초록 ▼

< 신재생복합에너지 건물 및 타운을 위한 통합에너지운영 지능화 기술 >
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 신재생복합에너지 건물 에너지운영 지능화 기술
․ 건물의 열부하 및 신재생에너지를 포함한 복합에너지시스템의 넷전기에너지소비량 모델 예측기술개발 및 상세시뮬레이션 모델을 대상으로 RMSE 오차율 약 10% 이내 성능
․ 예측모델의 요구입력정보 간소화율 47% 수준으로 초기비용저감화 기여기술 개발
․ 요구입력정보를 간소화환 건물에너지학습모델기반의 동적계획법을 적용한 에너지운영최적화 기술 개발로 상

< 신재생복합에너지 건물 및 타운을 위한 통합에너지운영 지능화 기술 >
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 신재생복합에너지 건물 에너지운영 지능화 기술
․ 건물의 열부하 및 신재생에너지를 포함한 복합에너지시스템의 넷전기에너지소비량 모델 예측기술개발 및 상세시뮬레이션 모델을 대상으로 RMSE 오차율 약 10% 이내 성능
․ 예측모델의 요구입력정보 간소화율 47% 수준으로 초기비용저감화 기여기술 개발
․ 요구입력정보를 간소화환 건물에너지학습모델기반의 동적계획법을 적용한 에너지운영최적화 기술 개발로 상세시뮬레이션 모델을 대상으로 운영최적화효율 80% 이상 수준의 성능
․ 학습형 건물에너지모델기반의 저비용화 에너지성능 예측과 에너지운영 최적화 SW 개발 및 168시간 이상 정상동작
․ 학습형 건물에너지모델기반의 저비용화 운영장치 설계 및 제작

○ 신재생복합에너지 타운 에너지운영 지능화 기술
․ 타운 내의 건물군에 대한 열부하 및 열전기에너지시스템 통합 넷에너지생산소비에 대한 년간 3% 수준의 RMSE 오차율 성능
․ 계간축열식 열공급시스템 모델기반의 선형계획법을 이용한 운영최적화 기술 개발
․ 계간축열식 열공급시스템에 대하여 룰기반 및 모델기반 혼합에너지운영기법 개발 및 상세시뮬레이션 모델에 적용하여 수익향상율 8.5% 이상 성능
․ 계간축열식 열공급시스템에 대한 실제 제어모니터링시스템 환경모사 SW시뮬레이터 제작 중


< 위성영상 기반 신재생에너지 발전 진단 및 변동성 예측기술 개발 >
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 위성영상 기반 일사량 정확도 증가
․ 전국 35개 기상청 일사량 관측지점 대상 시간누적일사량에 대한 상대오차 17.8%
○ 3차원 건물형 태양자원지도 구축
․ 서울특별시 및 대전광역시 대상 완성
○ 신재생 모니터링 시스템 DB 및 원격화
○ 기상청 현업 예보 모델 평가
․ 시간 누적 일사량 예보데이터 평가 결과 오차율 50%대 확인
○ 신재생에너지 2030년 20% 전력생산 플랜 실현 가능성 증대
․ 신재생에너지 보급 및 설비 안정성을 고려한 최적지 선정에 필요한 근본적 해결기술 제공
․ 신기후변화체제 출범에 따른 에너지 신산업 기반 구축 및 제공
○ 신재생에너지 모니터링 기술 이전을 통한 해외시장진출
․ 개도국 대상 국가 에너지기본계획 수립을 위한 신재생에너지 모니터링 기술 파급
․ 민간 발전사업 공급증가에 대한 에너지 핵심기술 확보
․ 통합 예측시스템을 이용하여 신재생에너지 간헐적 발전특성 최소화
○ 신재생에너지 빅데이터를 활용한 보급 최적 솔루션 패키지 개발
․ 최적기분석기술, 예측기술 등의 핵심기술의 기술이전으로 관련 분야의 산업화 촉진
․ 신재생에너지 시스템 사후평가에 따른 운영비 절감

