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독립운전 시나리오를 고려한 마이크로그리드의 최적 발전기 기동정지 계획

Unit Commitment of a Microgrid Considering Islanded Operation Scenarios

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.67 no.6, 2018년, pp.708 - 714  

이시영 (Department of Energy and Electrical Eng, Korea Polytechnic University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Islanded operation of a microgrid can ensure the reliable operation of the system when a large accident occurs in the main grid. However, because the generation capability of a microgrid is typically limited, a microgrid operator should take islanded operation risk into account in scheduling its gen...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 [7]의 연구를 바탕으로 독립운전의 발생을 시나리오 기반으로 분석하여 마이크로그리드의 에너지 공급비용을 최소화하는 UC 스케쥴에 대해 살펴보았으며, 이 과정에서 [7]에서 제시된 방법론의 오류를 개선하였다. 그 결과 독립운전 발생으로 인한

    가설 설정

    • (38)의 SR1값을 크게 유지할수록 마이크로그리드 SO는 독립운전이 발생한 경우 값비싼 부하차단을 덜 시행할 수 있을 것이다.
    • Method II에서 SR1는 5MW로 가정한다.
    • UC 스케쥴의 대상 기간은 1일이며, 하루는 시간당 수요값 24개를 갖는 것으로 가정한다. 수요값의 변화와 마찬가지로 독립운전 사건 역시 1시간 단위로 발생하며, 본 시뮬레이션 파트에서는 하루 1회, 1시간의 독립운전 시나리오만 발생한다고 가정하였다.
    • 수요값의 변화와 마찬가지로 독립운전 사건 역시 1시간 단위로 발생하며, 본 시뮬레이션 파트에서는 하루 1회, 1시간의 독립운전 시나리오만 발생한다고 가정하였다. 그리고 독립운전이 나타나는 24개 시나리오의 발생확률 as=0.01로 모두 동일하다고 가정했다. 즉, 독립운전이 발생하지 않는 경우의 확률 a0=0.
    • 그리고 부하차단 가격 Φt=300[$/MWh]로 가정하였다.
    • 그리고 은 ESS의 사용수명을 위해 스케쥴 대상기간 중 충/방전의 상태전환을 BNi회 이내로 제한한다고 가정한 것이다.
    • 후)생각해볼">생각해 볼 때 이번 논문에서 관련 내용을 모두 다루기에는 무리가 있다. 따라서, 본 논문에서는 독립운전이 발생한 경우 모든 발전자원들은 출력량만을 조정할 수 있다고 가정한다. 이처럼, 후)다음표">다음 표 1-3와 같다. 또한, 상위 계통으로부터 공급가능한 전력용량은 5MW로 가정한다. 그리고 UC 스케쥴의 대상 기간은 1일이며, 하루는 시간당 수요값 24개를 갖는 것으로 가정한다. 수요값의 변화와 마찬가지로 독립운전 사건 역시 1시간 단위로 발생하며, 본 시뮬레이션 파트에서는 하루 1회, 1시간의 독립운전 시나리오만 발생한다고 가정하였다. 그리고 독립운전이 나타나는 24개 시나리오의 위에서 은 대상기간의 시작과 끝점에서 ESS의 저장에너지양이 동일해야 함을 가정한 것으로, 인벤토리 문제에서 일반적으로 적용되는 것이다.
    • 01로 모두 동일하다고 가정했다. 즉, 독립운전이 발생하지 않는 경우의 확률 a0=0.76로 가정하였다. 다음으로 제안한 UC스케쥴 방법의 효과를 확인하기 위하여, 제안한 스케쥴 방법과 다른 스케쥴 방법의 에너지
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
발전자원들의 스케쥴을 변경할 수 없는 이유와 대안책은? 즉, 마이크로그리드 SO는 독립운전이 발생할 경우 운영비용을 최소화하기 위하여 정상운전상태(s=0 시나리오)에서 수립한 발전자원들의 스케쥴을 변경하려 할 것이다. 하지만, 물리적인 제약조건으로 인해 정상운전상태에서 결정한 발전기의 기동정지 상태를 급작스럽게 바꾸는 것은 불가능하기 때문에, 마이크로그리드 SO는 발전자원의 기동 정지는 유지하며 출력량만을 조정하여 독립운전에 대응할 수 있다. 이는 마치 전통적인 전력계통 운영에서 하루 전 UC를 통해 일간 스케쥴을 결정하고, 이를 바탕으로 당일 경제급전을 수행하는 것과 유사하다.
마이크로그리드의 가장 큰 특징 중 하나는? 마이크로그리드는 DG 및 제어 가능한 수요 등의 서브시스템으로 이루어진 독립된 계통운영의 단위로써, 마이크로그리드 기반의 계통운영 기술은 다수의 DG들을 안정적이고 효율적으로 제어하여 상위 SO의 부담감을 경감시킬 수 있을 것으로 기대된다[1]. 마이크로그리드의 가장 큰 특징 중하나는 상위 계통에서 치명적인 사고가 발생한다 하더라도, 독립 운전을 통해 독자적으로 마이크로그리드 내 수요공급을 유지할 수 있다는 점이다[2]. 이러한 마이크로그리드의 독립운전 기능은 전통적인 전력계통에서는 불가능했던 기능으로, 최근 이와 관련하여 많은 연구가 진행되고 있다.
계통운영자의 역할은? 최근, 배전 레벨에서 소형 디젤발전기, 태양광 발전, ESS 등 다양한 분산전원(Distributed Generator, 이하 DG)들이 도입되면서, 계통을 안정적으로 운영하기 위한 계통운영자(System Operator, 이하 SO)의 부담이 커지고 있다. 마이크로그리드는 DG 및 제어 가능한 수요 등의 서브시스템으로 이루어진 독립된 계통운영의 단위로써, 마이크로그리드 기반의 계통운영 기술은 다수의 DG들을 안정적이고 효율적으로 제어하여 상위 SO의 부담감을 경감시킬 수 있을 것으로 기대된다[1].
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참고문헌 (10)

