에너지 자립율을 고려한 마을형 마이크로그리드의 운용 알고리즘에 관한 연구 (An Operation Algorithm of Community Micro-grid Considering Self Energy Supply Rate)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 11호 / 885 ~ 896페이지
· 저자명 : 김경화, 한병길, 이세연, 김기영, 노대석

초록

최근, 전 세계적으로 신재생에너지 전원 및 ESS의 도입이 확대되면서, 마이크로그리드에 관한 연구가 활발하게진행되고 있으며, 전라남도에서는 지역 단위의 에너지 자립율 확보를 위한 마을형 마이크로그리드의 실증 연구가 진행되고 있다. 그러나, 이러한 마이크로그리드에서 신재생에너지 전원의 설치가 증가함에 따라, 수용가의 전압변동에 따른전력품질 문제가 발생하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 마을형 마이크로그리드의 안정적인 운용을 위하여, 에너지 자립율에 따른 마을형 마이크로그리드의 운용 알고리즘을 제시한다. 즉, 에너지 자립율이 50%인 경우, 마을형마이크로그리드는 계통연계형 마이크로그리드의 형태로 운용하여 신재생에너지 전원의 발전에 따른 과전압 현상을 해결하기 위한 ESS의 충전 동작전압을 산정하고, 이를 바탕으로 수용가 전압을 표준 전압에 가깝게 유지할 수 있는 ESS의적정용량을 구하는 알고리즘을 제시한다. 또한, 에너지 자립율이 100%인 경우, 독립형 마이크로그리드의 형태로 운용하여 에너지 sinking에 의한 CVCF 인버터의 탈락을 방지할 수 있도록 배터리의 SOC가 85% 이상일 때 에너지 sinking 이 발생하면 태양광전원의 출력을 최소한으로 제한하는 운용 알고리즘을 제시한다. 이를 바탕으로 전력계통 상용해석프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 ESS부, 태양광전원부, 지열발전부, CVCF 인버터부, 등으로 이루어진 마을형마이크로그리드의 모델링을 수행하고 에너지 자립율에 따라 제안한 알고리즘의 운용 특성을 분석한 결과, 에너지 자립율이 50%인 경우 ESS의 운용으로 수용가 부하의 과전압 현상을 해결하고, 에너지 자립율이 100%인 경우 CVCF 인버터가탈락하지 않고 안정적으로 운용됨을 알 수 있었다.

영어초록

Recently, studies of micro-grids have been actively being performed due to the installation of renewable energy sources and ESS, and the demonstration projects on a community micro-grid for self-energy supply rate are proceeding in Jeollanam-do in Korea. On the other hand, as the installation of renewable energy sources increases in micro-grid, power quality problems occur due to voltage variations in customer loads. Therefore, this paper proposes the operation algorithm according to the self-energy supply rate for the stable operation of the community microgrid. In particular, when the replacement of energy consumption is 50%, the community micro-grid is operated as a grid-connected micro-grid. The proposed algorithm calculates the charging voltage and proper introduction capacity of ESS to overcome the over-voltage and keep the voltage of customer loads to standard voltage. Moreover, when the replacement of energy consumption is 100%, the community micro-grid is operated as an off-grid micro-grid, and the proposed algorithm curtails the minimum value of output power of PV systems to prevent the shutdown of a CVCF inverter when the SOC of battery is more than 85%, and the energy sinking phenomena occurred simultaneously. Based on the proposed algorithm, this paper presents the modeling of a community micro-grid according to the self-energy supply rate, which is composed of ESS, PV system, geothermal source, and CVCF inverter, using PSCAD/EMTDC S/W. The simulation results confirmed that the community micro-grid could overcome over-voltage of customer loads with the operation of ESS when the self-energy supply rate is 50%, and the CVCF inverter could be operated stably without shut down when the self-energy supply rate is 100%.

참고자료

· 없음