마이크로그리드의 연계선로조류 변동성 완화를 위한 계약기반 운영방안

김선웅 서울대학교 대학원 2020 국내박사

계통운영자는 자신의 운영권한 내에 존재하는 부하 및 주체들의 수요에 대한 공급 의무가 존재한다. 그러나 최근 전력산업에 대한 규제 완화로 다양한 주체들이 탄생하고 각 주체들의 다양한 전략에 따른 운영방식은 계통운영자와의 연계선로조류에 영향을 미치게 되어 계통운영자의 공급에 대한 복잡성을 증가시킨다. 본 논문에서는 대표적인 신규주체인 마이크로그리드의 운영에 대해 분석한다. 정부의 신재생 발전정책과 마이크로그리드 운영자 입장에서의 수익최대화 전략은 마이크로그리드 내부 신재생 발전원의 발전비중 증가를 야기했으며 해당 발전원의 특성으로 인해 마이크로그리드의 순부하의 변동성과 불확실성은 증가했다. 마이크로그리드 운영자는 이를 해소하기 위해서 충분한 전통적 발전자원을 보유해야 하지만 이에 대한 적절한 유인이 존재하지 않기 때문에 해당 순부하 변동성에 대한 공급을 상위계통과의 연계선로조류를 통해 해결한다. 즉, 상위계통에 자신의 순부하의 공급에 대한 의무와 비용을 전가하는 것과 같다. 신재생 발전비중의 증가 뿐만 아니라 기존의 마이크로그리드 운영방식인 가격기반 운영방식은 상위계통의 전력시장 에너지 가격만을 기준으로 내부 자원을 운영하게 되기 때문에 공급의무에 대한 연계선로 의존성을 증가시킨다. 따라서 본 논문에서는 마이크로그리드 운영자의 공급의무회피와 상위계통으로의 공급비용전가 문제를 해결하기 위해서 연계선로조류의 변동성을 규제하는 방식의 변동성계약을 제안한다. 이 계약방식을 사용하기 위해서는 계통운영자와 마이크로그리드 운영자의 사전 협의를 통해 변동가능범위를 선정하고 해당 범위를 초과하는 변동성 발생시 마이크로그리드 운영자가 부담해야 하는 위약금의 단가를 결정해야한다. 이 계약이 성립되었을 때 마이크로그리드 운영자는 자신의 자원들을 해당 계약을 기반으로 효용이 최대화되도록 운영하며 계통운영자는 이에 따른 연계선로조류를 기반으로 자신의 자원들을 운영하게 된다. 본 논문에서는 제안하는 계약방식의 효과를 분석하기 위해 마이크로그리드 운영자의 변동성계약기반 운영문제를 정식화 했으며 사례연구를 통해 제안하는 방식이 연계선로의 변동성에 미치는 영향과 운영비용에 대해 분석했다. 또한 해당 마이크로그리드 운영에 따른 연계선로조류 변화가 계통운영자의 운영비용에 미치는 영향에 대해 분석하여 두 주체의 운영비용의 변화에 대해 분석했다. System operator is responsible for providing enough capacity and energy to the internal load and electrically connected entities. Recent relaxed regulation on electric power industry creates diverse new entities and their various operational strategies lead to system operator’s operational complexity be increased. This paper analyzes an operational strategy of Microgrid as one of the representative new entities. As renewable energy promotion policy and microgrid profit maximization strategy raise the energy portion of renewable generation within the microgrid, variability and uncertainty from the net load of microgrid has been dramatically increased and this causes operational complexity for system operator. Microgrid operator needs to secure enough conventional generation resources to reduce the variability and uncertainty, however, the operator uses tie-line flow as there is no proper regulation or attraction to do so. In other words, microgrid operator shifts its supply responsibility to the net load onto system operator. Not only the increased penetration level of renewable energy resource but the existing price-based operation scheme that microgrid only consider the price of energy from the upper system increases its dependency on tie line. Thus, this paper suggests a variability contract that regulates variability on tie-line flow for relieving the dependency and preventing evasion of supply duty and the cost shifting issue of Microgrid. To apply the suggested contract, permissible range that tie-line flow can variate and the penalty rate that applies to the microgrid when the flow exceeds the range need to be determined from the consultation between system operator and microgrid operator prior to the actual power delivery. After the suggested contract established, microgrid operator schedules its resources based on the variability contract for its utility and system operator schedules its resources based on the consequent tie-line flow. In order to verify the effectiveness of the suggested variability contract and its following tie-line flow, short-term operational scheduling problem is formulated and its in-depth analysis of impact on tie-line flow and operating cost is presented in the case study. Also, consequential result of system operator’s operation and its cost analysis is performed with respect to the microgrid variability contract-based operation so that the cost variation of both entities is deeply analyzed.

