KR102129210B1 - 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 p2p 열 거래 운영 방법 - Google Patents

마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 p2p 열 거래 운영 방법 Download PDF

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KR102129210B1 KR1020190137659A KR20190137659A KR102129210B1 KR 102129210 B1 KR102129210 B1 KR 102129210B1 KR 1020190137659 A KR1020190137659 A KR 1020190137659A KR 20190137659 A KR20190137659 A KR 20190137659A KR 102129210 B1 KR102129210 B1 KR 102129210B1
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이민구
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Abstract

계간축열조 또는 소형열병합등이 중앙에서 열원을 공급하고 회수하는 마이크로 열 네트워크에서 다양한 열원을 가진 다수의 프로슈머가 열 네트워크에 존재할 때 이러한 프로슈머간의 Peer To Peer(P2P) 열 거래를 가능하게 하는 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법은, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 총 비용 최적화를 달성할 수 있다. 또한, 프로슈머가 온수 또는 급탕과 같은 열 에너지를 사용하는 소비자(consumer)인 경우를 고려함으로써 소비자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 그리고 마이크로 열 네트워크의 물리적인 특성을 반영한 프로슈머간의 양방향 P2P 열 거래 운영 스케줄링이 가능하도록 하여 열 거래 운영 방법의 실효성을 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법{Two-way peer to peer Heat trading operating method for prosumer of micro thermal network}
본 발명은 열 거래 운영 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계간축열조 또는 소형열병합등이 중앙에서 열원을 공급하고 회수하는 마이크로 열 네트워크에서 다양한 열원을 가진 다수의 프로슈머가 열 네트워크에 존재할 때 이러한 프로슈머간의 Peer To Peer(P2P) 열 거래를 가능하게 하는 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법에 관한 것이다.
종래의 열 거래는 대형 열병합 또는 복합화력발전과 같은 대형 발전소를 보유하여 특정 지역을 대상으로 지역난방을 공급하고 있는 집단에너지 사업자간의 광역망 열 거래가 대부분을 차지하고 있다. 따라서 다양한 분산열원(계간축열조, 마이크로 열병합, 히트펌프, 신재생에너지 배열, 열저장장치등)을 소유한 프로슈머(에너지 생산자이자 소비자)가 다수 분포되어 있는 마이크로 열 네트워크에서 이러한 프로슈머간의 양방향 P2P 열 거래에 대한 운영 방법은 거의 전무한 상황이다.
또한, 스마트 시티의 확산에 따라서 스마트 시티 내부를 여러 개의 마이크로 지역 단위로 나누어 해당 지역 단위에서 프로슈머간 잉여 열 거래를 통해 에너지 효율을 제고할 수 있는 다양한 연구들이 북유럽을 중심으로 진행되고 있기 때문에, 기존 집단에너지 사업자가 보유한 광역망간의 열 거래가 아니라, 도 1에 예시된 바와 같이 소규모 지역 단위내의 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간의 열 거래 운영이 필요하다.
이러한 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간의 정밀한 열 거래 운영을 하기 위해서는 마이크로 열 네트워크에서 공급망을 따라 흐르는 공급수 온도와 동일한 온도를 가진 열을 프로슈머가 공급할 수 있는 설비를 갖추어야 하며 해당 프로슈머가 공급하는 열을 측정할 수 있는 열량계가 각 프로슈머의 공급단에 설치되어 있어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간의 양방향 P2P 열 거래를 하기 위해 프로슈머가 다양한 분산열원(계간축열조, 마이크로 열병합, 히트펌프, 신재생에너지 배열, 열저장장치등)을 보유하고 있으며 마이크로 열 네트워크에서 공급망을 따라 흐르는 공급수 온도와 동일한 온도를 가진 열을 프로슈머가 공급할 수 있는 설비를 갖추어야 하며 해당 프로슈머가 공급하는 열을 측정할 수 있는 열량계가 각 프로슈머의 공급단에 설치되어 있는 상황에서 다음날 24시간에 대한 1시간 단위의 프로슈머간의 열 거래에 대해 거래 완료 시점에서의 총 비용 최적화 관점에서 운영하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은, 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래를 위해 각 프로슈머별 1)열에너지 요구량, 2)계획된 기존 열 생산량, 3)열에너지 추가 생산량, 4)최대 열 생산량 5)열 거래량 6)열 생산 비용 7)열 거래 가격등의 파라미터를 적용하고 여기에 8)특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지와 9)프로슈머가 온수나 급탕과 같은 열 에너지를 사용할 경우 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 두어 프로슈머의 소비자로서의 불편함을 최소화하는 파라미터를 적용하여, 10)프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 11)열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 적용함으로써 열 에너지 공급의 지연 시간을 계산할 수 있는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법은, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함한다.
