[논문]설계목표에 따른 독립형 마이크로그리드 경제성 평가 및 민감도 분석

원종남; 채우규; 이학주; 심준보; 신창훈

doi:10.5370/kiee.2017.66.6.892

설계목표에 따른 독립형 마이크로그리드 경제성 평가 및 민감도 분석
An Economic Evaluation and Sensitivity Analysis of Remote MicroGrid According to Design Objectives 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.6, 2017년, pp.892 - 897

원종남 (KEPCO Research Institute) , 채우규 (KEPCO Research Institute) , 이학주 (KEPCO Research Institute) , 심준보 (KEPCO Research Institute) , 신창훈 (KEPCO Research Institute)

Abstract ▼ AI-Helper

Until now, it has been for choosing most economic result to be generally used for designing remote MicroGrid (MG) system. It is able to make economic benefit by reducing operation cost, but proportion of renewable energy will be minimum. In other words, it is difficult to get an effect by renewable energy because economic feasibility is an only consideration. Therefore, various factors should be considered and design objectives should be are diversified to design proper remote MG system. In this paper, remote MG system is classified into two types according to design objectives, and they are analysed through case study based on economic evaluation. In addition, economic feasibility for each type is analysed through sensitivity analysis according to various factors that affect the design results of the system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 독립형 마이크로그리드 시스템의 설계목표에 따라 두 가지 타입(에너지 자립형, 하이브리드형)으로 구분하였고, 이에 대해 경제성 평가를 기반으로 사례연구를 수행하였다. 이를 통해 타입별 설계결과의 적합성에 대해 분석하였다.

제안 방법

이를 통해 타입별 설계결과의 적합성에 대해 분석하였다. 또한 시스템 경제성에 영향을 미치는 요소에 따른 각 타입별 COE를 계산하여 경제성이 어떻게 변화하는지 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석을 통해 시장경제 상황 및 대상도서의 특성 등의 요소들은 에너지 자립형의 경제성 확보에 크게 영향을 미치지 못하고, 전체적으로 하이브리드형이 경제적으로 유리함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대해 설계목 표에 따라 설계 타입을 두 가지로 구분하고 경제성 평가 기반의 사례연구를 통해 비교분석 하였다. 또한 시장경제 상황, 대상도서 특성 및 REC 등의 다양한 변동요소에 따른 민감도 분석을 통해 두 가지 타입을 비교분석하였다.

이론/모형

본 연구에서의 경제성 평가는 세계적으로 가장 널리 사용되는 마이크로그리드 엔지니어링 툴인 HOMER(Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources)를 이용하였다. HOMER는 디젤발전기, 신재생에너지, BESS, 연료전지 등 다양한 요소기 기들을 반영할 수 있으며, 계통연계형, 독립형 마이크로그리드 모두 모델링이 가능하다.

성능/효과

민감도 분석을 통해 시장경제 상황 및 대상도서의 특성 등의 요소들은 에너지 자립형의 경제성 확보에 크게 영향을 미치지 못하고, 전체적으로 하이브리드형이 경제적으로 유리함을 확인할 수 있었다. 그러나 REC와 같이 추가적인 편익이 발생할 수 있는 요소를 고려하면 에너지 자립형은 신재생에너지 비율이 높으면서도 충분히 경제성을 확보할 수 있음을 확인하였다.
또한 시스템 경제성에 영향을 미치는 요소에 따른 각 타입별 COE를 계산하여 경제성이 어떻게 변화하는지 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석을 통해 시장경제 상황 및 대상도서의 특성 등의 요소들은 에너지 자립형의 경제성 확보에 크게 영향을 미치지 못하고, 전체적으로 하이브리드형이 경제적으로 유리함을 확인할 수 있었다. 그러나 REC와 같이 추가적인 편익이 발생할 수 있는 요소를 고려하면 에너지 자립형은 신재생에너지 비율이 높으면서도 충분히 경제성을 확보할 수 있음을 확인하였다.

