에너지 저장을 위한 시장 설계 개선

2023년 6월 8일

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컬럼비아 대학교 공학 및 응용과학대학

에너지 저장은 보다 깨끗하고 지속 가능한 에너지원으로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 풍력이나 태양열과 같은 재생 가능 에너지원에서 나오는 잉여 에너지를 저장하고 수요가 높거나 공급이 제한될 때 사용할 수 있습니다. 이는 전력망을 안정화하고 화석 연료에 대한 의존도를 줄이며 간헐적인 에너지원의 영향을 완화하는 데 도움이 됩니다.

뉴욕, 캘리포니아, 텍사스 등 미국의 많은 지역에서는 민간 기업이 에너지 저장 시스템을 소유하고 운영할 책임이 있습니다. 이들 기업은 전력 시장에 참여하여 이익을 극대화하기 위해 전력을 사고 팔고 있습니다. 그러나 소비자는 기업의 이익 중심 동기가 지속 가능성을 개선하고 전 세계의 삶을 개선한다는 더 넓은 목표와도 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다. 이는 탄소 배출을 줄이는 것과 소비자가 감당할 수 있는 전기 요금을 유지하는 것 사이의 균형을 찾는 것을 의미합니다. 보다 친환경적인 미래를 촉진하는 동시에 전력 사용자의 요구 사항을 전력 시스템의 기능과 일치시키는 것이 중요합니다.

전력 시장은 물리적 전력 시스템과 복잡하게 연결되어 있어 다른 시장과 구별됩니다. 시장이 원활하고 효율적으로 운영되도록 하기 위해 특수 모델을 사용하여 참여 자원을 정리합니다. 이러한 모델은 발전 용량 및 가용성과 같은 자원의 물리적 특성을 고려합니다. 전력 시장 설계의 목표는 사회의 전반적인 이익을 극대화하는 방식으로 이러한 모델을 만들고 업데이트하는 것입니다.

Joule에 게재된 Columbia Engineering이 주도한 새로운 연구에서는 이러한 시장에 참여하는 다양한 방식이 사회를 위한 에너지 저장의 전반적인 이점에 어떻게 영향을 미치는지 조사합니다. 연구원들은 복잡한 시스템 내에서 개별 행동을 시뮬레이션하는 모델인 에이전트 기반 컴퓨터 프레임워크를 사용하여 재생 가능, 저장 용량 및 시장 옵션이 포함된 시나리오를 시뮬레이션했습니다.

"우리의 주요 혁신은 스토리지와 시장 간의 시장 참여 상호 작용을 모델링하는 것이었습니다."라고 지구 및 환경 공학 조교수인 이번 연구의 주요 저자 Bolun Xu가 말했습니다. "우리는 더 많은 재생 에너지와 더 나은 저장 기술이 필요할 뿐만 아니라 미래 전력 시스템의 비용과 배출을 줄이기 위해 에너지 저장을 가장 잘 통합하는 시장 설계도 매우 중요하다는 것을 발견했습니다. 이를 위해서는 새로운 계산 방법이 필요하며, 미래에는 AI를 활용한 분석이 가능합니다."

이 연구는 시장에 참여하기 위해 에너지 저장을 위한 다양한 방법을 비교했으며 소비자에게 더 저렴한 에너지를 제공하는 것과 탄소 배출을 줄이는 것 사이의 균형을 밝혀냈습니다. 연구원들은 전력이 필요하기 하루 전에 거래되는 당일 시장에 참여하는 것이 탄소 배출을 줄이는 데 더 효과적이라는 것을 발견했습니다. 반면, 전력이 실시간으로 거래되는 실시간 시장에 참여하는 것이 비용 절감에 더 효과적입니다.