그리고 열 거래 행렬을 생성하는 단계는, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하는 단계; 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하는 단계; 및 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성하는 단계;를 포함하고, 열 거래 행렬은, 연산시, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영될 수 있다.
또한, 기본 수식은,
Figure 112019111743731-pat00001
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
Figure 112019111743731-pat00002
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량이며,
Figure 112019111743731-pat00003
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
Figure 112019111743731-pat00004
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성될 수 있다.
(수식 1)
Figure 112019111743731-pat00005
그리고 열 거래량을 정의하는 단계는, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
Figure 112019111743731-pat00006
)이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00007
로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00008
로 양수 값을 가지고, 항상
Figure 112019111743731-pat00009
를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 하며, 프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00010
로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00011
을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00012
로 음수 값을 가지게 되고, 프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00013
로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00014
로 양수 값을 가지고, 프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00015
의 범위를 가지게 될 수 있다.
또한, 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계는, 공급관의 손실을 고려하여 열 거래 값 및 목적함수를 생성하는 단계; 열 거래 초기값을 생성하는 단계; 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값을 생성하는 단계; 및 생성된 패널티 값을 적용하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고 패널티 값을 생성하는 단계는, 프로슈머가 온수 또는 급탕과 같은 열 에너지를 사용하는 소비자(consumer)인 경우, 소비자의 편의성이 향상되도록, 온수 또는 급탕 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 적용할 수 있다.
또한, 패널티 값을 생성하는 단계는, 열 에너지 공급 지연 시간을 고려하기 위해, 프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 적용할 수 있다.
그리고 열 거래 값 및 목적함수를 생성하는 단계는,
Figure 112019111743731-pat00016
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j가 프로슈머 m에 공급한 열에너지이고, 열 공급 루트의 손실을
Figure 112019111743731-pat00017
라고 정의하여, 해당 프로슈머 j가 수용자인 경우의 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량(
Figure 112019111743731-pat00018
) 값을 하기 수식 2로 생성하며,
(수식 2)
Figure 112019111743731-pat00019
전체 수요 에너지 비용을 최소화하기 위해,
Figure 112019111743731-pat00020
가, 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
Figure 112019111743731-pat00021
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량이며,
Figure 112019111743731-pat00022
가 프로슈머 j의 기본 열 생산 비용이고,
Figure 112019111743731-pat00023
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래 가격인 경우, 목적함수를 하기 수식 3으로 생성할 수 있다.
(수식 3)
Figure 112019111743731-pat00024
그리고 기설정된 제약조건은, 열에너지 지연 제한 시간이 하기 수식 4로 생성되고,
(수식 4)
Figure 112019111743731-pat00025
각 프로슈머의 최대 열 생산 능력에 따른 제약 조건이 하기 수식 5로 생성되고,
(수식 5)
Figure 112019111743731-pat00026
열에너지를 수용하는 프로슈머 m이 있을 때,
Figure 112019111743731-pat00027
의 값이 음수 값을 가지며, 열 에너지 수요와 계획된 생산량과 관계가 하기 수식 6으로 나타나며,
(수식 6)
Figure 112019111743731-pat00028
패널티 값을 생성하는 단계는, 제약 조건 위반 시, 위반 횟수에 따라 패널티 값을 비용에 적용시키며, 패널티 값은, 하기 수식 7로 생성할 수 있다.
(수식 7)
Figure 112019111743731-pat00029
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 정보보안 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법은, 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함한다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른, 정보보안 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래를 위해 각 프로슈머별 1)열에너지 요구량, 2)계획된 기존 열 생산량, 3)열에너지 추가 생산량, 4)최대 열 생산량 5)열 거래량 6)열 생산 비용 7)열 거래 가격 및 8)특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지를 변수로 반영하여 적용하여 각 프로슈머별 1시간 단위의 수요 패턴과 공급 가능량을 기반으로 하여 열 거래를 통한 열 에너지 판매와 구매를 생산 비용과 열 거래 가격과 연동하여 프로슈머간 열 거래를 결정함으로써, 총 비용 최적화를 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 온수 또는 급탕 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 9)프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 알고리즘에 적용하여 프로슈머가 온수 또는 급탕과 같은 열 에너지를 사용하는 소비자(consumer)인 경우를 고려함으로써, 소비자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 11)열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 알고리즘에 적용하여 열 에너지 공급 지연 시간을 도출하고 알고리즘에 적용함으로써, 마이크로 열 네트워크의 물리적인 특성을 반영한 프로슈머간의 양방향 P2P 열 거래 운영 스케줄링이 가능하도록 하여 열 거래 운영 방법의 실효성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 마이크로 열 네트워크가 예시된 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법의 설명에 제공된 흐름도,
도 3은 열 거래 행렬의 기본 형태가 예시된 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 재구성된 열 거래 행렬이 예시된 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 거래 행렬 생성을 위한 기본 알고리즘이 예시된 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 거래 초기값 생성을 위한 기본 알고리즘이 예시된 도면,
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 열 에너지 스케줄링 시뮬레이션을 수행하기 위한 conditions이 예시된 도면, 그리고
도 12 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 수행된 열 에너지 스케줄링 시뮬레이션의 결과가 예시된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법(이하에서는 '열 거래 운영 방법'으로 총칭하기로 함)의 설명에 제공된 흐름도이고, 도 3은 열 거래 행렬의 기본 형태가 예시된 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 재구성된 열 거래 행렬이 예시된 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 거래 행렬 생성을 위한 기본 알고리즘이 예시된 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 거래 초기값 생성을 위한 기본 알고리즘이 예시된 도면이다.