< 차세대 신재생 융복합 건물에너지기술 >
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 차세대 신재생 융복합 건물에너지기술
․ 플러스에너지커뮤니티 연간 에너지소비량 및 생산량을 산정하여 커뮤니티 전체 에너지소비량은 연간 50.8 MWh로 예측되었으며, 120% 에너지자립을 위해 PV설치면적을 각 건물별로 확보하였으며, 그 결과 총 47kWp의 PV를 설치하여 연간 120%의 에너지자립도를 달성함
․ 플러스에너지커뮤니티의 에너지자립을 위한 분산형 신재생 융복합 시스템으로, 태양광, ESS, 수소연료전지, 수전해, 태양열, 계간축열조에 대한 융합시스템을 구성하고 용량 설계를 진행함. 이후, 각 시스템의 다양한 융합기술별 시뮬레이션을 진행하여 부하매칭율을 산정하였으며, 70%에서 100%까지 부하매칭을 위한 신재생융합시스템 설계를 진행 완료함
․ 본 신재생 융복합 시스템에 대한 다양한 융합방법별 경제성분석을 진행하였으며, 그 결과 PV와 ESS를 조합한 방식이 가장 경제적인 방안으로 나왔으나 추후 연구를 통해 신재생 에너지설비의 단가 절감이 이루어진다면 높은 부하매칭율을 얻을 수 있는 분산형 신재생 에너지 융복합설비의 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단됨
․ 본 융복합 시스템에 대한 적용성 검증을 위해 부산 EDC 스마트시티를 대상으로 적용성을 파악함

(출처 : 요약문 6,9,10p)

Abstract ▼

< Intelligent operation technology for integrated hybrid renewable energy buildings and towns >
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Intelligent operation for renewable energy buildings
․ Developed energy model for a zero-energy house showed below 10% RMSE error in comparison to detailed TRNSYS

< Intelligent operation technology for integrated hybrid renewable energy buildings and towns >
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Intelligent operation for renewable energy buildings
․ Developed energy model for a zero-energy house showed below 10% RMSE error in comparison to detailed TRNSYS house simulation model for net electric energy consumption.

․ The number of the required inputs for the developed model training was reduced by 47% compared to the previous study.

․ Energy operation effectiveness was reached above 80% compared to the conventional control and global optimal control with the detailed simulation model.

․ The normal operation duration of the developed building energy model SW kept continuing longer than 168 hours.

․ A prototype for building energy model based operation equipment was designed and being manufactured.

○ Intelligent operation for renewable energy towns
․ Developed energy model for a zero energy town with seasonal thermal storage showed below 3% RMSE in comparison to a detailed TRNSYS town simulation model for net electric energy consumption.

․ Model based optimal operation technology was developed by using linear programming method.

․ Simulated profit of the system was evaluated by using the detailed simulation model and found about 8.5% compared to the conventional operation.

․ A SW simulator for the town energy model was designed and being manufactured in the environment of TRNSYS program to simulate real plant control system to evaluate the developed model-based operation method.


< Development of forecasting and nowcasting renewable energy variability based on satellite imagery >
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Raising Accuracy of Solar Irradiance Derived from Satellite Imagery
․ relative RMSE < 17.8% (35 stations, Hourly Total Irradiance)
○ 3 Dimensional Solar Energy Map
․ Seoul and Daejeon City
○ Monitoring Renewable Energy System and Remote Control
○ Evaluation of Operational Numerical Weather Prediction
․ relative RMSE > 50% (Forecasted Hourly Total Irradiance)
○ Successful RE 3020 Plan
․ Technology for Optimization of Renewable Energy System toward Stable Electricity Penetration

○ New Business Model for Official Development Assistance
․ Technology for Monitoring Renewable Energy to Build National Energy Plan and Policy for Developing Country
․ Minimization of Variability in Renewable Energy through the Hybrid Forecast System