분산전원과 에너지 저장장치가 연계된 양극성 직류 마이크로그리드용 PCS의 고성능 운전에 대한 연구

홍석진 성균관대학교 일반대학원 2018 국내박사

최근 지구온난화와 자원고갈 등의 환경 문제가 대두되고 전기 에너지의 신뢰성 향상에 대한 요구가 늘어남에 따라 신재생 에너지원을 이용한 분산전원과 에너지 저장장치에 대한 관심이 고조되고 있다. 다양한 신재생에너지원과 에너지 저장장치를 효과적으로 활용하기 위해 시스템을 효율적으로 통합하고 운영하는 기술이 필요하다. 전력전자 기반의 직류 배전 시스템은 이러한 시스템의 통합이 용이하며 잠재적으로 전체 시스템의 효율 향상이 가능하기 때문에 마이크로그리드에서 교류 배전 시스템의 대안으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 직류 배전 시스템에 대한 연구는 효용성 분석, 토폴로지, 운영 방법 등 다양한 측면에서 진행되어 왔으나 대부분 단일 전원을 대상으로 수행되었다. 따라서 직류 배전이 적용된 직류 마이크로그리드의 장점을 극대화하고 이를 확산시키기 위해서는 다양한 분산전원이 포함된 시스템 통합 기술에 대한 연구가 필요하며 전원의 각종 상황을 고려한 운영 및 제어 전략이 함께 수립되어야 한다. 본 논문에서는 신재생에너지원과 에너지 저장장치를 포함하는 직류 마이크로그리드에서 구성방식에 따른 운영방법, 배전망 전압, 접지에 대해 분석하였다. 또한 직류 마이크로그리드에 적용 가능성이 높은 신재생에너지원을 선정하여 각 신재생 에너지원에 적합한 PCS 토폴로지를 선정하고 각각의 제어 및 운전기법에 대해 연구하였다. 또한 직류 마이크로그리드가 정상적으로 동작을 수행할 때 각 장치의 제어기법과 마이크로그리드의 통합 운영에 대해 다루고, 직류 마이크로그리드 주변에서 발생할 수 있는 각종 사고 상황을 고려하여 운영기법과 각 장치의 제어방법에 대한 연구가 수행되었다. 제시된 직류 마이크로그리드의 운영과 제어전략은 효율적인 에너지 관리와 안정적인 전압원 제공의 두가지 측면에서 기술하였다. 이를 위해 제어구조를 두 개의 계층으로 분리하였으며 상위 제어기에서는 효율적인 운영을 위해 에너지 관리 스케줄링을 결정한다. 로컬(하위) 제어기를 통하여 각 장치는 서로 독립적으로 동작하면서 상위 제어기로부터 지령을 전달받아 동작하도록 구성하였다. 다양한 사고 상황을 해석하여 사고 상황에서도 안정적인 시스템을 유지할 수 있는 운영기법을 제안하고 여러 동작들이 전력 품질에 미치는 영향을 살펴봄으로써 제안하는 방법의 타당성을 확인하고 시스템의 설계와 운영에 관한 현실적인 문제에 대하여 연구하였다. 제안하는 시스템을 적용하여 PowerSIM/PSIM을 이용한 시뮬레이션을 진행하고 실험을 통해 제안된 운영기법의 타당성을 검증하였다.