후속연구

모든 분석 결과는 대상도서의 규모, 형태, 시장상황, 정책 등의 다양한 요소에 따라 달라질 수 있으나, 일반적인 경향성은 차이가 없을 것으로 판단된다. 이에 본 연구결과는 독립형 마이크로 그리드 설계방안에 대한 방향성을 제시해 줄 수 있을 것이라 기 대되며, 이를 기반으로 향후 설계목표의 다양화, 구체화 등에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	독립형 마이크로그 리드 시스템의 적합성을 판단할 때 다양한 요소들을 고려하여 목표를 명확히 설정해야하는 이유는?	이러한 흐름을 고려하였을 때 독립형 마이크로그리드 시스템 설계시 단순히 경제성만을 목표로 하지 않고, 그 외의 요소들(탄 소절감, 신재생에너지 투입률 등)이 추가적으로 고려되어 설계목표가 다양화될 필요가 있다. 현 시점에서 단순히 가장 경제적으 로 유리한 설계 결과를 채택하게 되더라도, 이는 향후 시장경제, 정책 상황 등에 따라서 최적의 결과가 아닐 수도 있으며, 경우에 따라 전혀 적합하지 않은 결과가 될 수도 있다. 다시 말해, 설계 목표에 반영될 수 있는 다양한 요소들을 고려하여 목표를 명확히 설정해야 하며, 결과적으로 이에 따라 설계된 독립형 마이크로그 리드 시스템들에 대한 적합성을 판단해야 한다.
	기존의 독립형 마이크로그리드의 설계는 어떤 방법을 이용해왔는가?	기존의 독립형 마이크로그리드의 설계는 기본적으로 여러 가지 시스템 구성 중 가장 경제적인 설계 결과를 채택하는 방법을 이용해왔다. 이러한 방법은 마이크로그리드 구축 전 대비 운영비를 절감하여 전체적으로 경제적 이익을 발생시킬 수 있다[1,2].
	독립형 마이크로그리드가 의미하는 것은?	기본적으로 독립형 마이크로그리드는 BESS(Battery Energy Storage System, 배터리 에너지 저장장치)와 신재생에너지, 디젤 발전기 등으로 구성된 소규모 독립 전력계통을 의미한다. 독립형 마이크로그리드 시스템에서는 BESS의 인버터(Grid Forming Inverter)가 정전압/정주파수 운전을 수행하게 된다.

참고문헌 (10)

Wencong Su, Zhiyong Yuan, and Mo-Yuen Chow, "Microgrid Planning and Operation: Solar Energy and Wind Energy", IEEE Power and Energy Society General Meeting, Jul. 2010
Sung-Wook Hwang, Woo-Kyu Chae, Hak-Ju Lee, Sang-Yun Yun, and Jung-Hoon Kim, "A Study on the Optimal Resource Configuration Considering Load Characteristics of Electric Vehicles in Micro Grid Environment", The Transactions of the KIEE, Vol. 64, No. 2, pp. 228-231, Feb. 2015
IEA, "World Energy Outlook 2016(Summary)", 2016
REN21, "RENEWABLES 2016 GLOBAL STATUS REPORT", 2016
Woo-Kyu Chae, Hak-Ju Lee, Jong-Nam Weon, Jung-Sung Park, and Jae-Eon Kim, "Design and Field Tests of an Inverted Based Remote MicroGrid on a Korean Island", Energies, Vol. 8, No. 8, pp. 8193-8210, Aug. 2015

상세보기
IRENA, "Hybrid power systems", 2013
Omar Hafez and Kankar Bhattacharya, "Optimal planning and design of a renewable energy based supply system for microgrids", Renewable Energy, Vol. 45, Issue C, pp. 7-15, Sep. 2012

상세보기
ROCKY MOUNTAIN INSTITUTE AND CARBON WAR ROOM, "RENEWABLE MICROGRIDS: PROFILES FROM ISLANDS AND REMOTE COMMUNITIES ACROSS THE GLOBE", 2015
Sunanda Sinha and S.S.Chandel, "Review of software tools for hybrid renewable energy systems", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 32, pp. 192-205, Apr. 2014

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Jong-Nam Weon, Woo-Kyu Chae, Hak-Ju Lee, and Jung-Sung Park, "Economic Evaluation of Remote MicroGrid in Geochado", KIEE International Smart Grid Conference, Oct. 2015

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