The domestic electric power demand is rapidly increasing with the rise of living standards and economic activities. The electric power supply authorities are, as public utility organization, charged with the responsibility of satisfactorily meeting this increasing power demand continuously.
Power generation facilities can be categorized according to their cost and operating characteristics into the following two types. One type has high initial investment costs but low operating costs such as hydraulic and nuclear power stations. The other type has low initial investment costs but high operating costs. Steam, diesel and gas turbine generators belong to this latter category. On the other hand, nuclear and steam type generators are continuously operated except in times of regular overhauls and accidents. But hydraulic, diesel, and gas-turbine type generators have the flexibility of being able to operate for short periods to meet peak demands or emergency requirements. With this cost and operating characteristics considered a model is established through the use of which a long range power generation facilities plan which satisfies yearly power requirements and minimizes total cost is possible.
In this thesis power generation facilities are divided into peak load facilities and base load facilities and the latter category is given a greater weight. Economies of scale is assumed to work with various costs according to capacity.
The model is formulated as a dynamic programming model of forward approach which finds the least cost expansion mix. A resource vector constrains the range of values which the decision variables may take.
This model is applied to the domestic situation with several simplifying assumptions standing and a five-year facility expansion pattern is obtained. Finally, uncertainties of input data are examined through sensitivity analysis as they take on deterministic values.
經濟活動의 增加와 生活水準의 向上으로 電力需要는 每年 急激히 上昇하고 있다. 公益事業으로서의 電力供給機關은 增加하는 電力需要를 充分히 그리고 連續的으로 供給할 責任을 지게 된다.
發電設備는 樣式에 따라 費用特性과 運用特性이 달라 水力發電이나 原子力發展과 같이 初期投資費用이 많이 드나 運營費用이 적게 드는 發電樣式이 있고 汽力이나 디젤 또는 개스터빈方式과 같이 初期設備費用은 적게 드나 運營費用이 많이 드는 發電樣式이 있다. 한편 原子力이나 汽力은 設備의 定期補修 또는 事故를 除外하고는 계속적으로 稼動하게 된다.
反面 水力이나 디젤, 개스터빈등은 最大負荷 또는 긴급시 등 단시간동안 運用될 수 있는 伸縮性을 갖고 있다.
이러한 費用特性 및 運用特性을 고려하여 각 年度의 電力需要를 充足시켜 各 設備들의 設備費와 運營費의 割引 累計를 最小로 하는 長期 發電設備 計劃을 세울 수 있는 模型을 수립 하였다.
그런데 設備費는 設備 附加 時点에 一時에 費用이 發生하나 運營費는 各 年度 設備의 構成 및 容量등에 의해 영향을 받게 되므로 現在의 設備 附加 決定은 장래의 設備附加에 直接的인 영향을 미치게 된다. 電力設備시스템에 附加되는 特定 type 設備의 經濟性을 評價하기 위해서는 設備의 耐用年數 동안에 附加될 수 있는 수 많은 設備附加案과의 總合費用을 고려하여야 한다.
長期設備投資 意思決定을 할 때에는 投資후에 행해질 가능한 意思決定을 고려하지 않고는 옳은 決定을 할 수 없다. 따라서 이와 같은 問題를 解決하는데 適合한 動的 計劃法을 利用하여 장래에 發生할 수 있는 代案의 數를 줄이도록 問題를 定式化 하였다.
本 論文에서는 發電設備를 最大負荷設備와 基底負荷 設備로 나누어 重要性이 큰 基底負荷設備를 對象으로 하여 擴張計劃을 고찰 하였다. 한편 設備費에 대해서는 容量에 따라 規模의 經濟가 作用한다고 보았다. 最小費用을 갖는 擴張經路를 찾기위해 forward approach에 의한 動的計劃法으로 定式化하고 이를 效率的으로 解決하기 위해 資源制約 벡터를 사용하였고 決定變數의 範圍에 制約을 가하여 計算量을 줄이도록 하였으며 適正豫備力 決定과 運營費用計算을 單純化하여 미니 컴퓨터를 이용할 수 있도록 하였다.
여러가지 假定을 하여 單純化시킨 우리나라의 경우에 본 모델을 適用하여 앞으로 5年間의 設備擴張 패턴을 구하였다. 本 모델에서 쓰이는 變數는 確定的인 값을 가지므로 變數의 不確實性 敏感度分析에 의해 檢討한 結果 變數의 不確實性이 基本擴張計劃에 큰 영향을 미침을 알 수 있다.
本 모델은 發電設備外에도 여러가지 設備投資問題 및 資本配分問題 ( capital budgeting \& capital rationing problem)에도 適用될 수 있다.