태양광과 엔진발전기로 구성된 교류 연계형 DC 마이크로그리드의 동작특성 분석

김종원 명지대학교 대학원 2012 국내석사

This paper describes the development of hardware simulator for the operation analysis of DC microgrid. The hardware simulator for DC microgrid consists of distributed power sources such as a gas engine generation, solar power, and energy storages such as a supercapacitor and battery. The main controller which performs a role of energy management and state monitoring is connected with the local controller in each source and storage through ethernet-based communication link. The developed hardware simulator can be utilized to analyze the performance DC microgrid with practical manner. 마이크로그리드는 분산전원과 부하를 결합하는 전력망을 AC로 하느냐 DC로 하느냐에 따라 AC 마이크로그리드와 DC 마이크로그리드로 구분할 수 있다. 현재 미국, 유럽, 일본 등 선진 각국에서 수행되고 있는 마이크로그리드에 관한 대부분의 연구가 AC 마이크로그리드에 관한 것이다. AC 마이크로그리드는 기존의 배전망을 그대로 활용하는 장점을 가지고 있으나, 교류계통의 단점인 동기화, 안정도, 무효전력소모의 문제가 내재되어 있다. 또한 각 전원이 별도의 2단 전력변환기를 필요로 하여 비용이 높고, 보호나 감시도 다소 복잡한 단점을 갖는다. 반면에 DC 마이크로그리드는 분산전원이 발생하는 전력을 모두 직류로 변환하여 통합한 후 배전망의 한 점에서 인버터를 통해 연계하는 방식이다. 따라서 AC 마이크로그리드와는 달리 동기화, 안정도, 무효전력소모의 문제가 없고, 하나의 인버터로 배전망과 연계하여 비용이 낮고, 보호나 감시도 용이한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 교류 전력망 연계 DC 마이크로그리드의 동작분석에 대하여 기술하고 있다. 시뮬레이터는 분산전원으로 가스 엔진 발전기, 태양광 발전과 에너지저장으로 슈퍼커패시터, 배터리로 구성되어 있다. 에너지 관리 시스템이 탑재된 중앙 제어기에 의하여 상태 모니터링과 에너지 관리가 이루어지며 이더넷을 기반의 통신을 통하여 각 분산전원과 에너지저장의 하위 제어기와 연계된다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 실 상황을 고려한 DC 마이크로그리드의 성능 분석에 활용될 것으로 기대된다.

마이크로그리드에 적용 가능한 보호협조 알고리즘

진대근 인하대학교 대학원 2012 국내석사

현재 고유가와 환경문제 등으로 인하여 신재생에너지 설치가 증가하고 있는 상황은 마이크로그리드를 보급할 수 있는 배경이 되고 있다. 여기서 마이크로그리드란 다수의 소규모 분산전원과 부하의 집합체로서 기존의 전력망과 연계 혹은 분리 운전될 수 있는 소규모 전력망을 말한다. 전 세계적으로 마이크로그리드와 관련해서 수급균형, 전기품질 그리고 보호협조 등과 같은 문제에 대한 연구가 진행 중이다. 이 중 마이크로그리드 보호협조의 경우, 기존의 배전계통과는 달리 여러 종류의 분산전원이 설치되어 운전하고 있기 때문에 전력이 양방향으로 흐르게 된다. 이와 같은 현상으로 인해 기존의 배전계통의 보호협조 방법을 적용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 기존의 배전계통의 보호협조의 문제점 분석하고 EU 마이크로그리드에서 제안하고 있는 보호협조의 문제점을 분석했다. 그래서 보호기기의 성능 및 경제성을 고려한 마이크로그리드가 설치된 계통에서 사고가 발생했을 경우 사고를 빠른 시간에 제거하고, 마이크로그리드는 독립운전으로 전환되어 운전을 하고 계통연계기준에 부합하면 계통과 재연계를 할 수 있는 보호협조 알고리즘을 제시하였다. 제안한 보호협조 알고리즘을 구현하기 위해서는 마이크로그리드 내의 보호기기는 방향성을 판별할 수 있는 기능을 보유하고 있고 EMS와 보호기기 사이에 통신이 가능하다는 것을 전제로 하고 있다. 그리고 보호기기에 방향성을 판별하기 위해서 전압, 전류의 시퀀스 요소를 이용한 방향판별 계전 방식을 적용하였다. 또한 제안한 보호협조 알고리즘을 PSCAD/EMTDC를 통하여 모델링했고, 사고의 종류는 1선지락사고와 선간단락사고를 선정해서 11가지 시나리오에 맞추어서 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 본 논문에서 제안한 보호협조 알고리즘은 현재 전력연구원에서 실증하고 있는 마이크로그리드 실증사이트에 적용하고자 한다.