본 실시예에 따른 열 거래 운영 방법은, 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간의 양방향 P2P 열 거래를 하기 위해 프로슈머가 다양한 분산열원(계간축열조, 마이크로 열병합, 히트펌프, 신재생에너지 배열, 열저장장치등)을 보유하고 있으며 마이크로 열 네트워크에서 공급망을 따라 흐르는 공급수 온도와 동일한 온도를 가진 열을 프로슈머가 공급할 수 있는 설비를 갖추어야 하며 해당 프로슈머가 공급하는 열을 측정할 수 있는 열량계가 각 프로슈머의 공급단에 설치되어 있는 상황에서 다음날 24시간에 대한 1시간 단위의 프로슈머간의 열 거래에 대해 거래 완료 시점에서의 총 비용 최적화 관점에서 운영할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열 거래 운영 방법은, 도 1에 도시된 P2P 열 거래 운영 플랫폼을 이용하여, 마이크로 열 네트워크에서 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래를 위해 각 프로슈머별 1)열에너지 요구량, 2)계획된 기존 열 생산량, 3)열에너지 추가 생산량, 4)최대 열 생산량 5)열 거래량 6)열 생산 비용 7)열 거래 가격등의 파라미터를 적용하고 여기에 8)특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지와 9)프로슈머가 온수나 급탕과 같은 열 에너지를 사용할 경우 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 두어 프로슈머의 소비자로서의 불편함을 최소화하는 파라미터를 적용하였다. 여기에 10)프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 11)열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 적용함으로써 열 에너지 공급의 지연 시간을 계산할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 열 거래 운영 방법은, P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하고, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행할 수 있다.
구체적으로, 열 거래 운영 방법은, P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하고(S210), 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하여(S220), 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성할 수 있다(S230).
또한, 열 거래 행렬을 생성하면, P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 공급관의 손실을 고려하여 열 거래 값 및 목적함수를 생성하고(S240), 열 거래 초기값을 생성하며(S250), 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값을 생성하여(S260), 생성된 패널티 값을 적용하여(S270), 열 거래 행렬을 연산을 수행할 수 있다.
이때, 열 거래 행렬의 연산에는, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영될 수 있다.
기본 수식은, 열에너지 수요, 생산, 거래를 고려하여 생성되며, 구체적으로, 기본 수식은,
Figure 112019111743731-pat00030
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
Figure 112019111743731-pat00031
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량(양수인 경우, 공급을 의미하고, 음수인 경우 수요를 의미함)이며,
Figure 112019111743731-pat00032
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
Figure 112019111743731-pat00033
는 부족분을 보충하기 위해, 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성될 수 있다.
(수식 1)
Figure 112019111743731-pat00034
열 거래량을 정의하는 과정을 설명하면, 우선, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
Figure 112019111743731-pat00035
)이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00036
로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00037
로 양수 값을 가지고, 항상
Figure 112019111743731-pat00038
를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 한다.
그리고 프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00039
로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00040
을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00041
로 음수 값을 가지게 될 수 있다.
또한, 프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00042
로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00043
로 양수 값을 가지고, 프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
Figure 112019111743731-pat00044
의 범위를 가지게 될 수 있다.
여기서,
Figure 112019111743731-pat00045
은 프로슈머
Figure 112019111743731-pat00046
의 최대 열 생산량이고,
Figure 112019111743731-pat00047
은 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j가 프로슈머 m에 공급한 열에너지이며,
Figure 112019111743731-pat00048
는 프로슈머 j의 기본 열 생산 비용이고,
Figure 112019111743731-pat00049
는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래 가격이며,
Figure 112019111743731-pat00050
는 프로슈머 j와 프로슈머 m간의 공급관의 길이이다.
