전기차와 히트펌프를 위한 열‑전기 공동 최적화 프레임워크

초록

본 논문은 3R2C 회색상자 건물 열 모델을 전력 흐름 제약과 결합한 SOCP 기반 OPF를 제안한다. 전기차(EV), 히트펌프(HP), 태양광(PV)을 동시에 스케줄링하여 전압 위반을 없애고 변압기 노화와 손실을 크게 감소시킨다.

상세 분석

이 연구는 전기차와 히트펌프라는 두 종류의 대규모 수요응답 자원을 열‑전기 연계 모델링 없이 다루는 기존 연구들의 한계를 정확히 짚어낸다. 저자들은 3R2C(3저항‑2정전용량) 회색상자 모델을 이용해 건물 내부 온도와 외기·태양복사 영향을 물리적으로 묘사하고, 히트펌프의 전력 소비를 COP(성능계수) 함수와 연결시켜 열 요구량을 전기 소비량으로 변환한다. 이 열‑전기 매핑은 실내 온도 구간 제약(T_min ≤ T_in ≤ T_max)과 직접 연계돼 사용자의 쾌적성 요구를 충족시키면서도 전력 시스템 최적화에 바로 활용될 수 있다.

전력망 측면에서는 방사형 저압 피더에 DistFlow 모델을 적용하고, 비선형 제약식(특히 전압·전류 제곱 관계)을 2차원 원뿔 제약으로 변환한 SOCP 완화 방식을 채택한다. 기존 이론에서는 부하 상한이 없거나 전력 주입 하한이 없을 때 정확성이 보장된다고 하지만, 실제 피더는 부하 상한과 하한이 모두 존재한다. 저자들은