[논문]스마트 그리드 기반 에너지 시스템 운영을 위한 배전계통 조류계산 시뮬레이션 모델 개발

배희선; 신승재; 문일철; 배장원

doi:10.9709/jkss.2021.30.1.113

스마트 그리드 기반 에너지 시스템 운영을 위한 배전계통 조류계산 시뮬레이션 모델 개발
Current Calculation Simulation Model for Smartgrid-based Energy Distribution System Operation 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.30 no.1, 2021년, pp.113 - 126

배희선 (한국과학기술원 산업 및 시스템공학과) , 신승재 (한국과학기술원 산업 및 시스템공학과) , 문일철 (한국과학기술원 산업 및 시스템공학과) , 배장원

초록
AI-Helper

미래 에너지 소비 패턴은 신재생 에너지 등의 분산 전원의 증가와 프로슈머의 탄생 등으로 현재와는 크게 다른 양상을 보일 것이다. 이에 따라서 전력망 전체의 안정성 및 소비 효율을 고려한 적절한 생산 및 공급 계획 수립의 방향성 역시 지금과는 상이할 것으로 예측할 수 있다. 본 논문은 앞으로 발생할 수 있는 여러 환경에 직면하였을 때 새로운 운영 전략을 시험할 수 있는 시뮬레이션 모델을 제안한다. 제안된 모델을 통해서 에너지 저장 장치, 에너지 분산자원과 같은 새로운 개념이 다량 추가될 미래 스마트 그리드(Smart Grid) 환경에서 소비되고 공급되는 전력을 모의하고 분석하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 그리드에 존재하는 각 요인(Agent)별 의사결정을 모델링할 수 있는 ABM(Agent-Based Model) 방법론 중 DEVS 형식론을 이용하여 복잡한 시스템을 구조적으로 모델링하고, 여러 요인들을 그리드에 쉽게 추가할 수 있도록 하였다. 본 시뮬레이션 모델은 현 상황에서 주어진 데이터셋을 이용하여 검증하였고, 추가로 스마트 그리드의 주요 요소 중 하나인 에너지 저장 장치(ESS)를 본 모델에 간단하게 추가함으로써 시나리오 분석을 시행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The future energy consumption pattern will show a very different pattern from the present due to the increase of distributed power sources such as renewable energy and the birth of the concept of prosumers, etc. Accordingly, it can be predicted that the direction of establishment of an appropriate production and supply plan considering the stability and consumption efficiency of the entire power grid will also be different from now. This paper proposes a simulation model that can test a new operational strategy when faced with a number of possible future environments. Through the proposed model, it is possible to simulate and analyze power consumed and supplied in a future Smart Grid environment, in which a large amount of new concepts including energy storage service (ESS) and distributed energy resources (DER) will be added. In particular, it is possible to model complex systems structurally by using DEVS formalism among the ABM (Agent-Based Model) methodologies that can model decision-making for each agent existing in the grid, and several factors can be easily added to the grid. The simulation model was verified using given dataset in the current situation, and scenario analysis was performed by simply adding an ESS, one of the main elements of the smart grid, to the model.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. Basic diagram of low voltage distribution system
그림 Fig. 2. Type of distribution system network structure
표 Table 1. Terminology and definitions
그림 Fig. 3. Simulation process of low-voltage energy distribution system (based on 1 tick)
그림 Fig. 4. Coupling Structure of the proposed simulation model
그림 Fig. 5. Diagrams of DEVS atomic models: (a) Household, (b) Grid Evaluator, (c) Stability Manager, (d) Energy Storage System (ESS)
표 Table 2. Notation for power current calculation
그림 Fig. 6. Radial network current calculation algorithm
그림 Fig. 7. Hierarchical connection example of distribution system structure data
표 Table 3. Input Variable and Parameter Definition
표 Table 4. Output Variable Definition
그림 Fig. 8. Comparison of simulation results and verification values-voltage by household
표 Table 5. RMSE between simulation and verification value
그림 Fig. 9. Voltage change over time for Household 1
그림 Fig. 10. Phase imbalance across the whole grid
그림 Fig. 11. Power loss because of phase imbalance
표 Table 5. ESS Parameter Summary
표 Table 6. ESS Battery Specification
그림 Fig. 12. Voltage change of Households with or without ESS

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