Economical Analysis of the PV-linked Residential ESS using HOMER in Korea

HOMER를 이용한 PV 연계 가정용 ESS의 경제성 분석

Abstract

Europe and North America are paying attention to residential ESS(Energy Storage System) that can manage energy efficiently. The ESS is a system that stores and manages the electric power by charging and discharging the battery. The ESS is generally used in conjunction with photovoltaic systems. The ESS supplies the load of the power generation time and stores the remaining PV power to supply the load at the non-power generation time. However, due to the high price of residential ESS, low electric rates and increasing block rates, there is no market of residential ESS in Korea. This paper reviews the price condition and the capacity for applying PV and residential ESS to household of apartments using HOMER in Korea.

유럽과 북미에서는 건물 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 가정용 에너지저장시스템(ESS)에 주목하고 있다. ESS는 배터리의 충전 및 방전을 통해 전력량을 저장 및 관리하는 시스템이다. ESS는 주파수 조정용, 신재생에너지 연계용 및 피크 저감을 위한 건물용으로 사용된다. PV 연계형 ESS는 발전 시간대의 부하에 공급하고 남은 PV 발전량을 저장하여 비발전 시간대의 부하에 공급함으로써 신재생 발전출력의 안정화를 기할 수 있다. 국내에서의 ESS 시장은 주파수 조정용, 신재생 발전출력 안정용 및 건물용으로 보급되고 있으나, 가정용 ESS는 시장이 아직까지는 형성되지 않고 있다. 낮은 전기요금, 가정용 누진요금체계 및 ESS의 높은 가격 때문인 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 가정용 ESS의 보급방안을 검토하고자, HOMER를 이용하여 가정용 전기요금, 가정용 ESS 가격, PV 모듈 가격을 변수로 국내 공동주택 세대 단위에서 활용할 수 있는 PV연계 가정용 ESS의 경제성을 분석하고자 한다. 분석결과, 현재 가격 조건에서는 PV 연계 ESS를 설치하는 것보다 저렴한 계통전기를 사용하는 것이 경제적이므로 보조금 없이 ESS를 활용하기에는 어렵다. 공동주택용 ESS의 시장은 세대 PV 발전용량이 증가해야 하며, 소용량의 ESS가 개발되어야만, 시장이 열릴 것으로 판단된다.

Fig. 1. Schematic diagram of an analysis model

Fig. 2. Hourly power consumption patterns (a) Weekdays (b) Weekends

Fig. 3. Application result of single-parameters based on Case 2

Fig. 4. Price condition of Table 4

Fig. 5. Detailed results of conditions(ESS 60%, PV 50%, Grid 2times) based on Case 1 (a) Monthly power supply ratio (b) Hourly power patterns

Table 1. Current price and lifetime conditions

Table 2. Conditions of case

Table 3. System rank of case

Table 4. Application result of multi-parameters based on Case 1

Table 5. Results of ESS and PV prices by fixing electric rates for use of residential ESS