또한,
Figure 112019111743731-pat00051
은 타임 슬롯 i에서 프로슈머 m의 열 에너지 수용 지연 제한 시간이고,
Figure 112019111743731-pat00052
는 열 에너지 공급관 내의 유체 속도이며,
Figure 112019111743731-pat00053
은 열 거래 스케줄의 타임 슬롯 수이다.
도 3에 예시된 바와 같이 열 거래 행렬은 기본적인 거래라는 측면에서 1 대 1의 열 거래를 가상화하여 열 에너지의 1 대 1 교환을 행렬 형식으로 표현할 수 있다.
도 3에 예시된 열 거래 행렬은 어떠한 타임 슬롯에서 프로슈머간의 열 거래량을 나타내고 있으며, 값이 모두 양수 값을 가지고 있다.
여기서 공급자와 수용자가 같은 경우는 열 거래량이 존재하지 않으므로
Figure 112019111743731-pat00054
가 된다.
또한,
Figure 112019111743731-pat00055
라는 열 거래량이 있을 때, 열 거래는 단 방향의 순열 조합으로만 이루어지는 것으로 전제하므로
Figure 112019111743731-pat00056
이면
Figure 112019111743731-pat00057
으로 표기 할 수 있어, 열 거래 행렬은 도 4에 예시된 바와 같이 재구성될 수 있다.
도 4에 예시된
Figure 112019111743731-pat00058
라는 열 거래량은 특정 타임 슬롯 i에 대해서
Figure 112019111743731-pat00059
와 같이 표기 할 수 있으며 n개의 프로슈머가 존재할 때 타임 슬롯 i에서의 프로슈머 j의 열 거래량은 하기와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019111743731-pat00060
이러한 열 거래 행렬은, 행렬에서의 각 요소의 값
Figure 112019111743731-pat00061
이 공급되는 열의 값(양수 값)을 기준으로 표기된 것이며, 실제 적용에 있어 공급관의 손실 등을 고려하지 않은 값이다.
따라서, 도 4에 예시된 바와 같은 열 거래 행렬이 생성되면, 공급관의 손실 등을 고려하여 열 거래 값과 목적함수를 생성해야 한다.
우선, 공급관의 손실을 고려한 열 거래 값을 설명하면, 열 거래의 실제 적용에 있어 프로슈머 간의 1대1 열 거래를 가상화하여 표현하는 경우라도 공급관의 손실과 열에너지 수송의 지연 등을 고려해야 하는데, 열 에너지의 손실에 의해 실제 거래에서 열 에너지를 공급하는 프로슈머가 공급한 열 에너지량과 실제 수용되는 에너지 량의 차이가 발생한다.
따라서,
Figure 112019111743731-pat00062
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j가 프로슈머 m에 공급한 열에너지이고, 열 공급 루트의 손실을
Figure 112019111743731-pat00063
라고 정의하여, 해당 프로슈머 j가 수용자인 경우의 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량(
Figure 112019111743731-pat00064
) 값을 하기 수식 2로 생성할 수 있다.
(수식 2)
Figure 112019111743731-pat00065
그리고, 공급관의 손실을 고려하여 생성되는 목적함수은, 전체 수요 에너지 비용을 최소화하기 위해,
Figure 112019111743731-pat00066
가, 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
Figure 112019111743731-pat00067
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량이며,
Figure 112019111743731-pat00068
가 프로슈머 j의 기본 열 생산 비용이고,
Figure 112019111743731-pat00069
가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래 가격인 경우, 목적함수를 하기 수식 3으로 생성할 수 있다.
(수식 3)
Figure 112019111743731-pat00070
한편, 열 거래 행렬 생성을 위한 기본 알고리즘을 설명하면, 알고리즘에 의해 생성되는
Figure 112019111743731-pat00071
값이 실제 열 거래에 적용시키기 위해 앞서 언급된 것과 같이 행렬식으로 변환하게 되고, 열 거래 공급량
Figure 112019111743731-pat00072
를 각 프로슈머에 분배할 때 도 5에 예시된 바와 같은 알고리즘을 적용하여 열 거래 행렬을 생성할 수 있다.
모든 타임 슬롯 i에서 모든 프로슈머 j의 열 거래량
Figure 112019111743731-pat00073
를 임시 값
Figure 112019111743731-pat00074
에 대입시키고 각 타임 슬롯 i에서 공급자 프로슈머 j와 수용자 프로슈머 m이 있다고 가정하면, 열 거래량 임시 값을 확인하여 프로슈머 j의 열 거래량이 양수(공급할 열이 존재)이고 프로슈머 m의 열 거래량이 음수(수용할 열이 존재)이면 프로슈머 j와 m간의 열 거래가 이뤄지게 된다.