증분 발전비용을 고려한 마이크로그리드의 경제운영 및 분산 협조제어

윤선호 인하대학교 대학원 2017 국내석사

In most of power system, electrical power is delivered from large scale generation to customer through transmission and distribution line. Recently, because of the difficulty that transmission & distribution line and generation unit are to be constructed, distributed generation unit is to be interested and to be studied by many researcher. Microgrid, which is the type of small power system, control study is focused on distributed system rather than centralized system in these days. In centralized system, Generator is operated by day ahead plan and Microgrid is controlled hierarchically by Energy Management System(EMS). In distributed system, secondary control in centralized manner is conducted in distributed manner so that microgird could be controlled and operated in distributed manner. In the near future, distributed generation would be increased and it would be difficult to control all the system. So microgrid control and operation in distributed manner is essential to be studied in advance before the near future. Microgrid operation could be the any type of operation according to purpose of the microgrid. In this paper, the purpose of microgird is to minimize the cost of power exchanged between main system and microgrid and generation. And generation resource in microgird is scheduled for each hour of the next day. In this paper, all the process is conducted to have economic operation of microgird considering day ahead plan for resources and primary and secondary control of microgrid. 현재 대부분 전력망은 대규모 발전설비를 통해 전력을 생산하고 송변전 설비를 거쳐 배전망을 통해 최종 소비자에게 전달되는 형식으로 구성되어 있다. 최근 송변전 설비에 대한 확충 문제, 발전 설비 확충의 어려움 등으로 인해 분산 전원에 대한 관심이 집중되고 이에 대한 연구들이 진행되고 있다. 소규모 전력망인 마이크로그리드의 제어 관련 최근 연구동향은 기존의 중앙 집중형 시스템에 관한 연구보다 분산형 시스템에 관한 연구들이 증가하고 있는 추세이다. 중앙 집중형 시스템에서 발전기들은 전일 수급계획에 따라 운전하게 되고 에너지관리시스템이라고 불리는 Energy Management System(EMS)에서는 1차, 2차, 3차로 나누어 계층적으로 마이크로그리드를 제어하게 된다. 분산형 시스템에서는 기존 중앙 집중형 시스템에 해당하는 2차 제어에 부분을 분산적으로 수행하여 마이크로그리드의 운영 및 제어를 분산적으로 수행하는 것을 제안한다. 가까운 미래에 분산 전원이 급격히 증가한다면 중앙 집중형 제어로 모든 시스템을 제어하기에는 어려움이 따르기 때문에 분산적으로 운영 및 제어에 대한 연구가 선행되어야 한다. 마이크로그리드 운영은 마이크로그리드의 목적에 따라 여러 가지 형태가 될 수 있는데 본 논문에서는 마이크로그리드의 계통전력과 거래하는 비용 및 발전비용을 최소화하는 것을 목적으로 전일 계통전력 가격에 따라 시간별 각 분산 자원들의 전일 운영계획을 세우고 이를 그 계획에 맞추어 운영하는 것을 목표로 하였다. 본 논문에서는 분산적인 2차 제어 방식을 채용하여 각 분산 전원들의 발전비 증분을 일치시키는 제어를 하고 1차 제어 역시 발전비 증분을 고려한 droop 출력제어 방식을 채용하여 최종적으로 전일 전력거래 비용 최소화와 더불어 경제적인 마이크로그리드 운영 및 제어를 제안한다.

