Journal of Energy Engineering (에너지공학)

The Korean Society for Energy (한국에너지학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Mathematical Structure and Formulation of Bottom-up Model based on Linear Programming

온실가스감축정책 평가를 위한 LP기반 상향식 모형의 수리 구조 및 정식화에 대한 연구

  • Received : 2014.09.17
  • Accepted : 2014.12.04
  • Published : 2014.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Since the release of mid-term domestic GHG goals until 2020, in 2009, some various GHG reduction policies have been proposed. There are two types of modeling approaches for identifying options required to meet greenhouse gas (GHG) abatement targets and assessing their economic impacts: top-down and bottom-up models. Examples of the bottom-up optimization models include MARKAL, MESSAGE, LEAP, and AIM, all of which are developed based on linear programming (LP) with a few differences in user interface and database utilization. In this paper, we suggest a simplified LP formulation and how can build it through step-by-step procedures.

2020년을 목표로 한 국내 중기 온실가스 감축목표가 2009년에 발표된 이후 다양한 온실가스 방안들이 제시되고 있다. 장기적인 온실가스 감축 정책들을 체계적으로 평가하기 위해 대부분의 국가에서는 상향식 모형 또는 하향식 모형이 이용이 되고 있다. 본 연구에서는 상향식 모형의 일반적인 현황 및 적용방안에 대해서 알아보고, 또한 가장 많이 사용되는 LP를 이용한 상향식 모형에 대한 이론적 고찰을 수행하였다. 특히 새롭게 제시된 단순화된 LP 정식화를 제시하기 위해, 의사결정변수 분석, 목적함수에 대한 분석, 기본적인 제약식인 흐름보존제약 및 용량제약에 대한 보다 간결한 정식화를 제시하고 있으며, 다양한 시나리오나 정책의 효과를 LP에 포함시킬 수 있도록 선형제약식을 만드는 방법도 제시하고 있다.

Keywords

References

  1. 국가온실가스 종합정보센터, "2020년 중기 국가 온실가스 감축목표설정", 2011.
  2. 녹색성장위원회, "그린카 발전전략 및 과제", 2010.
  3. 에너지경제연구원, "MARKAL 모형과 국내 장기 온실가스 감축잠재량 분석 보고서", 2009.
  4. 에너지경제연구원, "저탄소 경제시스템 구축 전략 연구 - 지역별 저탄소 경제시스템 개발", 2010.
  5. 유종훈, 김후곤, "손익분기점 분석을 이용한 전기차의 보조금 정책 연구", 에너지공학, 제20권 제1호, 2011.
  6. 유종훈, 김후곤, "MESSAGE 모델링을 이용한 승용차 부문의 그린카 도입 전망 분석", 에너지공학, 제21권 제1호, 2012.
  7. 지식경제부. "전기자동차산업 활성화방안", 2009.
  8. 한국산업환경기술원, "온실가스 배출 전망 및 감축잠재량 예측 분석 평가 기술 개발", 2011.
  9. 한국원자력 연구원, "MESSAGE 모형을 이용한 가정.상업.수송 부문 온실가스 감축잠재량 분석", 2010.
  10. EEA, CO2 Emissions Performance of Car Manufacturers in 2011, European Environment Agency (2011).
  11. EPA, Light-Duty Vehicle Greenhouse Gas Emission Standards and Corporate Average Fuel Economy Standards; Final Rule, Federal Register, 75(88), Environmental Protection Agency (2010).
  12. Fishbone, L.G., Abilock, H., MARKAL, a linear-programming model for energy systems analysis: technical description of the BNL version. Energy Res. 5(4), 353-75 (1981). https://doi.org/10.1002/er.4440050406
  13. Fumo, B., Mago, P.J., Chamra, L.M., Emission operational strategy for combined cooling, heating, and power systems. Appl. Energy 86 (11), 2344-350 (2009). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.03.007
  14. Goldberg, K.P., The effects of the corporate average fuel efficiency standards in the U.S.. J. Ind. Econ. 46 (1), 1-3 (1998).
  15. Hashim, H., Douglas, P., Elkamel, A., Croiset, E., Optimization model for energy planning with CO2 emission considerations. Ind. Eng. Chem. Res. 44 (4), 879-90 (2005). https://doi.org/10.1021/ie049766o
  16. IPCC, IPCC Second Assessment Report: Climate Change 1995. Cambridge University Press, Cambridge, UK (1995).
  17. IPCC, IPCC Third Assessment Report: Climate Change 2001. Cambridge University Press, Cambridge, UK (2001).