이때 프로슈머 j의 공급할 열이 프로슈머 m이 수용할 열보다 작으면 열 거래 행렬 요소 값
Figure 112019111743731-pat00075
은 손실을 포함하여
Figure 112019111743731-pat00076
와 같이 나타낼 수 있다.
여기서 프로슈머 j의 열 거래 임시 값
Figure 112019111743731-pat00077
는 0이 되고 프로슈머 m의 열 거래 임시 값
Figure 112019111743731-pat00078
은 기존 값에 열 거래 값을 더해
Figure 112019111743731-pat00079
와 같이 나타낼 수 있다.
반대로 프로슈머 j의 공급할 열이 프로슈머 m이 수용할 열보다 크면 열 거래 행렬 요소 값
Figure 112019111743731-pat00080
은
Figure 112019111743731-pat00081
와 같이 나타낼 수 있다.
여기서 프로슈머 m의 열 거래 임시 값
Figure 112019111743731-pat00082
는 0이 되고 프로슈머 j의 열 거래 임시 값
Figure 112019111743731-pat00083
은 기존 값에 손실을 포함한 열 거래 값을 합산해
Figure 112019111743731-pat00084
와 같이 나타낼 수 있다.
위의 과정을 반복하여 열 거래 임시값을 소모하여 각 프로슈머간의 가상 1대1 열 거래 형식으로 행렬을 생성하는 것이다.
도 6에 예시된 열 거래 초기값 생성을 위한 기본 알고리즘을 설명하면, 열 거래량 초기값을 결정할 때, 각각의 경우에 따라 그 범위를 결정하고, 각 경우는 프로슈머의 위치와 열에너지 수요, 현재 계획된 기존 열 생산량, 최대 열생산량을 고려하여 초기 값을 설정할 수 있다.
그리고 계획된 열 생산량과 열에너지 수요는 시간과 프로슈머에 따라 변화되는 값이며 최대 열생산량은 시 불변 값으로 각 프로슈머마다 다른 값을 가지게 된다.
또한, 최적해 도출 과정에서 각각의 열 거래량은 위의 초기 조건을 항상 만족해야 하므로 최적해 도출을 위한 연산 후에 위의 조건을 만족하기 위한 리팩토링을 수행해야 한다.
한편, 열 거래 초기값의 생성이 완료되면, 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값을 생성하게 되는데, 기설정된 제약조건은, 열에너지 지연 제한 시간 조건, 각 프로슈머의 열 에너지 최대 생산량과 수요에 의한 열 거래량 제한 조건 및 프로슈머가 열 에너지를 수용해야 할 경우의 열 거래량 제한 조건 등이 포함될 수 있다.
열 거래 운영 방법은, 패널티 값을 생성하는 과정에서, 프로슈머가 온수 또는 급탕과 같은 열 에너지를 사용하는 소비자(consumer)인 경우, 소비자의 편의성이 향상되도록, 온수 또는 급탕 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 적용할 수 있다.
또한, 열 거래 운영 방법은, 패널티 값을 생성하는 과정에서, 열 에너지 공급 지연 시간을 고려하기 위해, 프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 적용할 수 있다.
구체적으로, 열에너지 지연 제한 시간 조건은, 열 에너지는 공급관을 흐르는 유체에 의해서 전달되며 에너지의 전달 속도는 이 유체의 속도에 따라 달라지게 되기 때문에, 급탕 및 난방 등 열 에너지 수요에 따라 열 에너지의 지연 제한 시간을 설정하고 이 조건에 맞도록 열 에너지 거래가 수행되도록 해야 한다.
즉, 열에너지 지연 제한 시간 조건이 하기 수식 4로 생성될 수 있다.
(수식 4)
Figure 112019111743731-pat00085
각 프로슈머의 열 에너지 최대 생산량과 수요에 의한 열 거래량 제한 조건은, 각각의 프로슈머가 자신이 생산한 열 에너지를 내부의 수요에서 소모하고 잉여 열 에너지를 판매하는 형식을 취하게 되기 때문에, 자신의 기본 생산 비용과 해당 시간대의 열 거래 가격의 차이에 따라 해당 프로슈머 관점에서 최대의 이익 실현을 위해 자신의 수요를 초과하여 열 생산을 수행하고, 열 거래 수행 시 추가 생산량과 기존 계획된 생산량의 합이 해당 프로슈머의 최대 열 생산 능력을 초과하지 않도록 해야한다.
즉, 각 프로슈머의 최대 열 생산 능력에 따른 제약 조건은 하기 수식 5로 생성될 수 있다.
