본 논문은 연료비를 최소화 할 수 있는 2차전지 전력저장장치(BESS: Battery Energy Storage System)와 풍력-디젤 복합발전시스템으로 구성되는 독립형 마이크로그리드을 모델링하는 방법과 그 운전제어 알고리즘을 제안하였다. 먼저, 부하변동 및 풍속변동에 따른 주파수와 전압을 일정하게 제어할 수 있는 양방향 DC/AC 컨버터의 BESS를 모델링하고, 디젤발전기는 공급전력의 부족 및 BESS의 충전시에만 가동하도록 하는 운전제어알고리즘을 제안한다. 그리고, 제안된 모델링 방법과 운전제어알고리즘을 독립형 마이크로그리드에 적용한 결과, 풍속 및 부하변화에 대하여 주파수와 전압변동이 적정범위내로 유지할 수 있음을 증명할 수 있었다.
전력 시스템의 환경이 변화함에 따라 새로운 전기 에너지 시장에 대한 수요와 필요성이 증대되고 있다. 특히 수요반응 프로그램을 활용하여 전력 사용 효율을 높이기 위한 노력은 선진국에서 지속적으로 연구되고 있으며 실제 시장으로 운영되고 있다. 본 논문은 수요반응, 마이크로그리드 간 거래, P2P 전력 거래 등 새로운 전력 시장에서 요구되는 기준부하 추정 방법에 대한 연구를 담고 있다. 본 논문에서 제안하는 기준부하추정 방법은 마이크로그리드 수요자원에 대한 분석을 바탕으로 기준부하추정 알고리즘을 선택하게 하였으며, 실제 데이터를 활용하여 제안된 방법의 실효성을 입증하였다.
최근 정부에서는 우리나라 전 도서에 신재생에너지와 에너지저장장치(ESS)를 결합한 마이크로그리드 구축 사업을 계획하고 있기 때문에 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이때 분산전원 도입 시 부적절한 용량산정은 신재생 발전제한 혹은 전력공급부족 등을 유발하며, 이는 발전효율 저하 및 계통전력수급에 문제를 야기한다. 따라서 본 논문에서는 부하의 수요전력을 고려한 분산전원의 적절한 용량산정를 도출하기 위하여 제주특별자치도의 추자도를 실증사이트로 정하여 실제 부하패턴과 기상데이터를 가지고 신재생에너지원과 ESS의 용량별 신재생발전 출력 제한률을 분석하고자 한다. 출력 제한률은 MATLAB 프로그램을 통해 분석하였으며, 그 결과를 통해 추자도의 마이크로그리드화를 위한 분산전원의 적정용량을 나타내고자 한다.
본 논문에서 DC 마이크로그리드의 동작분석을 위한 하드웨어 시뮬레이터의 개발에 관해 기술하고 있다. 이 하드웨어 시뮬레이터는 분산전원으로 풍력발전, 태양광 발전, 연료전지를, 그리고 에너지저장으로 슈퍼커패시터, 배터리를 포함하고 있다. 또한 전체시스템의 에너지관리와 상태모니터링을 수행하는 중앙제어기를 포함하고 있어 이더넷을 기반으로 한 통신을 통해 각 분산전원과 에너지저장에 탑재된 하위제어기와 연계되어있다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 실제 상황을 고려한 DC 마이크로그리드의 성능분석에 활용될 것으로 기대된다.
마이크로그리드(microgrid)의 독립적 운용방식(islanded operation mode)에서는 전력 공급량과 전력 수요량 사이의 균형을 맞추기 위하여 부하차단(load shedding) 기법이 사용된다. 기존의 부하차단 기법들은 부하의 요구량이 연속적인 값의 범위를 갖는다고 가정하였다. 그러나 일부 부하는 이산적인 정수 값을 사용하여 자신의 요구량을 나타낸다. 따라서 본 논문에서는 독립형 운용방식 환경에서 부하 요구량의 이산적인 특성을 고려한 부하차단 기법을 다중 에이전트 시스템을 이용하여 설계한다. 또한 시스템 구조, 에이전트 기능, 그리고 에이전트 간 통신 프로토콜을 추가로 정의 및 확장함으로써 시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템을 기반으로 다양한 시나리오 환경에서의 실험을 통하여 그 성능을 증명하였다.
본 논문에서는 분산전원으로 풍력과 태양광, 에너지저장으로 배터리, 직류부하, 그리고 교류연계전력망으로 구성된 직류 마이크로그리드에서 Droop 제어를 기반으로 한 시스템의 자율동작을 분석한 내용에 대해 기술하고 있다. 자율동작의 분석을 위해 먼저 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용해 각 분산전원과 배터리의 시뮬레이션 모델을 개발하고 이를 바탕으로 Droop 제어를 검증하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 3kW급 DC마이크로그리드의 하드웨어를 제작하여 실제적인 자율동작의 타당성을 분석하였다.
