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문제 정의
- 독립형 마이크로그리드 부하별로 분산전원의 구성용량을 산정하는 알고리즘은 그림 1과 같이 나타낼 수 있다. 각 분산전원의 최적 용량 산정은 주어진 독립형 마이크로그리드 수요, 신재생발전원의 정격에 따른 출력과 디젤 발전기의 기저발전 비율을 이용하여 디젤 및 신재생 발전원의 용량과 구성 비용을 산정한 후, 산정된 디젤 및 신재생 발전원의 총 비용을 최소화하는 것을 목적으로 최적화 과정에 적용하여 에너지저장장치의 적정용량을 도출하고, 최종적으로 앞서 가정한 분산전원별 최적의 용량을 산정한다.
- 따라서 본 논문에서는 도서지역을 대상으로 디젤 및 신재생발전원의 설치비용과 발전비용을 이용하여 부하규모에 맞는 각 분산전원의 적정 용량을 산정하는 것을 목적으로 하고, 이를 위해 독립형 마이크로그리드 내 분산전원으로서 디젤 발전기, 태양광과 풍력발전기, 그리고 ESS를 가정하였으며, 최대전력수요가 겨울에 발생하는 추세를 감안하여 겨울철 부하를 사용하였다.
- 사례연구를 통해 다양한 규모의 도서지역 부하를 이용하여 각부하에 적합한 독립형 마이크로그리드 내 분산전원 발전 비율을 산정하고자 한다. 사례연구에서 사용된 태양광 및 풍력 발전 데이터는 모두 실측값을 이용하였으며, 3주치 발전량 실측 데이터를 평균내서 사용하였다.
가설 설정
- 사례연구에서 사용한 부하는 세 군데의 도서지역으로, 관광용이나 산업용 등 특정 용도를 지니지 않은 부하이다. 도서지역 A, B, C는 부하 규모와 시간대별 전력수요 패턴은 각기 다르지만 저녁 시간대에 최대 전력수요가 나타나는 유형이 유사한 곳으로 가정하였다. 최대전력수요 발생 시점이 여름이 아닌 겨울에 발생하는 최근 추세와 함께 우리나라 일반적인 주거중심 도서지역의 경우 전력수요 패턴에 있어서 요일별 특성이 적은 점을 감안하여, 사용된 부하는 요일 특성을 배제한 겨울철 부하로 가정하여 적용하였다.
- 디젤 및 신재생발전원의 가격정보로 설치비와 발전단가를 입력하였으며 각 발전원의 평균 설비 수명을 감안하여 설치비를 적용하고, 디젤 발전기의 기저 발전 비율은 일일 총 수요에 대한 것으로서 디젤 발전기가 매 시간 동일한 출력을 내는 것으로 가정한다. 환경적 요인에 민감한 신재생 발전원의 특성상 발전원 출력이 대상 지역의 운량, 일사량, 풍속 등과 같은 기상 조건에 따라 크게 좌우되므로, 본 논문에서 사용된 신재생 발전원의 패턴 및 발전량 데이터는 기존 실측 데이터(태양광(용량: 15kW, 기간: 2013.
- 또, 태양광 발전 모듈과 풍력 발전기는 최소 설치 개수 이상 반드시 설치해야하는 것으로 하여 최적해가 음수 값을 갖지 않도록 하였으며, 신재생 발전원의 단위용량은 태양광의 경우 발전 모듈 기준으로 1개당 1kW, 풍력의 경우 소형 발전기를 사용한다는 가정 하에 1기당 100kW로 하였다.
- 도서지역 A, B, C는 부하 규모와 시간대별 전력수요 패턴은 각기 다르지만 저녁 시간대에 최대 전력수요가 나타나는 유형이 유사한 곳으로 가정하였다. 최대전력수요 발생 시점이 여름이 아닌 겨울에 발생하는 최근 추세와 함께 우리나라 일반적인 주거중심 도서지역의 경우 전력수요 패턴에 있어서 요일별 특성이 적은 점을 감안하여, 사용된 부하는 요일 특성을 배제한 겨울철 부하로 가정하여 적용하였다.
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