(수식 5)
Figure 112019111743731-pat00086
프로슈머가 열 에너지를 수용해야 할 경우의 열 거래량 제한 조건은, 어떠한 프로슈머가 계획된 열 에너지 생산량이 수요를 만족하지 못하는 경우 열 거래 수행에 있어 자신의 열 에너지 수요 이상을 열 거래를 통해 수용하지 않도록 한다.
즉, 열에너지를 수용하는 프로슈머 m이 있을 때,
Figure 112019111743731-pat00087
의 값이 음수 값을 가지며, 열 에너지 수요와 계획된 생산량과 관계는 하기 수식 6으로 정리될 수 있다.
(수식 6)
Figure 112019111743731-pat00088
한편, 상술한 바와 같이 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값이 생성되어, 생성된 패널티 값을 적용하는 과정을 설명하면, 제약 조건 위반 시에 위반 횟수에 따른 패널티 값을 비용에 적용시켜 적합도 값을 낮추게 되므로 적합해로 선택되지 않도록 하고, 제약 조건 위반을 카운트하여 하기 수식 7을 이용하여 생성되는 값을 기존 비용에 합산 적용시켜 높은 비용을 가지도록 해야 한다.
(수식 7)
Figure 112019111743731-pat00089
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 열 에너지 스케줄링 시뮬레이션을 수행하기 위한 conditions이 예시된 도면이며, 그리고 도 12 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 수행된 열 에너지 스케줄링 시뮬레이션의 결과가 예시된 도면이다.
열 거래 운영 방법은, 열 거래 행렬의 연산이 수행되면, 시뮬레이션을 실행하여, 유효성을 검증할 수 있다. 열 에너지 스케줄링 시뮬레이션을 수행하기 위한 conditions은 도 7 내지 도 11에 예시된 바와 같다.
구체적으로, 열 거래 에너지 가격의 시간별 유동 가상 값을 도 7에 예시된 바와 같이 시간별로 설정하였다.
이때, 요금표는 지역난방공사의 열 요금표(2018.7.1.)을 참고하여 작성하였으며, 업무용 난방 가격에서 단일 요금을 중간부하 가격으로 산정하고 수요 관리 이외 시간을 경부하 요금, 수요 관리 시간 대의 요금을 최대부하 요금으로 산정하였다. 그리고 부하 단계를 3단계로 나누는 것과 부하 시간대를 나누는 것은 한전 전기요금표의 계절별 시간대 별 구분을 참고로 하여 산정하였다.
한편, 각 프로슈머의 최대 열 생산량은 도 8에 예시된 바와 같이 설정하고, 각 프로슈머의 단위 시간 별 사전 정보는 도 9 내지 도 10에 예시된 바와 같이 설정하였다. 구체적으로, 도 9는 단위 시간 별 예상 열 수요 결과가 예시된 도면이고, 도 10은 열 에너지 생산량의 결과가 예시된 도면이다.
열 거래 스케줄 생성에서의 제약 조건 및 예상 열 수요와 기존 계획 열 생산량의 기준으로 사용하였으며, 열 에너지 수요 및 시뮬레이션으로 생성된 열 거래량을 충족하기 위한 추가 열 생산량과 기존 열 생산량의 합은 최대 생산량을 초과하지 않도록 하였다.
프로슈머 간 공급관의 지연 시간 정보는 도 11에 예시된 바와 같이 설정하였다. 구체적으로, 각 프로슈머 간의 지연 시간은 도 11에 예시된 바와 같이 설정하고, 열 에너지의 지연 제한 시간은 8초로 설정하였다.
한편, 시뮬레이션의 실행 결과는 도 12 내지 도 18에 예시된 바와 같다. 구체적으로, 도 12 내지 도 13은 0:00~1:00 구간의 프로슈머 간 열 거래 시뮬레이션 결과가 예시된 도면이고, 도 14 내지 도 15는 23:00~익일 0:00 구간의 프로슈머 간 열 거래 시뮬레이션 결과가 예시된 도면이다.