마이크로그리드 운영 전력시장에서 독립운전을 대비한 운영자의 리스크 성향에 따른 발전원 스케쥴링 연구

권순일 서울대학교 대학원 2022 국내석사

주요국에서 2050년 탄소중립 목표를 공식 선언하며 전 세계적으로 탄소중립 논의가 확산되고 있다. 에너지의 전기화로 재생에너지 중심으로 전력공급이 확대됨에 따라 배전시스템 단위에서의 태양광 발전, 에너지저장장치 등 분산에너지가 더 가파르게 증가할 전망이다. 그러나 많은 수의 분산에너지를 제어하는 것은 계통운영자가 전력 시스템을 안정적이고 효율적으로 운영하는 데 있어 부담이 가중된다. 이에 마이크로그리드는 배전시스템에서 다수의 분산에너지 출현을 해결하고 스마트한 전력망을 만들기 위해 도입되었으며, 분산에너지를 조정하여 계통운영자의 제어를 위한 부담을 줄이고 보다 효율적인 운영을 가능하게 한다. 일반적으로 마이크로그리드 운영자는 메인 그리드와 연결을 유지하고 전기를 공급하거나 시장에서 전기를 받는 등 메인 그리드와의 상호 작용을 통해 최적의 운영을 결정한다. 또한, 전력시장이 형성되고 주파수 조정과 같은 보조서비스 시장으로 영역이 확대됨에 따라 다수의 마이크로그리드 환경에서 마이크로그리드 운영자의 역할은 더욱 커질 것으로 예상한다. 이에 마이크로그리드 운영자는 최적의 시장참여를 위한 운영 방안을 도출함에 있어, 이상기후 발생에 따른 전력 부하의 불확실성과 태양광 등 가변재생에너지의 간헐적인 출력 특성 등 위험요인을 고려해야 한다. 메인 그리드와 거래중단이 발생할 경우 마이크로그리드는 자체 발전원으로만 수요를 부담해야 하며, 필요시 부하차단을 시행해야 할 수도 있기에 마이크로그리드 운영자는 자신의 발전원 운영 계획을 효율적으로 수립하거나 부하 사용 일정을 조정하는 등 위험요인을 감소시키는 전략을 세우는 것이 중요하다. 또한 미래의 위험요인이 발생할 확률에 대한 불확실성 분석은 운영자의 리스크 성향에 따라 다르며 그에 따라 결정되는 운영 스케쥴과 기대수익률은 변화하게 된다. 따라서 마이크로그리드 운영자는 주어진 예비력 여건 및 환경을 고려하여 자신의 리스크 성향에 맞춘 운영 스케쥴 방법과 기대수익률 정보를 받는 것이 필요하다. 본 연구보고서에서는 마이크로그리드가 메인 그리드와 전력거래가 중단됨에 따라 발생되는 위험요인을 고려하여 운영자의 리스크 성향에 맞는 일간 발전원 운영 스케쥴을 구하는 모델링을 제안하였다. 이를 위해 비용 유발자 부담 원칙에 따라 시장 참여자에게 예비력 확보 의무가 부여되는 PXFC (Power Exchange for Frequency Control) 시장을 전제하에 전력수급 편차로 설정한 예비력 밴드 위반 시 메인 그리드와 전력거래가 중단되는 규칙을 가정하였다. 이에 따라 예비력 밴드를 위반하지 않기 위한 자신의 예비 발전용량 유지조건을 위험성향 기준으로 정의하고 마이크로그리드 운영자 성향별 일간 운영비용 최소화를 목적으로 발전원의 시간대별 기동, 정지 또는 ESS 충방전 등에 대한 스케쥴링을 모델링하였다. 제안된 모델링은 파이썬을 활용한 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 운영자 성향에 따른 마이크로그리드 운영 스케쥴 방법과 기대비용을 비교하여, 자신의 발전자원을 어떤 방식으로 효율적으로 운영할 것인지를 결정하는 방안을 제시하였다. As major countries officially committed to being carbon neutral by 2050, discussions on carbon neutrality have been growing all around the world. As the electricity supply from renewable energy is expanded due to the electrification of energy, distributed energy resources such as solar power generation and energy storage system in the power distribution system unit is expected to increase steeply. However, controlling many distributed energy resources increases the burden on grid operators to operate the power system stably and efficiently. Accordingly, microgrid was introduced to solve the emergence of many distributed energy resources in the distribution system and to create a smart power grid. By controlling distributed energy, it allows to reduce the burden of system operators on the control of power grid and to manage the grid more efficiently Typically, microgrid operators determine the optimal operation by interacting with the main grid, including maintaining a connection with the main grid, and supplying electricity to or receiving electricity from the market. In addition, as the power market is formed and the area is expanded to the market for auxiliary services such as frequency adjustment, the role of microgrid operators in many microgrid environments is expected to increase. Accordingly, in deriving an operation plan for optimal market participation, microgrid operators must consider risk factors: i.e., uncertainty of power load due to abnormal weather, and intermittent output characteristics of variable renewable energy such as solar power. It is important for microgrid operators to establish strategies to reduce risk factors: especially, they should efficiently establish their own operation plans with power plants and adjust the load usage schedule. This is because, when microgrid island operation occurs, the microgrid must bear the demand only with its own power source and, if necessary, it must cut off the load. In addition, uncertainty analysis on the possibility of future risk differs depending on the operator's risk propensity, the resultant operating schedule, and expected return will vary accordingly. Therefore, it is necessary for the microgrid operator to receive information on the operation schedule and expected return that are tailored to their risk inclinations considering the given reserve conditions and environment In this thesis report, I propose a modeling method to obtain a daily power generation schedule that matches the risk propensity of the operator considering the risk factors that may occur in the microgrid island operation with the main grid. To this end, I assumed a rule that power transactions with the main grid are suspended when the reserve band set as the power supply and demand deviation exceeds the allowed limit under the premise of the PXFC (Power Exchange for Frequency Control) market, where market participants are obliged to secure reserve capacity according to the principle of cost-causing costs. Accordingly, the risk standard of microgrid operators was defined as the condition of maintaining their reserve power generation capacity so as not to exceed the reserve band. To minimize the daily operation costs according to the risk propensity of the microgrid operator, the scheduling for each time period of the power source, such as start-up, stop, or ESS charging/discharging, was modeled. The proposed model was evaluated through simulation using Python. In addition, the method was proposed to determine how to efficiently operate one's own power generation resources by comparing the microgrid operation schedule method and the expected cost in accordance with the risk propensity of the operator.

