1. 개요
전력계통의 신뢰도는 전력 수요에 대해 안정적인 전력 공급이 가능한지를 정량적으로 평가하는 지표이다. 대표적인 방법으로 시간적 관점의 LOLP, 에너지(전력량) 관점의 LOLE, 빈도와 지속시간 관점의 F&D Curve가 활용된다.
2. 전력부족확률 (LOLP: Loss of Load Probability)
공급능력이 부족하여 부하를 충당하지 못하고 공급지장이 발생하는 시간의 비율을 나타내는 확률이다.
1) 정의 및 수식
- 정의: 고찰 기간 중 전력 부족이 발생하는 시간의 비율.
- 수식:$$P_L = \frac{\text{고찰기간의 정전시간 평균}}{\text{고찰기간}} = \frac{F \times \bar{S}}{8760 \times 60} = \frac{\bar{S}}{\bar{R}+\bar{S}} = \lambda \cdot S$$($F$: 연간 정전횟수, $\bar{S}$: 평균 정전시간, $\bar{R}$: 평균 운전시간, $\lambda$: 고장정지율)
2) 특징 및 활용
- 기준: 국내에서는 0.3일/년을 기준으로 설정하여 전력수급기본계획 수립 시 발전설비 확충 지표로 사용한다.
- 단점: 정전의 빈도와 시간만 대상으로 하며, 정전의 **크기(규모)**는 고려하지 않는다는 단점이 있다.
3. 전력량부족확률 (LOLE: Loss of Load Expectation / Probability)
정전된 전력량의 크기(에너지)를 고려하여 평가하는 방법으로, 통상적으로 LOEP(Loss of Load Energy Probability)로 표현되나 제공된 자료의 정의에 따름.
1) 정의 및 수식
- 정의: 고찰기간 동안의 총 정전 전력량(MWh)과 총 수요 전력량(MWh)의 비율.
- 수식:$$\text{LOLE(LOEP)} = \frac{\text{고찰기간 총 정전 전력량 [MWh]}}{\text{고찰기간 총 수요전력량 [MWh]}}$$$$\text{LOLE} = \left( \frac{\bar{S}}{\bar{R}+\bar{S}} \right) \times \left( \frac{\Delta \bar{P}_s}{\bar{P}} \right) = \text{LOLP} \times \text{공급지장률}$$
2) 특징
- 단점: LOLP의 단점인 **정전 규모(크기)**를 고려하여 전력량 관점에서의 공급지장 크기를 보다 상세히 분석할 수 있다.
- 값: 0~1 사이의 무차원 값을 가진다.
4. 빈도-지속시간 곡선 (F&D Curve: Frequency and Duration Curve)
정전의 빈도($F$), 정전시간($S$), 그리고 이들의 결합인 평균 정전 지속시간을 시각적으로 명확히 표시하여 평가하는 방법이다.
1) 그래프 분석
- X축: 정전량($\Delta P_s$), Y축: 빈도($F$) 또는 시간($S$).
- 그래프는 정전량이 커질수록 빈도와 지속시간이 줄어드는 우하향 곡선 형태를 띤다.
2) 주요 지점 분석 (곡선상의 의미)
- A지점 ($\bar{R}+\bar{S}$): 특정 정전량($P_{500kW}$) 이상 정전의 평균 발생 간격 시간.
- B지점 ($F_{500}$): 특정 정전량($P_{500kW}$) 이상 정전의 발생 횟수(빈도).
- C지점 ($S_{500}$): 특정 정전량($P_{500kW}$) 이상 정전의 평균 지속 시간.
5. 결론 및 신뢰도 표현법 비교
| 구분 | LOLP | LOLE(LOEP) | F&D Curve |
| 관점 | 시간적 확률 | 에너지(량)적 확률 | 빈도 및 지속시간 |
| 고려사항 | 빈도, 지속시간 | 빈도, 지속시간, 규모 | 빈도, 지속시간, 규모 |
| 주요용도 | 발전설비 계획 | 공급지장 비용 평가 | 계통 운영 평가 |
이러한 신뢰도 지표들은 상호 보완적이므로 계통의 특성에 맞게 종합적으로 활용하여야 한다.