마이크로그리드(Micro-Grid)는 마이크로 네트워크라고도 하며, 분산 전원, 에너지 저장 장치, 에너지 변환 장치, 부하, 모니터링 및 보호 장치 등으로 구성된 소규모 전력 분배 시스템입니다. 마이크로그리드는 부하에 전력을 공급하며, 주로 전력 공급의 안정성을 확보하는 데 중점을 둡니다.
마이크로그리드란 무엇인가?
마이크로그리드는 자체 제어, 보호, 관리가 가능한 자율 시스템입니다.이는 완전한 전력 시스템으로 기능하며, 자체 제어 및 관리에 의존하여 전력 균형 제어, 시스템 운영 최적화, 오류 감지 및 보호, 전력 품질 관리를 달성합니다.
목적 및 이점
마이크로그리드의 개념은 분산형 전원의 유연하고 효율적인 활용을 목표로 하며, 다양한 분산형 전원의 전력망 통합에 따른 과제를 해결합니다. 마이크로그리드의 개발 및 확장은 분산형 및 재생에너지원의 대규모 통합을 촉진하여 다양한 부하에 안정적인 전력 공급을 보장합니다. 이는 기존 전력망을 스마트 그리드로 전환하는 효과적인 방법입니다.
마이크로그리드의 핵심 구성 요소
마이크로그리드는 일반적으로 전력 전자 인터페이스를 갖춘 소용량 분산 전원으로 구성됩니다. 여기에는 마이크로 가스터빈, 연료 전지, 태양광 전지, 소형 풍력 터빈, 그리고 슈퍼커패시터, 플라이휠, 배터리와 같은 에너지 저장 장치가 포함됩니다. 이러한 구성 요소들은 사용자 측에 연결되어 있으며, 저비용, 저전압, 그리고 최소한의 오염을 특징으로 합니다.
시스템 설정 예시
- **에너지 저장 변환기**:0.4KV AC 버스에 연결된 50kW 그리드 연결형/오프그리드형 양방향 에너지 저장 컨버터로, 양방향 에너지 흐름이 가능합니다.
- **리튬 철 인산염 배터리**:110kWh
- **EMS 및 BMS**:에너지 저장 시스템의 충전 및 방전을 제어하고 상위 레벨의 디스패치 지침에 따라 배터리 SOC 정보를 모니터링하는 시스템입니다.
시스템 기능
1. **피크 전력 절감 및 백업 전력**:이 시스템은 주로 피크 부하 감소 및 백업 전원으로 사용되어 전력 용량 증가를 피하고 전력 품질을 개선합니다.
2. **종합적인 기능**:에너지 저장 시스템은 완벽한 통신, 모니터링, 관리, 제어, 조기 경보 및 보호 기능을 갖추고 있어 장기적으로 안전한 운영을 보장합니다.
3. **고급 통신 및 모니터링**:BMS 시스템은 RS485 버스를 통해 EMS 시스템 및 PCS와 직접 통신하여 포괄적인 배터리 모니터링과 보호를 달성합니다.
운영 전략
- **격자 상호작용**:에너지 저장 시스템은 그리드 연결 모드에서 작동할 수 있으며, PQ 모드나 드룹 모드를 통해 유효 및 무효 전력을 조절하여 충전 및 방전 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
- **피크 관리**:전기 가격이 최고조에 달하거나 부하가 높은 기간에는 에너지 저장 시스템이 부하로 방전하여 피크 부하를 줄이고 에너지를 보충합니다.
- **원활한 전환**:에너지 저장 변환기는 그리드 이상을 감지하면 그리드 연결 모드에서 아일랜드(오프그리드) 모드로 전환할 수 있습니다.
- **독립적인 운영**:오프그리드 모드에서 에너지 저장 변환기는 주요 전압원 역할을 하여 지역 부하에 안정적인 전압과 주파수를 제공합니다.
에너지 저장 변환기(PCS)
- **고급 병렬 기술**:여러 대의 기계에 대한 제한 없는 병렬 작업을 지원합니다.
- **다중 소스 통합**:디젤 발전기와 직접 네트워크를 구성할 수 있습니다.
- **높은 전력 공유 정확도**:전압원 병렬 모드에서 최대 99%의 전력 공유율을 달성합니다.
- **원활한 모드 전환**:그리드 연결 모드와 오프그리드 모드 간의 원활한 온라인 전환을 지원합니다.
- **고효율성**:최대 98.7%의 변환 효율을 갖춘 최적화된 하드웨어 및 소프트웨어 설계.
- **긴 수명**:20년의 수명을 위해 설계되었습니다.
의사소통 방법
1. **이더넷 통신**:에너지 저장 컨버터의 RJ45 포트와 상위 컴퓨터의 RJ45 포트를 직접 연결하여 모니터링합니다.
2. **RS485 통신**:표준 이더넷 MODBUS TCP 통신을 기반으로 한 선택적 RS485 통신 방식입니다.
3. **BMS 통신**:에너지 저장 변환기는 배터리 관리 장치 BMS와 통신하여 상태 모니터링 및 보호를 수행합니다.
BMS 시스템
배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 전압, 전류, 절연 상태, SOC 등을 모니터링합니다. 배터리 작동의 안전성과 신뢰성을 보장하고, 잠재적인 고장에 대한 경고 및 비상 보호 기능을 제공합니다.
EMS 시스템
에너지 관리 시스템(EMS)은 에너지 저장 시스템의 최상위 관리 시스템으로, 모니터링, 데이터 분석 및 실시간 스케줄링에 중점을 둡니다. 안정적인 전력 공급을 보장하고 시스템 경제성을 향상시킵니다.
주요 기능:
- **장치 모니터링**:시스템 장비의 실시간 데이터 모니터링 및 제어.
- **에너지 관리**:에너지 저장 및 부하 조정을 위한 최적화 제어 전략.
- **이벤트 알림**:조절 가능한 임계값과 대응 조치를 갖춘 다단계 경보 시스템입니다.
- **보고서 관리**:포괄적인 데이터 통계, 분석 및 보고 기능.
- **안전 관리**:안전한 작동을 보장하기 위해 시스템 작동 권한을 구성합니다.
안전 및 모니터링
- **종합 모니터링**:주요 장비와 운영 공간을 포괄하는 다중 채널 비디오 보안 모니터링을 통해 장기간 비디오 데이터 저장을 지원합니다.
- **화재 및 HVAC 시스템**:장비와 배터리 칸막이에 대한 별도의 냉각 및 방화 조치를 취하고, 헵타플루오로프로판과 같은 첨단 화재 진압 시스템을 활용하여 효율적이고 안전한 화재 관리를 실시합니다.
요약하자면, 마이크로그리드는 유연하고 효율적이며 안정적인 에너지 공급 솔루션을 구축하는 데 있어 중요한 진전을 이루었으며, 특히 분산형 및 재생 에너지원의 통합을 통해 더욱 그렇습니다. 첨단 기술과 포괄적인 관리 시스템을 활용하여 마이크로그리드는 스마트 그리드의 미래를 향한 길을 열어줍니다.
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게시 시간: 2024년 7월 31일
