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에너지 저장 시스템(ESS)의 경제성 분석 기법에 관한 연구
A Study on the Economic Analysis Method of Energy Storage System 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.19 no.3, 2015년, pp.596 - 606  

윤영상 (Department of IT Policy and Management, Graduate School of Soongsil University) ,  최재현 (Graduate School of Software, Soongsil University) ,  최용락 (Graduate School of Software, Soongsil University) ,  신용태 (Department of Computer Science, Soongsil University) ,  김종배 (Graduate School of Software, Soongsil University)

초록
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최근 정부가 추진하고 있는 신재생에너지 보급 및 확대 정책으로 스마트그리드의 핵심인 ESS에 관한 투자 및 연구가 선진국을 중심으로 빠르게 확산되고 있다. 미국을 비롯한 유럽 선진국들은 다양한 ESS관련 제도정비 및 개선을 통해 ESS 산업의 활성화를 유도하고 있는 반면, 우리나라의 경우, ESS 도입 및 활성화를 위한 법제도적 기반이 마련되어 있지 않다. 또한, ESS도입에 대한 경제적 효과성에 대한 객관적인 기준이 없어, ESS의 보급 및 활성화가 제대로 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는, ESS의 보급과 활성화를 위해 한국의 전기요금 체계를 기반으로 ESS의 경제성을 효과적으로 분석하기 위한 기법을 제시한다. 이를 위해 ESS의 운영 모형을 정의하고 각 운영 모형별 분석기법을 비교하여 최적의 경제성 분석방법을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the government is promoting the new renewable energy spread and expansion policy. To this end, the investment and the research is ongoing on the core of the ESS (Energy Storage System) for the Smart Grid that is being spread around the industrialized countries. US and European countries ha...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • ESS의 경제성을 효과적으로 분석하기 위해 본 절에서는 ESS 운영 모형을 정립하고 이에 대한 경제성 분석방법을 제시한다. ESS는 운영전략에 따라, 사용요금절감모형, 기본요금절감모형, 하이브리드모형으로 정의될 수 있다.
  • 하지만 최적의 운영방안을 찾기 위해서는 반드시 기본요금과 사용요금을 포괄하여야 한다. 따라서 본 연구는 이러한 전기 기본요금까지도 고려한 최적의 ESS경제성 분석기법을 제시하고자 한다.
  • 본 절에서는 앞서 제시한 ESS의 운영 모형별 경제성 분석기법을 제시한다.
  • 이에 본 논문에서는 실제 ESS의 경제성을 효과적으로 분석하기 위하여 3가지 운영 모형을 정의하고, 각각의 경제성 분석을 위한 기법을 제시하였다. 또한, 작년 데이터와 날씨 데이터를 회귀분석하여 최대저감 피크전력점량을 추정하는 기법을 제시하였다.
  • 이에 본 연구에서는, ESS의 보급과 활성화를 위해 전기기본요금에 대한 고려까지 포함하여 ESS의 경제성을 효과적으로 분석하기 위한 기법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 ESS의 운영 모형을 정의하고 각 운영 모형별 경제성 분석기법을 비교하여 최적의 방법을 제시한다.
  • ESS는 운영 모형에 따라 경제성이 다르게 분석될 수 있으므로, ESS의 경제성은 각 모형의 분석 결과 중에서 가장 높게 나타난 결과가 가장 정확한 결과라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는, 각 모형별 경제적 이득치를 기반으로 회수기간법(Payback Period Method)에 따라 초기 투자비를 회수하는 기간을 구하고 이를 비교하였다.

