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에너지 저장 시스템의 전력계통 적용 사례 분석
A Study on the Application Cases Analysis of ESS(Energy Storage System) to Electric Power System 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.11 no.1, 2016년, pp.53 - 58  

고윤석 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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지구 온난화, 고유가 그리고 심각한 전력난 문제를 해소하기 위해, 가정용 전기요금 누진제 적용과 함께 산업용 전기요금의 지속적인 상승이 이루어지고 있어 에너지 이용 효율을 크게 개선할 수 있는 에너지 저장 시스템을 스마트 그리드에 적용하기 위한 노력들이 새롭게 시도되고 있다. 본 연구에서는 에너지 저장 장치로 활용될 수 있는 리튬이온 전지의 구성 및 동작원리, 에너지 저장 시스템의 전력계통 적용 분야, 배터리 에너지 컨버터 기술, 그리고 적용사례를 연구함으로서 에너지 저장 시스템을 전력계통에 적용하는 데 필요한 기반 기술을 확립한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because a progressive tax of home electricity rates is charged and a continuous rise of industrial electricity rates is expected in order to solve the global warming, the high oil prices and the serious power shortage problem, the efforts to apply the energy storage systems which can significantly i...

주제어

#에너지 저장 시스템   #전력용 컨버터   #리튬이온 배터리  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 에너지 저장 시스템의 전력계통 연계에서 가장 핵심적인 기술은 전력변환 기술이다. 따라서 본 연구에 서는 배터리 에너지 저장 시스템의 컨버터 기술에 대해서 분석된다. 일반적으로, 에너지 저장 시스템의 직류/교류 변환은 전력변환장치(정류기 또는 인버터)에 의해 제어되는데, 그림 8은 단상 에너지 저장시스템의 구성을 보인다[5].
  • 따라서 본 연구에서는 에너지 이용 효율을 극대화하기 위해 새로운 대안으로 떠오르고 있는 에너지 저장 시스템으로 활용될 수 있는 리튬이온 전지의 구성 및 동작원리와 에너지 저장시스템의 미래 시장을 분석한다. 그리고 에너지 저장 시스템의 전력계통 적용 가능 영역, 배터리 전력 컨버터기술 그리고 적용사례를 분석함으로써 에너지 저장 시스템을 전력계통에 적용하는 데 필요한 기반기술을 확립한다.
  • 특히, 세계적으로 지구 온난화에 대비 전력 이용의 효율성이 매우 중시되는 시점에서 에너지 저장 시스템에 대한 기술적 고 찰은 큰 관심사항이 아니라 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 에너지 저장 장치의 시장 현황 분석, 리튬 이온 전지의 구성 및 동작원리, 에너지 저장 시스템의 전력계통 적용 위치, 배터리 에너지 컨버터 기술 그리고 전력계통에 대한 적용사례 분석 등, 에너지 저장 시스템을 전력계통에 적용하는데 필요한 시장현황 및 기술적 고찰을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
에너지 저장 시스템이란 무엇인가? 에너지 저장 시스템(ESS)은 발전에서 송변전, 배전 그리고 소비 전 과정에 걸쳐 전기를 저장하는 장치로서, 양수 발전소 및 UPS를 포함하여 총 19개 분야로 분류할 수 있는데, 그림 1은 대표적인 전기 에너지 저장 시스템의 분류표를 보인다[6].
SNe Research의 ESS에 대한 시장예측결과는 어떠한가? com)의 ESS에 대한 시장예측결과를 보인다. 기존 적용 시장은 지속적으로 계속 증가 할 것으로 예상되지만, 성장 속도가 매우 낮을 것으로 예측되며, 반면에 지금은 매우 작은 부분을 형성하고 있지만, 미래에 ESS 시장을 크게 확대시킬 새로운 응용분야들이 출현할 것으로 예측된다. 특히 TOU (시간 이용) 비용 관리 시장은 ESS 기술의 발달과 함께 급격히 증가 할 것으로 예상된다.
리튬이온 전지는 무엇으로 구성되는가? 그림 5는 이차전지 중 리튬이온 전지의 구조 및 동작원리를 보인다. 리튬이온 전지는 양극(Anode), 음극 (Cathode), 전해질(Electrolyte)과 분리 막(Separator) 으로 구성된다. 최근 이들 재료들은 보다 경제적이고 전류밀도가 높은 신소재들로 대체되고 있지만 일반적으로 양극은 리튬이온 산화물, 음극은 흑연이나 탄소 계열을 재료로 하여 제작된다.
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참고문헌 (6)

  1. Y. Ko. "A Study on the Superconductivity Energy Storage Basic Technology," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 6, 2015, pp. 691-698. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Y. Ko, "The Considerations for the Application of ESS(Energy Storage System) to Electrical Power System," Proc. of the 2014 spring Korea Institute of Electronic Communication Sciences Conf., vol.7, no. 1, Cheonan, Korea, November 2014, pp. 233-236. 

  3. K. Lee. I. Choy, W. Cho, and J. Back, "MPPT and Yawing Control of a New Horizontal-Axis Wind Turbine with Two Parallel-Connected Generators," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 1, 2012, pp. 81-89. 

  4. M. Jeong, C. Moon, H. Kim, Y. Chang, and T. Park, "A Study on Design of 50kW PMSG for Micro-grid Application," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 4, 2014, pp. 527-536. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. D, Trowler and B. Whitaker, "Bi-Directional Inverter and Energy Storage System," Texas Instruments Analog Design Contest, University of Arkansas, USA, May, 2008. 

  6. IEC International Electrotechnical Commission, "Electrical Energy Storage," IEC White Paper. Dec., 2011. 

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