초록 ▼

◻ 연구개요
• 정부는 2021년 10월 ‘2030 국가온실가스 감축목표’를 발표하고 8대 부문에서 온실가스 감축을 추진. 이로 인해 신재생에너지원이 계통에 대량으로 유입됨에 따라 산업통상자원부에서는 신재생발전의 간헐성 대응 및 전력품질(주파수, 전압) 유지를 위하여 VPP 기술 개발 및 관련 비즈니스 모델 발굴의 필요성 제시
• 본 과제에서는 건물 내 수요반응 자원과 수소 에너지 저장시스템 (hydrogen energy storage system, HESS)이 다수 연계된 가상발전소 (virtual power plant

◻ 연구개요
• 정부는 2021년 10월 ‘2030 국가온실가스 감축목표’를 발표하고 8대 부문에서 온실가스 감축을 추진. 이로 인해 신재생에너지원이 계통에 대량으로 유입됨에 따라 산업통상자원부에서는 신재생발전의 간헐성 대응 및 전력품질(주파수, 전압) 유지를 위하여 VPP 기술 개발 및 관련 비즈니스 모델 발굴의 필요성 제시
• 본 과제에서는 건물 내 수요반응 자원과 수소 에너지 저장시스템 (hydrogen energy storage system, HESS)이 다수 연계된 가상발전소 (virtual power plant, VPP)를 설계, 모델링, 최적 운영함으로써, 전력계통 내 신재생 발전 수용성을 향상시키는 것을 최종 목표로 설정

◻ 연구 목표대비 연구결과
• 연구 목표
- 1차년도: 빅데이터 및 기계학습 기반의 HVAC시스템 모델링 및 최적 자율 운영 방안 개발
- 2차년도: 데이터 기반 HESS 모델링, 특성 분석, 최적 제어 방안 개발
- 3차년도: 다수의 HVAC 시스템과 HESS가 연계된 VPP 설계, 모델링, 최적 운영
• 연구 결과
- 1차년도: 딥뉴럴넷(deep neural network, DNN)을 활용하여 주거용·상업용 건물 내 HVAC 시스템 모델링, VPP 플랫폼에 속한 다양한 건물들에 범용적으로 적용될 수 있는 최적 운영 알고리즘 개발
- 2차년도: 연료전지, 수소탱크, 전기분해기(electrolyzer) 모듈로 이루어진 HESS의 물리적 모델 구현 및 정확성 검증, HESS 물리적 모델에서 운영 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 HESS 정적·동적 운영 특성 분석, 데이터 기반 모델 구현, 물리적 모델과의 교차 검증 수행, VPP 플랫폼의 운영 목적 및 제약 조건을 고려한 HESS 최적 제어 알고리즘 개발
- 3차년도: HVAC 시스템 및 HESS의 데이터 기반 모델링 및 운영 알고리즘을 기반으로, VPP 내 다수의 분산 자원들의 최적 협조 운영을 통한 신재생 에너지 수용성 극대화 방안 마련

◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 본 과제의 연구 결과는 대규모 열·수소 에너지 저장장치들이 연계된 VPP 플랫폼 구축 및 운영을 위한 기초 자료로 활용됨으로써, 이를 통해 국내 전력계통의 신재생 에너지 수용성을 향상시키고, 나아가 관련 비즈니스 모델 발굴과 일자리 창출에 기여
• 열·수소 에너지 분산자원의 VPP 플랫폼 연계 활성화 및 최적 운영 알고리즘의 성능 향상을 통한, 신재생 에너지 수용성의 향상, 배전망 운영 효율성 및 안정성의 향상, 개별 분산 자원의 운영 비용의 감소 등을 이루는데 크게 기여 할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구과제의 필요성 ... 4
• 2) 연구과제의 목적 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 ... 5
• 2) 2차년도 ... 6
• 3) 3차년도 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 18