PEV 스케쥴링과 열에너지를 고려한 마이크로그리드의 최적 운영

이지혜 인천대학교 대학원 2014 국내석사

최근 기후 변화에 의한 환경 문제로 인하여 에너지 이용 효율 증대에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전력 분야에서는 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 스마트 그리드, 마이크로그리드, 수퍼 그리드 등 다양한 전기 에너지 네트워크에 대한 연구가 전세계적으로 진행되고 있다. 이 중 분산전원 기술, 배전 전력망 기술, 통신 기술, 제어 기술이 통합된 미래 혁신적인 전력 분야의 기술로 받아 들여지고 있는 마이크로그리드에 대한 관심이 고조되고 있으며, 특히 마이크로그리드 운영에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 전력을 집중적으로 다루어 온 기존의 마이크로그리드 운영에 대한 연구는 열과 전력망이 함께 존재하는 마이크로그리드의 경제적인 운영을 위해서는 다소 제한적으로 진행되었다. 또한, 한편, 전기 자동차 수요 증가로 인하여 전기 자동차의 보급이 확대되고 있으며, 추후 마이크로그리드 내에도 많은 도입이 예상되고 있다. 따라서 본 논문에서는 전기 자동차를 고려한 마이크로그리드의 전기 및 열 에너지를 통합적으로 최적 운영할 수 있는 수리적 모델을 제안하고자 한다. 특히, 전기 자동차의 운영 특성 및 배터리 특성을 반영하여 수리적 모델을 정식화하고자 한다. 또한, 사례 연구를 통하여 제안된 수리적 모델의 타당성을 검증하고 전기 자동차가 마이크로그리드에 미치는 영향을 분석하고자 한다

전력공유 기반 다중 마이크로그리드의 운영 최적화

박성환 인하대학교 대학원 일반대학원 2015 국내석사

현재 많은 연구와 실증이 이뤄지고 있는 신재생에너지와 마이크로그리드는 보다 복잡하고 빠른 제어를 필요로 한다. 전력망에 이러한 요소들이 증가할수록 이러한 요구조건을 현재의 중앙 집중형 시스템으로 만족시키기에는 한계가 있다. 본 논문에서는 분산 자율형 전력 시스템을 위한 마이크로그리드의 확산을 예상하여, 다수의 마이크로그리드 간 전력공유를 제안하였다. 제안된 전력 공유의 장점을 확인하기위해 부하와 신재생발전, 배터리로 구성된 마이크로그리드를 사용하였으며, 부하와 신재생발전의 예측을 통해 시간대별 여유/부족 전력을 계산하였다. 이 전력은 계통으로의 매매, 배터리 충/방전 또는 전력공유에 의해 제어되며 전력수급균형을 유지하기 위한 마이크로그리드 간 전력공유의 최적화가 본 논문의 핵심이다. 전력공유를 통해 상호간의 비용최소화를 이끌 수 있음을 확인하였으며, 계통전력 사용에 상한선을 두었을 때 발생하는 손익의 변화 또한 확인하였다. 마지막으로 각 마이크로그리드 내에 있는 배터리의 용량을 변경함으로 다중 마이크로그리드의 상황에서 배터리 용량변화가 전체 시스템 손익에 어떠한 영향을 끼치는지 확인하였다. 본 논문에서 제안한 다중 마이크로그리드의 전력공유는 앞으로 확산될 마이크로그리드의 최적운영계획에 도움이 될 것이며, 다중 마이크로그리드의 배터리 용량에 따른 특성을 확인할 수 있어 이후 다중마이크로그리드의 배터리용량산정에 도움이 될 것이다. 또한 계통전력 사용량 제약을 통해 다중 마이크로그리드에 발생하는 손익을 확인함으로 마이크로그리드의 계통의존도를 낮춤에 있어 발생하는 손익을 예측할 수 있을 것이다.

