감도가 낮은 PV 참여자부터 우선 매칭하여 출력 제한 분배에서 손해를 받은 참여자의 수익부터 우선 복구한다.
VPP 플랫폼 운영자가 조정한 스케줄링이 전압 안정도 조건을 충족하지 않았을 수 있다. 이를 고려하여 VPP 플랫폼 운영자는 DSO에게 조정된 스케줄링을 제출하고, 전압 안정도 조건을 만족하지 않으면 앞선 과정을 반복하여 VPP 참여자의 수익과 전압 안정도 조건을 고려한 전일 스케줄링을 구성한다.
논문의 case study는 초기에 제출한 base case를 기반으로 제시한 출력 제한 분배와 내부 거래를 고려한 4개의 case study로 구성된다. DSO가 계산한 모선별 최적의 출력 제한량을 이행하는 case가 중개 거래에서 가장 큰 수익을 얻을 수 있지만, 특정 모선에서만 출력 제한이 발생하는 것을 볼 수 있다.
반대로 논문에서 제시하는 출력 제한 분배 및 내부 거래를 진행한 경우 중개거래에서 얻을 수 있는 수익은 감소하지만, 특정 모선의 수익이 과도하게 감소하지 않고 재생에너지 출력 제한량도 앞선 case보다 더 감소하는 것을 확인하였다.