  1. N. Hatziargyriou, H. Asano, R. Iravani, and C. Marnay, "Microgrids, "IEEE Power Energy Mag., vol. 5, no. 4, pp. 78-94, Jul./Aug. 2007. 

  2. R. H. Lasseter, and P. Paigi, "Microgrid: A conceptual solution," in Proc. 35th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conf., Aachen, Germany, 2004, pp. 4285-4290. 

  3. J. Pecas Lopes, C. Moreira, and A. Madureian, "Defining Control Strategies for MicroGrids Islanded Operation," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 21, no. 2, pp. 916-924, May 2006. 

  4. Hossam A. Gabbar, and Abdelazeem A. Abdelsalam, "Microgrid energy management in grid-connected and islanding modes based on SVC," Energy Conversion and Management, vol. 86, pp. 964-972, Oct. 2014. 

  5. Changhee Cho, Jin-Hong Jeon, Jong-Yul Kim, Soonman Kwon, Kyongyop Park, and Sungshin Kim, "Active Synchronizing Control of a Microgrid," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 26, no. 12, pp. 3707-3719, Dec. 2011. 

  6. S. Lee, Y. Jin, and Y. Yoon, "Determining the Optimal Reserve Capacity in a Microgrid with Islanded Operation," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 31, no. 2, pp. 1369-1376, Mar. 2016. 

  7. Amin Khodaei, "Microgrid Optimal Scheduling With Multi-Period Islanding Constraints," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 29, no. 3, pp. 1383-1392, May 2014. 

  8. R. B. Hytowitz, and K. W. Hedman, "Managing solar uncertainty in microgrid systems with stochastic unit commitment," Electric Power Systems Research, vol. 119, pp. 111-118, Feb. 2015. 

  9. L. Wu, M. Shahidehpour, and T. Li, "Stochastic Security-Constrained Unit Commitment," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 22, no. 2, pp. 800-811, May 2007. 

  10. Pflugfelder D, Wilkens JJ, Oelfke U, "Worst case optimization: a method to account for uncertainties in the optimization of intensity modulated proton therapy," Physics in Medicine & Biology, vol. 53, no. 6, pp. 1689-1700, Feb. 2008. 

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