BESS의 SOH 감가상각과 전력요금을 고려한 Quadratic Programming 기반 마이크로그리드 운영

권순형 서울과학기술대학교 2024 국내석사

본 논문은 계통연계 마이크로그리드의 전력요금과 BESS의 SOH의 감가상각에 대해 비용을 최소화할 수 있는 마이크로그리드의 운영에 대한 최적화 문제와 운영을 위한 프로그램 구현에 대해 다룬다. 비용을 고려한 최적화 문제를 구성하고, 최적화에 활용한 예측치의 오차를 보정하기 위해, 계층 구조의 최적화 구성을 활용한다. 그리고 마이크로그리드의 상태에 따른 동작 모드를 구성하고, 이를 적용하기 위한 알고리즘을 구성한다. 마이크로그리드 운영을 위한 최적화 문제들을 최적화 솔버에 적용하기 위한 행렬 및 알고리즘을 구성하고, 마지막으로 서울과학기술대학교 캠퍼스 마이크로그리드에 적용하기 위한 EMS 프로그램 구현에 대해 다룬다. This study mainly focused on the optimization problem of microgrid operation which minimizes electric cost and depreciation cost of SOH of Battery based Energy Storage System in a grid-connected microgrid and actual implementation of an EMS program based on the optimization problem.. In this paper, hierarchical structure of optimization problems were formulated considering both operation cost and compensating prediction errors used in optimization. Operation modes and algorithms for changing modes were configured based on the state of the microgrid for safe operation. Also, for implementing optimization problem into program, formulating matrix of optimization problem, and algorithm for operating optimization were dealt. Finally, based on the optimization formula, EMS program for Seoul National University of Science and Technology Campus Microgrid.

탄소배출권과 신재생발전 특성으로 고려한 마이크로그리드 네트워크 운용에 관한 연구

김지훈 인천대학교 일반대학원 2014 국내석사

국내 전력산업에서 산업발전과 생활수준의 향상으로 전력수요는 급속히 증가하여 왔으나 전력설비의 건설은 순조롭게 진행되지 못함으로써, 현재는 전력이 부족한 상황으로 몰리고 있어서 안정적인 전력수급이 국가적인 주요 과제가 되고 있다. 정부에서도 이의 심각성을 인지하고 대규모 발전단지 건설을 최소화하면서 분산형 발전소를 짓는 방향으로 전력공급 정책을 전환할 것이라고 밝혔다. 올 여름 같은 전력대란을 겪지 않으려면 장거리 송전탑을 건설해야 하는 대규모 발전 시설보다는 전력이 필요한 지역에서 직접 전력을 생산하는 분산형 발전소가 더 낫다는 것이다.이런 관점에서 보면 신재생 전원 같은 분산전원을 주 전원으로 하는 마이크로그리드의 확대보급이 예상된다. 그래서 본 논문에서는 태양광발전과 풍력발전의 예상하기 어려운 발전력에 대하여 확률적인 기법을 도입하여 분석을 한다. 또한, 에너지 광역 네트워크를 구성하고 탄소배출권을 고려하여 그 효과를 반영한다. 마이크로그리드의 최적운용을 위한 수리적 모델을 정식화하고, 혼합정수계획법으로 최적 해를 구한다. 마이크로그리드는 현재 상용화가 진행되고 있는 단계이므로 마이크로그리드 내의 열과 전력 부하는 기존의 특정 집단의 수요와 비슷한 패턴으로 발생할 것이라 가정하고 시뮬레이션을 수행하며, 사례연구를 통하여 타당성을 검증한다.