가설 설정

  • 필요시 배터리가 전력을 공급할 수 있으므로 다른 발전기의 기동을 상쇄할 수 있다. PCS의 용량과 배터리의 용량을 고려해서 충전 시 약 2시간 이상이 소요되고, 약 2시간 가량 방전이 가능하다고 가정한다. 이 모형에서는 전력을 구입하고 저장하는 데 드는 비용과 배터리를 방전함으로써 얻는 이익 사이의 차이를 기반으로 경제성을 따지게 되므로 배터리의 운영비용과 효율이 중요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사용요금 절감 모형은 무엇을 기반으로 경제성을 계산하는가? PCS의 용량과 배터리의 용량을 고려해서 충전 시 약 2시간 이상이 소요되고, 약 2시간 가량 방전이 가능하다고 가정한다. 이 모형에서는 전력을 구입하고 저장하는 데 드는 비용과 배터리를 방전함으로써 얻는 이익 사이의 차이를 기반으로 경제성을 따지게 되므로 배터리의 운영비용과 효율이 중요하다.
ESS는 무엇인가? 최근 정부가 추진하고 있는 신재생에너지 보급확대정책으로 스마트그리드의 핵심인 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)에 관한 투자 및 연구가 선진국을 중심으로 빠르게 확산되고 있다[1-3]. ESS는 잉여 전력을 필요한 시점에 적절히 공급할 수 있도록 저장해두는 장치로 전기에너지의 품질 및 효율성을 극대할 수 있는 에너지 활용 시스템이다. 미국을 비롯한 유럽 선진국들은 다양한 ESS관련 제도정비 및 개선을 통해 ESS 산업의 활성화를 유도하고 있다.
특정기관에서 ESS의 경제적 효과를 얻기 위해서 해야 하는 행동은 무엇인가? 하지만 전기요금의 상당부분은 기본요금으로 이루어져 있는데 기본요금절감을 통해 경제성을 극대화 하는 부분을 언급하고 있지 않다는 점이 다소 한계점으로 지적된다. 전기기본요금은 과거 1년간 동하절기 기간 동안 중부하와 최대부하시간대 전력피크 중 가장 큰 값에 기본요금단가를 곱하여 산정되기 때문에 특정기관에서 ESS의 경제적 효과를 보기 위해서는 해당기관 최대전력피크를 적절한 수준으로 관리하여야 한다. 그러나 건물별 전력피크를 구할 수 없거니와 전력피크를 구하더라도 ESS를 어떻게 운영해야 전력피크를 낮출 수 있는지에 대한 방법을 찾기가 쉽지 않다.
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참고문헌 (12)

  1. New Growth Engine Industry Information Technology Research, Domestic and Foreign Energy Storage System Industry Status and Business Strategy, Industrial Economics Research, 2014. 

  2. Korea Smart Grid Association, Smart Grid ESS Technology Trends Report, Korea Smart Grid Association, 2012. 

  3. K. I. Hwang, "Survey on Network Protocols for Energy Network Infrastructure based on Smart Utility Networks," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 1, no. 3, pp.119-124, Dec. 2012. 

  4. A. Dehamna, E. Bloom, Energy Storage on the Grid, Pike Research, 2001. 

  5. KEMA, Market Evaluation for Energy Storage in the United states, pp.C-2, 2012. 

  6. BIR Research Group, Energy Storage System(ESS) Industry Trends and Prospects, BIR, 2014. 

  7. C. S. Jin, ESS Industry Trends and Future Development Prospects, pp.9-10, 2012. 

  8. B. S. Kim, "Status of Energy Storage Technologies and Future Challenges the Power Industry", Journal of the Electrical World Monthly Magazine, pp.68, 2011. 

  9. Ministry of Knowledge Economy, Energy Storage Technology Development and Industrialization Strategy, pp.1-2, 2011. 

  10. D. S. Go, Energy Storage Systems for Power Supply Demand Balance and Smart Grid (ESS), Korea Institute for Industrial Economics & Trade, 2012. 

  11. S. M. Cho, Optimal BESS Sizing for Customer using New Model Considering Efficiency and Life Cycle, Ph. D. dissertation, Graduate School of Soongsil University, 2012. 

  12. Smart Grid Team, BESS Acquisition Approach Research for Smart Grid Real and Statable Power Supply Balance, Korea Power Exchange, 2013. 

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