그리고 시간에 따른 각 프로슈머의 추가 열 생산량은 도 16에 예시된 바와 같으며, 시간에 따른 각 프로슈머의 열 거래량은 도 17에 예시된 바와 같다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (12)

  1. P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬을 생성하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬은,
    연산시, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되며,
    기본 수식은,
    Figure 112020050749607-pat00137
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
    Figure 112020050749607-pat00138
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량이며,
    Figure 112020050749607-pat00139
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
    Figure 112020050749607-pat00140
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성되고,
    (수식 1)
    Figure 112020050749607-pat00141

    열 거래량을 정의하는 단계는,
    프로슈머인 j의 최대 열 생산량이
    Figure 112020050749607-pat00142
    이고, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
    Figure 112020050749607-pat00143
    )이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00144
    로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00145
    로 양수 값을 가지고, 항상
    Figure 112020050749607-pat00146
    를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 하며,
    프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00147
    로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00148
    을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00149
    로 음수 값을 가지게 되고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00150
    로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00151
    로 양수 값을 가지고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00152
    의 범위를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 공급관의 손실을 고려하여 열 거래 값 및 목적함수를 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열 거래 초기값을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 패널티 값을 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    패널티 값을 생성하는 단계는,
    프로슈머가 온수 또는 급탕과 같은 열 에너지를 사용하는 소비자(consumer)인 경우, 소비자의 편의성이 향상되도록, 온수 또는 급탕 사용 시작으로부터 원하는 온도에 도달하는데 걸리는 시간을 요구조건으로 정의한 프로슈머의 열 에너지 수용 지연 제한 시간을 파라미터로 적용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    패널티 값을 생성하는 단계는,
    열 에너지 공급 지연 시간을 고려하기 위해, 프로슈머와 프로슈머간의 공급관의 길이와 열에너지 공급관 내의 유체 속도를 물리적인 파라미터로 적용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
  8. P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 공급관의 손실을 고려하여 열 거래 값 및 목적함수를 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열 거래 초기값을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 기설정된 제약조건의 위반에 따른 패널티 값을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 패널티 값을 적용하는 단계;를 포함하며,
    열 거래 값 및 목적함수를 생성하는 단계는,
    Figure 112020050749607-pat00153
    가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j가 프로슈머 m에 공급한 열에너지이고, 열 공급 루트의 손실을
    Figure 112020050749607-pat00154
    라고 정의하여, 해당 프로슈머 j가 수용자인 경우의 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량(
    Figure 112020050749607-pat00155
    ) 값을 하기 수식 2로 생성하며,
    (수식 2)
    Figure 112020050749607-pat00156

    전체 수요 에너지 비용을 최소화하기 위해,
    Figure 112020050749607-pat00157
    가, 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
    Figure 112020050749607-pat00158
    가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량이며,
    Figure 112020050749607-pat00159
    가 프로슈머 j의 기본 열 생산 비용이고,
    Figure 112020050749607-pat00160
    가 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래 가격인 경우, 목적함수를 하기 수식 3으로 생성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
    (수식 3)
    Figure 112020050749607-pat00113

  9. 청구항 8에 있어서,
    기설정된 제약조건은,
    프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00161
    와 프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00162
    간의 공급관의 길이가,
    Figure 112020050749607-pat00163
    이며, 열 에너지 공급관 내의 유체 속도가,
    Figure 112020050749607-pat00164
    이고, 타임 슬롯
    Figure 112020050749607-pat00165
    에서 프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00166
    의 열 에너지 수용 지연 제한 시간이,
    Figure 112020050749607-pat00167
    인 경우, 열에너지 지연 제한 시간 조건이 하기 수식 4로 생성되고,
    (수식 4)
    Figure 112020050749607-pat00168

    프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00169
    의 최대 열 생산량이,
    Figure 112020050749607-pat00170
    인 경우, 각 프로슈머의 최대 열 생산 능력에 따른 제약 조건이 하기 수식 5로 생성되고,
    (수식 5)
    Figure 112020050749607-pat00171

    타임 슬롯 i에서 프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00172
    의 열에너지 요구량이
    Figure 112020050749607-pat00173
    이고, 열에너지를 수용하는 프로슈머
    Figure 112020050749607-pat00174
    이 있을 때,
    Figure 112020050749607-pat00175
    의 값이 음수 값을 가지며, 열 에너지 수요와 계획된 생산량과 관계가 하기 수식 6으로 나타나며,
    (수식 6)
    Figure 112020050749607-pat00176

    패널티 값을 생성하는 단계는,
    제약 조건 위반 시, 위반 횟수에 따라 패널티 값을 비용에 적용시키며,
    패널티 값은,
    열 거래 스케줄의 타임 슬롯 수가
    Figure 112020050749607-pat00177
    인 경우, 하기 수식 7로 생성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
    (수식 7)
    Figure 112020050749607-pat00118

  10. P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 단방향 에너지 흐름을 고려하여 프로슈머간 열 거래량을 이용하는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬을 생성하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬은,
    연산시, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되며,
    기본 수식은,
    Figure 112020050749607-pat00178
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
    Figure 112020050749607-pat00179
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량이며,
    Figure 112020050749607-pat00180
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
    Figure 112020050749607-pat00181
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성되고,
    (수식 1)
    Figure 112020050749607-pat00182

    열 거래량을 정의하는 단계는,
    프로슈머인 j의 최대 열 생산량이
    Figure 112020050749607-pat00183
    이고, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
    Figure 112020050749607-pat00184
    )이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00185
    로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00186
    로 양수 값을 가지고, 항상
    Figure 112020050749607-pat00187
    를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 하며,
    프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00188
    로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00189
    을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00190
    로 음수 값을 가지게 되고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00191
    로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00192
    로 양수 값을 가지고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00193
    의 범위를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬을 생성하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬은,
    연산시, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되며,
    기본 수식은,
    Figure 112020050749607-pat00194
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
    Figure 112020050749607-pat00195
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량이며,
    Figure 112020050749607-pat00196
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
    Figure 112020050749607-pat00197
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성되고,
    (수식 1)
    Figure 112020050749607-pat00198

    열 거래량을 정의하는 단계는,
    프로슈머인 j의 최대 열 생산량이
    Figure 112020050749607-pat00199
    이고, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
    Figure 112020050749607-pat00200
    )이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00201
    로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00202
    로 양수 값을 가지고, 항상
    Figure 112020050749607-pat00203
    를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 하며,
    프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00204
    로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00205
    을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00206
    로 음수 값을 가지게 되고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00207
    로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00208
    로 양수 값을 가지고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00209
    의 범위를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법.
