초록 ▼

□ 연구개요
최근 기존의 전력망에 IT를 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드에 대한 연구가 활발하다. 새롭게 대두된 스마트 그리드 환경 하에서 신재생 에너지, 대용량 에너지 저장 장치 등의 새로운 에너지 관련 기기들과 합리적인 에너지 소비를 유도하는 더욱 지능화되고 복잡해진 전력 요금제들이 나타났다. 이에 따라 에너지 관리에 관련된 새로운 최적화 문제들이 많이 생겨나고 있다. 본 연구는 여러 최적화 기술을 바탕으로 변동 요금제와 E

□ 연구개요
최근 기존의 전력망에 IT를 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드에 대한 연구가 활발하다. 새롭게 대두된 스마트 그리드 환경 하에서 신재생 에너지, 대용량 에너지 저장 장치 등의 새로운 에너지 관련 기기들과 합리적인 에너지 소비를 유도하는 더욱 지능화되고 복잡해진 전력 요금제들이 나타났다. 이에 따라 에너지 관리에 관련된 새로운 최적화 문제들이 많이 생겨나고 있다. 본 연구는 여러 최적화 기술을 바탕으로 변동 요금제와 ESS를 포함하는 신재생에너지(태양광 발전 및 풍력 발전) 발전단지의 에너지를 최적으로 관리할 수 있는 제어 알고리즘을 개발하고 시뮬레이션 실험을 통해 개발한 알고리즘의 효율성을 보였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 메타휴리스틱을 응용하여 변동요금제와 ESS를 포함하는 신재생에너지 발전단지의 제어 알고리즘을 개발하였다. 변동요금제와 신재생 에너지, ESS를 포함하는 에너지 관리 문제는 더욱 복잡하고 어려운 문제가 되었으며 고도의 최적화 알고리즘 개발이 필요한데, 본 연구에서는 24시간 동안 발전량과 부하량을 예측하는 것을 고려한 동적계획법을 통한 접근법을 개발하고, 또한 유전 알고리즘과 결합하여 성능을 더욱 발전시켰다. 동적계획법에 대한 기존 연구들이 있지만 가정용 전기 시스템이 아닌 상업용 전기 시스템에 적용할 때는 사용하는 전력량이 커, 동적계획법에 사용되는 메모리 크기와 시간적 자원을 상당히 소모하게 된다. 또한 이를 해결하기 위해 동적계획법의 기본단위를 조절해 문제 크기를 줄인다면 오차가 생기게 된다. 이를 보완하기 위해서, 완전한 최적의 값을 구할 수는 없지만, 근사값을 구할 수 있는 메타 휴리스틱 방법 중 하나인 유전 알고리즘을 활용하여 더 효율적인 ESS 충방전 스케줄링 방식을 개발하였다. 동적계획법에서 기본단위를 크게 하여 구한 오차가 큰 해를 유전 알고리즘의 초기해로 이용하는 방식의 개발을 통해, 기존의 동적 계획법에서 보이는 메모리와 시간적 제한을 해결할 수 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
최근 국내외 전력사들이 변동요금제를 통한 전력 수요 안정을 꾀하고 있고, 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지가 증가함에 따라 복잡한 전력망 제어 문제가 발생했으며, 이를 효율적으로 제어하기 위한 알고리즘의 설계가 중요하다. 따라서 본 연구를 통해 기술적 측면으로는 신재생 에너지와 ESS를 연계하여 전압을 일정하게 유지함으로써 전력 품질 향상을 지원할 수 있고, 경제적·산업적 측면에서 신재생 에너지 발전 단지의 효율적 운영을 통해 전력 생산 비용을 감소하고 잉여전력을 저장하여 최대 수요나 집중 수요 시간대에 활용함으로써 경제성을 제고할 수 있으며, 사회적 측면으로는 피크 전력을 낮추어 전력 수급을 안정화하고 온실가스의 배출을 경감할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구의 최종 목표 ... 5
• 1-2. 전체 연구 방향 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-1. 연구 배경 ... 5
• 2-2. ESS 최적 스케줄링 문제 ... 7
• 2-3. 동적계획법을 이용한 ESS 최적 스케줄링 방식 개발 ... 9
• 2-4. 유전 알고리즘을 이용한 ESS 최적 스케줄링 방식 개발 ... 9
• 2-5. ESS 최적 스케줄링 문제를 위한 다양한 방식의 실험결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 29