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스마트그리드 환경에서 전기자동차 배터리를 이용한 V2G의 활용방안에 관한 연구
A Study on the V2G Application using the Battery of Electric Vehicles under Smart Grid Environment 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.63 no.1, 2014년, pp.40 - 45  

최진영 (SK이노베이션) ,  박은성 (SK이노베이션)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study examines the system and process of battery stored energy in vehicles and suggest the effective area for the use of V2G(vehicle-to-grid) from Jeju Smart Grid Demonstration Project. V2G means technology of electric power transmission from the battery of electric-drive vehicles to state grid...

주제어

#BMS   #EV   #NOC   #OBC   #Rapid charger   #Slow charger   #TOC   #VPP   #V2G  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 전기자동차 배터리를 이용한 V2G 기술의 적합한 적용 분야를 찾기 위하여 해외의 V2G 적용사례인 주파수 추종 분야에 대하여 그 한계를 검토하였으며 이에 대비 하여 제주 실증사업에서는 수요반응(Demand Response) 분야에 적용하여 기술 및 운영실증을 완료하였다. 기술적으로는 V2G 통신인프라 구축과 함께 양방향 OBC를 개발하여 기술시험을 완료하여 우리나라에 적합한 V2G 운영모델을 개발하여 TOC의 지시에 따라 총 송전량은 984.
  • 제주 스마트그리드 실증단지에서는 KEPCO(한국전력) 와 KPX(전력거래소)가 공동으로 운영하는 통합관제센터 (TOC : Total Operation Center)에서 종합운영센터(NOC : Network Operation Center)로 전송한 방전 지시에 따라 완속 충전기(slow charger)에 연결되어 충전 중에 있는 전기 자동차에서 V2G(Vehicle to Grid) 실증을 수행하였다.이 기능은 제주실증단지에서 운영한 가상전력시장에 수요측 발전 자원으로 등록하여 피크시 부하감축을 목적으로 시행하였으며 이의 구현을 위하여 양방향 OBC가 핵심부품이다. 이는 전기자동차에 탑재되며 충방전 효율 90% 이상, 과전류 차단시간 1ms, 열해석 시뮬레이션을 이용하여 방열판 구조개선을 통한 온도상승을 억제한 출력 3kW 양방향OBC 개발을 통하여 TOC - NOC - 완속충전기 - 전기자동차를 연계한 가상전력시장에 참여하여 V2G(Vehicle to Grid) 실증을 완료함으로써 향후 전기자동차 배터리를 활용하는 VPP(가상발전소)의 역할을 기대할 수 있다.
  • [7] 또 다른 제약으로 주파수 추종시 상시 충방전에 따른 배터리의 수명 소진에 대한 검증도 명확하게 규명되지 못하였다. 현재 우리나라는 전력거래소 주관으로 발전소에 설치하기 위한 주파수 추종용 대용량 에너지저장장치 과제를 수행[8] 중에 있으므로 본 논문에서는 제주 실증사업에서 실증한 V2G 기술에 대하여 적합한 활용영역을 TOC와 연계한 스마트그리드 기술을 이용하여 전기자동차 배터리의 운영 제약이 없이 주간 피크 시간대에 집중 활용함으로써 향후 전력 예비력 확보효과를 극대화 할 수 있는 수요반응(Demand Response)에 대하여 연구하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Smart Transportation의 구성은? Smart Transportation의 구성은 전기자동차(EV : Electric Vehicle), 충전인프라(EV Charging Infrastructure)와 통합운영센터(NOC: Network Operation Center), 종합관제센터 (TOC: Total Operation Center) 로 구성되어 있다.
Smart Transportation의 역할은? Smart Transportation은 자동차산업에 대한 패러다임이 환경과 에너지 문제로 급격히 변해갈 것으로 예상하고 이를 근거로 국가 에너지 효율향상을 통한 저탄소 녹색성장의 기회를 확보하고 기업은 기술개발을 통한 신성장동력 발굴과 수출산업으로 확대성장을 기대할 수 있는 여건을 조성하는데 있다.
주파수 추종을 제한적으로 수행하는 방법으로는 무엇이 있는가? 여기서 주파수 추종을 제한적으로 수행하는 방법으로는 1. 전기자동차 배터리의 충방전 상하한 한계 설정 2. 전기자동차의 배터리 SOC를 감지하고 주파수 추종 신호를 준수하기 위해 차량의 배치 3. 운영 가능 시기(Preferred Operating Point) 설정 후 제어 신호를 전달하고 전기자동차 배터리에 대해 반응시간에 따라 신속한 제어 신호 응답을 수행함으로써 주파수 추종에 활용 가능하게 할 수 있지만 운영범위의 제약이 많은 것을 알 수 있다.[7] 또 다른 제약으로 주파수 추종시 상시 충방전에 따른 배터리의 수명 소진에 대한 검증도 명확하게 규명되지 못하였다.
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참고문헌 (7)

  1. Ministry of Economy and Knowledge, Smart Grid National Road-map, 2010 

  2. Willet Kempton, Jasna tomic, 'Vehicle-to-grid power fundamentals: Calculating capacity and net revenue", 2005 

  3. Christophe Guille, George Cross, "A conceptual frame work for the vehicle-to-grid(V2G) implementation", 2009 

  4. Evaluating the impact of V2G services on the degradation of batteries in PHEV and EV", 2013 

  5. Jasna tomic, Willet Kempton, "Using fleets of electric-drive vehicles for grid support", 2007 

  6. Sekyung Han, Soohee Han, "Economic Feasibility of V2G Frequency Regulation in Consideration of Battery Wear", 2013 

  7. Willet Kempton, Victgor Udo, Ken Huber, Kevin Komara, Steve Letendre, Scott Baker, Doug Brunner, Nat Pearre,, "A Test of Vehicle-to-Grid(V2G) for Energy Storage and Frequency Regulation in the PJM System" 2008 

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