< Next generation building energy system technology for integrated hybrid renewable energy system >
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Next generation building energy system technology integrated with hybrid renewable energy system
․ From this research, it was found that the annual energy consumption of the plus energy community was estimated at 50.8 MWh, and 47 kWp capacity PV installation area can be achieved by remodeling the existing houses and buildings for 120% of energy served by the hybrid renewable energy systems.
․ In order to configure the plus energy community and energy conservation rate, various renewable energy systems, such as PV system, ESS, hydrogen fuel cell, electrolyzer, solar thermal system and seasonal thermal energy storage, were interconnected and integrated. This research also proposed the various hybrid renewable energy systems covered 70% to 100% of load matching rate.
․ The economic feasibility of the proposed system was investigated and it was found that the PV and ESS integration method is the most economical system in current Korea policy. However, in order to improve the load matching rate for newly built smart city or community, the more economic benefit is required.
․ This proposed hybrid renewable energy system was implemented on the busan smart eco delta city and proved this concept.
(출처 : SUMMARY 13, 16, 18p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3요 약 문 ... 5SUMMARY ... 12CONTENTS ... 19목차 ... 23그림목차 ... 27표목차 ... 33제 1 장 서 론 ... 37제 2 장 신재생복합에너지 건물 및 타운을 위한 통합에너지운영 지능화 ... 41 제 1 절 신재생복합에너지 건물 에너지운영지능화 기술 ... 41 1. 적용대상 ... 41 2. 건물부하 및 신재생에너지시스템 성능예측 기술 ... 46 3. 건물부하 및 신재생에너지시스템 운영 기술 ... 56 4. 모델학습기 및 운영장치 ... 61 5. 향후 계획 ... 69 제 2 절 신재생복합에너지 타운 에너지운영지능화 기술 ... 71 1. 적용대상 ... 71 2. 타운열부하 및 신재생에너지시스템 성능예측 기술 ... 78 3. 타운열부하 및 에너지시스템 운영 기술 ... 81 4. 향후계획 ... 90제 3 장 위성영상 기반 신재생에너지 발전 진단 및 변동성 예측 기술 개발 ... 92 제 1 절 핵심기술 목표 및 TRL 달성도 자체 평가 ... 92 1. 핵심기술 목표 평가 ... 92 2. TRL 달성도 자체평가 ... 93 2 절 신재생 모니터링 알고리즘 고도화 기술 개발 ... 94 1. Clear Sky 일사량 개선 기술 개발 ... 94 2. 3차원 음영영역 산정 및 BIPV 용 태양자원지도 알고리즘 개발 ... 101 제 3 절 태양광 발전량 산정식 알고리즘 고도화 기술 개발 ... 122 1. 모니터링 기반 발전량 데이터베이스 연동 모듈 기술 개발 ... 122 제 4 절 태양광 발전량 예보 알고리즘 고도화 기술 개발 ... 127 1. 태양광 발전량 시계열 기반 초단시간 예보 기술 개발 ... 127 2. 수치기상예측 발전량 예보 데이터 평가 시스템 모듈 개발 ... 152제 4 장 차세대 신재생 융복합 건물에너지기술 ... 163 제 1 절 도시형 플러스에너지커뮤니티 개요 ... 163 1. 도시형 플러스에너지커뮤니티 개요 ... 163 제 2 절 도시형 플러스에너지커뮤니티 적용성 평가 ... 173 1. 서론 ... 173 2. 플러스에너지커뮤니티 개요 ... 174 3. 신재생융복합시스템 개요 ... 175 4. 시뮬레이션 모델 ... 176 5. 시뮬레이션 결과 및 분석 ... 179 6. 참고문헌 ... 186 제 3 절 플러스에너지건물군 신재생에너지 믹스 분석 ... 188 1. 각 유형별 건물의 부하매칭 성능 ... 188 2. 각 유형별 건물의 연간 에너지 성능평가 ... 189 3. 플러스에너지건물군의 에너지 네트워크화에 따른 에너지 부하매칭 ... 191 4. ESS시스템 적용에 따른 플러스에너지단지의 연간 부하매칭 ... 193 제 4 절 도시형 플러스에너지커뮤니티 구축(스마트시티) BM 수립 ... 195 1. 도시형 플러스에너지커뮤니티 환경분석 ... 195 2. Business Model ... 199 3. 타당성 분석 ... 213 제 5 절 부산 Eco Delta City(EDC) 스마트시티 에너지자립율 산정 ... 218 1. 부산 Eco Delta City(EDC) 개요 ... 218 2. 부산 EDC 스마트시티 에너지 부하 산정 ... 218제 5 장 결 론 ... 226끝페이지 ... 231