개요
- 스마트 그리드란 기존의 전력망에 IT기술을 접목하여 전력공급자와 사용자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화 할 수 있는 차세대 전력망을 말한다
- 기존의 전력망ICT기술을 융합하여 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망과 더불어 이를 기반으로 유관산업(중전, 통신, 가전, 건설, 자동차, 에너지 등)간의 융합 및 시너지 기회를 제공하고 이를 촉진하기 위한 제반 플랫폼(법, 제도, 프로그램등)을 갖춘 녹색성장 플래폼을 말한다
스마트 그리드의 목적
1)전력공급 측면
- 전력수요의 분산 : 신규발전 투자비용 절감
- 신재생전원의 보극 확대
- 전력생산이 불규칙한 분산형 전원의 안전성 제고
- 대규모로 전력망에 연결
- 송배전 운용의 효율성 향상, 전력품질 향상, 설비투자의 최적화
2)전력수요 측면
- 소비자에 의한 자발적인 에너지 절감, 온실가스 배출 절감, 소비시간 조정
스마트 그리드의 구성
1)계층 구조
- 전력 레이어(층)
전력층은 발전에서 송전과 변전을 거쳐서 수용가에 이르는 물리적인 전력기반설비를 의미한다
- 통신 레이어(층)
통신층은 전력수급 주체간, 전력장치들 간의 정보를 교환할 수 있게 하는 인프라를 의미하며 LAN(LocalAreaNetwork), WAN(WideAreaNetwork), AIM(AdvancedMetetingInterfrastructure), HAM(HomeAreaNetwork)등이 존재한다
- 응용층(애플리케이션 레이어)
- 스마트 그리드상에서 구동될 수 있는 서비스 영역의 단계를 의미한다
- 전력망 최적화, 수요반응, 스마트 계량기, 분산발전, 전력저장, 전기자동차, 에너지관리시스템과 같은 다양한 응용들이 존재한다
2)한국형 스마트 그리드 구성요소
- 스마트 그리드 구성 1
- 스마트 그리드 구성 2
기존 전력망과 스마트 그리드의 비교
| 구분 | 기존 전력망 | 스마트 그리드 |
|---|---|---|
| 전원공급방식 | 중앙전원 | 분산전원 |
| 구조 | 방사형 구조 | 네트워크 구조 |
| 통신방식 | 단방향 | 양방향 |
| 기술기반 | 아날로그/전자식 | 디지털 |
| 점검/사고 복구 | 수동 | 원격/자기치유 |
| 제어시스템 | 지역적 제어 | 광범위한 제어 |
| 고객 서비스 | 제한적 | 다양한 서비스 |
스마트 그리드의 5대 분야(=로드맵)
1)지능형 전력망(SmartPowerGrid)
- 지능형 송전시스템 : FACTS, HVDC, 초전도 기술, 디지털 변전시스템 기술 등
- 지능형 배전시스템 : 분산형전원, 스마트 개폐기
- 지능형 전력기기 : FACTS, HADC, 초전도기술, AMI, 스마트 개폐기
- 지능형 전력통신망 : 유무선 전력통신망
2)지능형 소비자
- AMI기술 원격검침, 정보수집, 개별기기 능동적 제어기술
- EMS기술 : 에너지 사용 모니터링, 제어기술
- 양방향 통신 네트워크
3)지능형 운송
- 부품소재기술 : 전기자동차 핵심부품 및 소재, 전기모터, 배터리 등
- 충전인프라기술 : 급완속 충전기, 전기차 ICT시스템
- V2G기술 : 전력망과 전기차 배터리 전원연계
4)지능형 신재생
- 마이크로 그리드 기술 : 분산형 전원과 부하의 통합적 관리
- 에너지 저장기술 : 배터리, 플라이휠 압축공기 저장장치 등
- 전력품질 보상 기술 : 분산형 전원 출력변동, 전력조류 등 계통전압, 주파수 변동 억제
- 전력거래 인프라 기술 : 실시간 전력 입찰 및 발전량 계량
5)지능형 전력서비스
- 실시간 요금제 기술 : 소비자에게 실시간 요금 정보전달, 전력수요 가격반응 유도