본 논문은 마이크로그리드의 seamless mode transfer 를 위한 부하 위치에 따른 고조파 보상 기능을 가진 간접 전류 제어기법을 다루고 있다. 분산 발전 기반의 마이크로그리드는 계통 연계 모드와 독립 운전 모드시 각각 전류 제어기와 전압 제어기로 정의되며 각 모드에서 고품질의 전력공급을 위하여 강인한 제어기가 필요되어진다. 이때 계통 왜곡이나 비선형 부하의 연결등은 시스템의 전력 품질 악화를 초래할 수 있으며 이러한 문제를 해결하고자 많은 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 계통연계 모드 뿐만 아니라 독립 운전 모드에서도 사용 가능한 비례공진 제어 기반의 간접 전류 제어기법을 제안하였고 부하 위치에 따른 고조파 보상 기법과 안정적인 모드변환을 동시에 고려하였다. 또한 비례 공진 제어기의 실용적인 모델을 사용함으로 인해 때때로 야기되는 독립 운전시의 전압 크기 감소에 대한 대책으로 적용이 간편한 전압 회복 기법도 추가되었다. 결과적으로 비선형 부하를 공급하기 위한 제안된 방식은 계통 연계와 독립 운전 모드에서 안정적인 전력 공급과 모드 절환 특성을 가짐을 PSIM 시뮬레이션을 통해 입증되었다.
최근 국내외적으로 스마트그리드, 마이크로그리드와 같은 곧 다가올 미래형전력계통망에 대한 기반기술연구가 매우 중요하다. 이는 전력IT기술과도 깊은 관련성이 있는 것으로써 그 성공여부는 전력IT기술과 협조를 맺으면서 여하히 기술적으로 이를 실현화(Implementation)하는냐에 달려있다고 하겠다. 본 연구에서는 최근 국내외적으로 급부상하고 있는 스마트그리드 마이크로그리드와 같은 곧 다가올 미래형전력계통망에 대비하고 나아가 $CO_2$ 감축의무와 맞물려 있는 분산형 신재생에너지발전원의 계통병입이 전력에너지의 적정공급신뢰도에 미치는 영향을 정량적으로 분석할 수 있는 웹기반 확률론적인 신뢰도 및 발전비용모의를 인터넷의 사용이 가능한 곳이면 어느 장소 및 시간대(Any where & any time)에서나 실시할 수 있는 시스템인 가칭, WPRASS V1.0(Web based Probabilistic Reliability Assessment Simulation System V1.0)을 성공적으로 구축하였다.
멀티 클라우드는 다양한 클라우드 제공자들의 클라우드 서비스를 연동하여 사용자에게 제공하는 기술로 최근 4차 산업혁명 기술의 발전에 따라 대용량 데이터의 수용, 대용량 계산 등을 단일 클라우드에서 활용하기 어려워 데이터를 가까운 클라우드 자원을 활용하여 분석하거나 서비스를 가까운 지역에서 제공하기 위해 등장한 기술이다. 그러나 멀티 클라우드 제공처마다 동일한 기능을 서로 다른 인터페이스와 파라미터를 사용해야 하며, 시스템의 버전 증가에 따른 인터페이스 변화 시 멀티 클라우드 연동을 다시 해주어야 하는 번거로움이 있다. 본 논문에서는 멀티 클라우드마다 다른 인터페이스를 분석하고 공통 요소를 도출 및 규격화하여 연동을 위한 게이트웨이를 제안한다. 인터페이스 제공을 위해 필수적인 요소와 부가적인 요소를 정리하여 공통 규격으로 만들어 멀티 클라우드 시스템 구성 및 서비스 이용에 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 멀티 클라우드 인터페이스를 마이크로 서비스로 구성하여 새로운 클라우드 서비스 등록과 기존 등록된 서비스의 인터페이스 버전 변화에도 대응 가능할 수 있도록 설계하여 손쉽게 연동 서비스를 이용할 수 있는 시스템을 제안한다.
본 논문에서는 DC 마이크로그리드(MG) 동작의 신뢰성 및 안정성을 향상시키기 위하여, 주파수 변동을 이용한 새로운 DC bus signaling (DBS) 전략을 제안하고자 한다. 제안한 DBS의 경우 스위칭 리플을 사용하여, DC 버스를 통해 연결된 컨버터 등의 소자가 현재 DC bus의 전력에 대한 정보를 얻을 수 있다. DC bus의 전력의 정보는 소비와 생산에 대한 DC bus의 밸런스를 맞추기 위해 사용되고, 이를 통해 각각의 컨버터 동작 영역이 상황에 따라 자동적으로 결정되고, 궁극적으로 자율화 시스템을 구현할 수 있게 된다. 본 논문에서는 DC bus에 나타나는 주파수 성분의 분석 및 변동 전략에 대해 기술하고, 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해 제안하고자 하는 알고리즘이 Power Line Communication (PLC) 으로의 가능성과 타당성을 점검하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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