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태양광 연계형 배터리 에너지 저장장치의 최적 용량 산정
A Study of Optimum Capacity of Battery Energy Storage System Linked PV 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.67 no.1, 2018년, pp.38 - 45  

백민규 (Dept. of Electrical Engineering, Konkuk University) ,  박종배 (Dept. of Electrical Engineering, Konkuk University) ,  손성용 (Dept. of Electrical Engineering, Gachon University) ,  신하상 (Solution advanced technology Co.) ,  박용기 (Dept. of Electrical Engineering, Youngsan University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In September 2016, the government decided to apply a REC 5.0 weighting to solar-battery ESS to increase the supply of renewable energy. In this paper, we calculated the optimal capacity of battery ESS which maximizes the revenue when solar is linked with battery ESS. In the case study, the optimal c...

주제어

#BESS   #PV   #REC   #Economic evaluation   #Optimum capacity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 REC 가중치를 활용하여 기존 설치되어있는 태양광(100kW)에 BESS를 연계하기 위한 경제성 평가를 수행하였다. BESS의 용량 별 경제성 평가를 반복 수행하여 최적 BESS 용량을 도출하였다.
  • 본 논문에서는 건물 옥상에 설치된 100kW의 PV에 BESS를 추가로 설치할 경우 BESS의 최적용량과 경제성 평가를 수행하였다. 사례분석 결과 CASE 1에서는 BESS의 최적 용량을 산출하기 위해 최적 구성비(PCS와 배터리뱅크)인 0.
  • 본 논문에서는 총 3가지의 CASE에 대해 연구를 수행하였다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 가중치 적용 시간에 의해 하루 1회 충 방전을 수행한다. BESS의 운영 주기는 24시간으로 가정한다.(T=24) BESS는 365일 시뮬레이션 기간 동안 매일 완전 충전과 완전 방전을 반복한다.
  • 본 논문에서 BESS 고정비용의 투자비는 배터리 제작비, PCS 제작비로 구분하였으며 배터리 제작비에는 배터리 셀 비용, 컨테이너 제작비, BMS(Battery Management System) 등이 포함되었다고 가정한다. PCS 제작비 에는 전력변환장치, PMS(Power Management System), 계통연계비용 등이 모두 포함되었다고 가정한다. 계통연계비용에는 변압기 설치, 연계선로 구축 등 계통연계에 소요되는 제반 비용이 포함되었다고 가정한다.
  • PCS와 배터리 뱅크는 PCS 설치 및 기타 비용을 모두 포함하고 있으며, PCS는 배터리 뱅크의 1/3 수준으로 가정한다. 배터리 뱅크 고정 운전유지비용 및 PCS 계통연계 고정운전비용을 포함하고 있는 연간 고정 운전유비용은 시설 투자비의 2%가 매년 발생한다고 가정한다.
  • PCS 제작비 에는 전력변환장치, PMS(Power Management System), 계통연계비용 등이 모두 포함되었다고 가정한다. 계통연계비용에는 변압기 설치, 연계선로 구축 등 계통연계에 소요되는 제반 비용이 포함되었다고 가정한다.
  • 고정 운전유지비용은 EPRI 보고서에서 연간 발생하는 BESS의 고정비용을 0.5%에서 2% 정도로 가정한 것을 인용하여 연간 시설투자비의 2%가 발생한다고 가정한다[6]. 변동비용의 경우 BESS를 운영하는데 있어 추가적인 연료비가 발생하지 않으므로 반영하지 않았고, BESS의 충·방전 및 대기상태에서 발생하는 비용은 고정 운전유지비용에 포함된다고 가정한다.
  • 배터리 뱅크 고정 운전유지비용 및 PCS 계통연계 고정운전비용을 포함하고 있는 연간 고정 운전유비용은 시설 투자비의 2%가 매년 발생한다고 가정한다. 단, 계통 연계비용은 없다고 가정한다.
  • 리튬 이온 BESS의 수명은 제조사에서 보통 10년~15년으로 제공하며, 하루 1회 충·방전을 수행하여 충 · 방전 횟수가 적으므로 장기사용에 적합한 패턴을 보인다. 따라서 BESS의 수명은 15년으로 가정하였다[7]. 할인율(Discount rate)는 보수적인 값인 6.
  • PCS와 배터리 뱅크는 PCS 설치 및 기타 비용을 모두 포함하고 있으며, PCS는 배터리 뱅크의 1/3 수준으로 가정한다. 배터리 뱅크 고정 운전유지비용 및 PCS 계통연계 고정운전비용을 포함하고 있는 연간 고정 운전유비용은 시설 투자비의 2%가 매년 발생한다고 가정한다. 단, 계통 연계비용은 없다고 가정한다.
  • 변동비용의 경우 BESS를 운영하는데 있어 추가적인 연료비가 발생하지 않으므로 반영하지 않았고, BESS의 충·방전 및 대기상태에서 발생하는 비용은 고정 운전유지비용에 포함된다고 가정한다.
  • 고정비용은 시설투자비와 고정운전유지비용 등이 있고 변동비용은 설비 운영과 관련된 제반 비용을 포함된다. 본 논문에서 BESS 고정비용의 투자비는 배터리 제작비, PCS 제작비로 구분하였으며 배터리 제작비에는 배터리 셀 비용, 컨테이너 제작비, BMS(Battery Management System) 등이 포함되었다고 가정한다. PCS 제작비 에는 전력변환장치, PMS(Power Management System), 계통연계비용 등이 모두 포함되었다고 가정한다.
  • 따라서 BESS의 수명은 15년으로 가정하였다[7]. 할인율(Discount rate)는 보수적인 값인 6.5%로 가정하였다. 할인율이 낮아지면 NPV와 B/C는 선형적으로 증가하며 민감도 분석에서 할인율 변화에 따른 B/C와 NPV변화를 도시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SOC(State of Charge)는 무엇을 나타내는가? SOC(State of Charge)는 배터리 내부에 저장된 에너지양을 퍼센트로 나타낸다. 따라서 내부 에너지양은 SOC와 정격의 곱으로 나타낼 수 있다.
신재생에너지 공급인증서(REC)는 무엇인가? 신재생에너지 공급인증서(REC)는 발전사업자가 신재생에너지설비를 이용하여 전기를 생산, 공급하였음을 증명하는 인증서로서 공급의무자는 의무 공급량을 신재생에너지 공급인증서를 구매하여 충당할 수 있다. 공급인증서 발급대상설비(신재생에너지 발전소)에서 공급된 신재생에서지 전력량에 대해 가중치를 곱하여 부과한다.
PV-BESS 연계 편익은 대부분 REC 가중치에 의해 발생되는데 PV만 운영 시에는 어떻게 적용되는가? PV-BESS 연계 편익의 대부분은 REC 가중치에 의해 발생한다. PV만 운영할 경우 일반부지에서는 대략 1의 REC 가중치가 적용되고, 시설위의 1000kW 이하 태양광 설비는 1.5의 REC 가중치가 적용된다. PV에 BESS을 연계함으로서 실질적으로 적용되는 편익은 5 REC 가중치에서 1.
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