- 수요반응 기술 : 소비자의 전력소비 조정유도, 신뢰도 향상, 비용절감
- 전력거래기술 : 수요와 공급자의 자유로운 전력거래, 에너지 효용 극대화
스마트 그리드의 응용 서비스
1)원격검침 시스템
- 전력사업자와 소비자간 양방향 통신이 가능하게 하는 기능을 갖추는 것뿐만 아니라 전력사업자가 유용한 기능들을 구동할 수 있게 해주는 역할을 한다
- 검침원이 필요 없는 생력화가 가능하고, 전력소비량을 실시간 알 수 있어 관리를 효율적으로 할 수 있다
2)수요반응
- 최대 전력수요를 줄이고 시스템의 긴급 상황발생을 피하기 위하여 요금 및 인센티브수단을 통하여 소비자의 전력소비 패턴을 합리적으로 변화시키는 행위를 말한다
- 최적의 에너지 사용량을 유도하여 발전소, 선로, 설비 설치비용을 줄이고, 수용가에게는 요금혜택을 누릴수 있는 서비스
3)전력망 최적화
- 전력사업자와 전력망 운영자가 송배전망에 대한 디지털 제어를 할 수있는 방향으로 전개
- 디지털 제어를 통해 전력사업자는 배전관리, 정전관리, 전력누수탐지, 자산관리, 부하관리, 전력망 안정화 등에서 효율성을 기대
4)분산발전
- 친환경적인 에너지인 재생에너지를 용이하게 통합하여 효과를 극대화 필요
- 즉, 전력수요 변화에 유연성 있게 대처하여 전력계통의 안정성을 극대화할 수 있다
5)에너지 저장장치
- 대용량의 에너지 저장장치보다는 분산전원에서 직접 수용가에 전력을 공급해 줄수 있는 소규모 분산장치 필요성이 커지고 있다.
- 발전소, 송전, 변전, 배전의 설비등을 감소시킬 수 있어 효율성을 극대화할 수 있다
6)플러그인 하이브리드 전기자동차
- 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리는 스마트 그리드를 통해서 재생에너지 발전의 잉여 전력을 저장한다.
- 전력수요가 높아질 때 전력망으로 배터리에 저장된 전력을 송전하는 시스템으로 발전할 것이다
7)첨단 전력제어 시스템
- 전력사업자의 전력망 모니터링, 제어, 최적화를 위한 다양한 핵심 시스템, 응용, 백엔드 기술 인프라를 업그레이드하고, 지속적으로 통합하는 기능을 갖추어야 한다
8)스마트 홈과 네트워크
- 빌딩이나 주택 내부에 설치되어 있는 온도조절 장치, 난방장치, 조명, 에어컨 시스템과 같은 기기에 소프트웨어 및 네트워크 기능을 부가함으로써 전력사업자와 소비자 모두 혜택을 얻을 수 있다.
마이크로 그리드
1)정의
- 소규모, 모듈화 된 분산발전 시스템이 배전망에 연결되어 구성된 새로운 형태의 저압네트워크 전력시스템을 말한다.
2)구성도
3)마이크로 그리드의 특징
- 분산형 전원의 장점을 최대한 이용, 에너지 효율 향상
- 현재 집중적인 발전, 송전, 배전의 문제점 해결(전력손실, 입지 난 해소 등)
- 전력품질 유지 어려움
- 마이크로 그리드에 대한 연구 초기 단계
스마트 그리드의 문제점(개발방향)
- 범국가적 기반 정비가 필요
- 마이크로 그리드의 부족
- 실시간 요금제의 단계적 도입
- 해킹 등의 보안문제
- 스마트 미터 설치 미비
- 전기차 급속충전에 대비한 전력공급 체계확보
★신개념에너지
스마트그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
전기자동차의 충전방식의 종류
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
리튬이온 전지의 ESS로 사용할 경우 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계 기술 기준
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