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마이크로그리드를 기반으로 한 중소 산업용수용가의 최대수요전력 저감방안
The Maximum Demand Power Reduction of Small Industrial Factory based on Microgrid 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.66 no.1, 2017년, pp.7 - 14  

장홍순 (Dept. of Energy & Electrical Engineering Korea Polytechnic University) ,  김철진 (Dept. of Energy & Electrical Engineering Korea Polytechnic University) ,  박상원 (Dept. of Energy & Electrical Engineering Korea Polytechnic University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the power consumption of industrial consumer has increased rapidly, causing problems such as lack of power reserve margin in summer and winter, and therefore there is a growing need for maximum demand power management to consumers. In this paper, we studied small microgrid system consistin...

주제어

#Microgrid, Maximum demand power   #Power reduction   #Simulation   #Demand data  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 중소 산업용 수용가의 실제 전력수요 데이터를 수집하고 이를 기반으로 수용가 내에 태양광발전 및 배터리시스템을 포함하는 소규모 마이크로그리드 시스템을 구성하여 최대수요전력 및 전력량을 저감하기 위한 방안을 제시한다. 에너지저장장치를 단독으로 사용할 경우 최대수요 시점에서의 배터리 방전을 통해 최대수요전력을 저감할 수 있으나, 해당 시스템에서는 충전에 사용되는 전력과 전체적인 사용 전력량 저감을 위해 태양광발전설비와 에너지 저장장치를 조합한 시스템을 적용하였다.
  • 또한 수용가에 적합한 마이크로그리드 구성요소의 적정규모를 판단하기 위해서는, 우선 수용가의 과거 수전 이력으로부터 수용가의 전력 수요패턴과 최대수요가 발생한 상황을 파악할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 해당 부하의 수요 특성을 확인하기 위해 수용가의 최근 2년 동안의 전력수요 데이터로부터, 최대수요가 발생한 2일의 전력수요데이터를 수집하고, 매 수요시한(15분)마다 계측한 당일의 수요 패턴을 그림 1에 제시한다.
  • 에너지저장장치를 단독으로 사용할 경우 최대수요 시점에서의 배터리 방전을 통해 최대수요전력을 저감할 수 있으나, 해당 시스템에서는 충전에 사용되는 전력과 전체적인 사용 전력량 저감을 위해 태양광발전설비와 에너지 저장장치를 조합한 시스템을 적용하였다. 또한 구축한 마이크로그리드 모델을 대상으로 Matlab/Simulink를 활용한 시뮬레이션을 통해, 대상 산업용 수용가의 전력 이용효율 향상 효과를 확인하고 제안한 방안의 타당성을 검증하고자 한다.

가설 설정

  • 또한 복소치로 표현된 데이터 자체를 전력네트워크 시스템에 바로 적용할 수 없으므로 Simscape 블록 중 Controlled Current Source를 통해 시뮬레이션에 적용된 분산전원 요소들과 부하 데이터의 값을 전류치로 사용한다. 시뮬레이션은 효용성을 고려하여 이상적인 모델을 가정하고, 전력네트워크 및 외부조건에 의해 발생되는 에너지손실 및 위상차는 고려하지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업용 수용가의 최대수요 전력을 저감하기 위한 배터리의 용량이 가져야할 조건은? 산업용 수용가의 최대수요 전력을 저감하기 위한 배터리의 용량은 저감 대상 부하가 지속되는 시간 동안에 필요한 전력량 이상을 공급할 수 있어야 한다.
배터리 에너지저장 장치(ESS)의 장점은? 마이크로그리드 시스템의 핵심요소인 배터리 에너지저장 장치(ESS)는 전력을 저장하여 필요 시 공급함으로써 전력 이용효율을 향상시킬 수 있는 시스템으로 태양광 등 신재생에너지에 의한 발전 출력의 안정과 에너지 활용의 효율성을 도모할 수 있는 장점을 갖고 있다.
시뮬레이션에서 태양광 발전량을 이용해 배터리 시스템을 충전하고 최대수요전력을 약 13%정도 저감할 수 있음을 확인할 수 있었는데 이를 통해 기대되는 점은? 시뮬레이션에서는 태양광 발전량을 이용해 배터리시스템을 충전하고 최대수요전력이 요구되는 중부하시간대에 방전하여 공장의 중요 부하를 차단하지 않고 최대수요전력을 약 13 [%] 정도 저감할 수 있음을 확인하였다. 이상의 연구 결과로부터 전력 다소비 중소형 수용가의 최대수요전력 및 사용 전력량 저감과 이를 통한 온실가스 배출 감축을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 향후 산업단지 내에 널리 확산이 이루어지는 경우 국가 전력 예비율 향상에도 크게 기여할것으로 예상된다.
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참고문헌 (8)

  1. Lasseter, Robert H, "Microgrids," Power Engineerin g Society Winter Meeting, 2002. IEEE, vol. 1, pp. 305-308, 2002. 

  2. SALAM, A. A., MOHAMED, A., HANNAN, M. A. "Technical challenges on microgrids.", ARPN Journal of engineering and applied sciences, vol. 3, no. 6, pp. 64-69, December 2008 

  3. CHE, Yanbo, Jian CHEN, "Research on Design and Control of Microgrid System.", Electrical Review ISSN, vol. 33 no. 2097 pp. 83-86, 2012 

  4. Choudhury, Subhashree, Leesa Mohapatra, and Pravat Kumar Rout, "A comprehensive review on modeling, control, protection and future prospects of Microgrid," Electrical, Electronics, Signals, Communication and Optimization (EESCO), 2015 International Conference on. IEEE, pp. 1-6, 2015. 

  5. Wataru Tezuka, et al, "Construction and Operation of 50kW Electric Power Storage System" FB Technical News No.63, 2007.11 

  6. Mathworks,'trapz', https://kr.mathworks.com/help/ma tlab/ref/trapz.html?searchHighlighttrapz 

  7. Explanation of calculation formula of solar power generation in detail, https://www.solar-partners.jp/ pv-eco-informations-34281.html, 2014.11 

  8. Cho, Kyeong-hee, Seul-Ki Kim and Eung-sang Kim, "Optimal capacity determination method of battery energy storage system for demand management of electricity customer," The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 62, no. 1, pp. 21-28, 2013. 

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