  12. P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되는 열 거래 행렬을 생성하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 생성된 열 거래 행렬의 연산을 수행하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬을 생성하는 단계는,
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 열에너지의 수요, 생산, 거래를 고려하는 기본 수식을 생성하는 단계;
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머의 형태와 조건을 고려하여 열 거래량을 정의하는 단계; 및
    P2P 열 거래 운영 플랫폼이, 프로슈머 간 열 거래량을 이용한 열 거래 행렬을 생성하는 단계;를 포함하고,
    열 거래 행렬은,
    연산시, 각 프로슈머별 열에너지 요구량, 계획된 기존 열 생산량, 열에너지 추가 생산량, 최대 열 생산량, 열 거래량, 열 생산 비용 및 열 거래 가격과 특정 프로슈머가 다른 프로슈머에게 공급한 열 에너지가 변수로 반영되며,
    기본 수식은,
    Figure 112020050749607-pat00210
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 요구량이고,
    Figure 112020050749607-pat00211
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열 거래량이며,
    Figure 112020050749607-pat00212
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 계획된 기존 열 생산량이고,
    Figure 112020050749607-pat00213
    는 타임 슬롯 i에서 프로슈머 j의 열에너지 추가 생산량인 경우, 하기 수식 1로 생성되고,
    (수식 1)
    Figure 112020050749607-pat00214

    열 거래량을 정의하는 단계는,
    프로슈머인 j의 최대 열 생산량이
    Figure 112020050749607-pat00215
    이고, 프로슈머가 공급자의 역할만을 수행하는 경우, 기존 열 생산량(
    Figure 112020050749607-pat00216
    )이 수요보다 큰 경우로 잉여 열을 외부에 공급하기 위해, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00217
    로 양수 값을 가지며, 기존 열 생산량이 수요보다 작아 수요 충족을 위한 추가 열 생산 및 잉여 열을 외부에 공급하며, 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00218
    로 양수 값을 가지고, 항상
    Figure 112020050749607-pat00219
    를 만족하여, 열 수요가 최대 열 생산량을 초과하지 않아야 하며,
    프로슈머가 수요자의 역할만을 수행하는 경우, 열 수요가 최대 열 생산량보다 큰 경우로 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00220
    로 음수 값을 가지게 되고, 기존 열 생산량이 수요보다 큰 경우로 프로슈머는 잉여 열을 공급할 수 없는 상황이므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00221
    을 가지게 되며, 기존 열 생산량이 수요보다 작은 경우로 수요 충족을 위해 추가로 열을 생산하거나 부족한 열 수요를 열 거래를 통해 수용하기 때문에, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00222
    로 음수 값을 가지게 되고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)열 수요가 최대 열 생산량보다 크면, 열 수요를 외부에서 공급해야 하므로 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00223
    로 음수 값을 가지며, b)기존 열 생산량이 수요보다 크면, 잉여 열을 외부에 공급, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00224
    로 양수 값을 가지고,
    프로슈머가 공급자와 수요자의 역할을 모두 수행하는 경우, a)조건 및 b)조건 중 어느 한 조건도 만족하지 않으면, 해당 타임 슬롯에서 열 거래량이
    Figure 112020050749607-pat00225
    의 범위를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로 열 네트워크에서의 프로슈머간 양방향 P2P 열 거래 운영 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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