[공부 기록] 스마트 그리드(Smart grid) 설비_전력사용시설물 설비 설계_기본서 공부

| 스마트 그리드(Smart grid)

1. 스마트 그리드의 개념과 정의

기존 전력망에 IT 기술을 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을

최적화하고자 하는 차세대 전력망.

현재의 중앙집중형 형태인 일방향인 전력계통의 비효율성을 극복하기 위한 것으로, 분산전원 시스템을 핵심개념으로 한다.

 

2. 스마트 그리드의 필요성 및 특징

1) 스마트 그리드의 필요성

    ① 에너지의 효율적 이용

         - 소비자 전력관리장치를 통해 전기사용 현황 및 전기요금을 실시간으로 보여주어 소비자의 자발적인

           에너지 절약 유도

         - 전기요금이 낮은 시간대로 전력수요를 유도하여 분산한다.

 

    ② 신재생, 분산형 전원의 보급확대 기반 마련

         - 풍력, 태양광 등 전력생산이 불규칙적인 신재생 발전원이 전력망에 대규모로 연결되기 위해서는 전력망의

           지능화가 필요.

         - 전기자동차, 연료전지 등 분산형 전원을 통해 전력을 생산, 저장, 판매하기 위해서는 전력망의 지능화가 필요.

 

    ③ 무정전, 고품질 전력 서비스 제공

         - 고장요인을 사전에 감지, 제거하여 무정전, 고품질 전력망을 운영.

 

2) 지능형 전력망 기대효과

    ① (가정, 산업) 전기사용량 절약, 전기품질 저하 비용 감소

    ② 신규발전투자 절감, 송, 배전 손실감소, 에너지 절약 컨설팅 등 신규 비즈니스 창출

    ③ 전기자동차 보급 인프라 구축, 지능형 전력망 설비투자

 

3) 스마트 그리드의 특징

    ① 스마트 그리드는 무엇보다 중, 저압 기반 배전망의 혁신적인 변화를 불러온다.

         - 분산전원 체계에서는 송전망이 짧아져 초고압 설비에 대한 수요가 줄어들게 된다.

   

    ② 교류(AC)에 비해 직류(DC) 전기에 대한 수요가 증가한다.

         - 직류는 품질이 우수하지만, 장거리 송전이 어렵다는 단점으로 인해 송전 위주의 현재 전력망에서는 대부분 교류가

           사용되고 있다. 교류가 전압을 변화시키기 쉬워, 발전소에서 생산된 전력을 초고압으로 승압하여 장거리로

           송전하기에 적합하다.

 

    ③ 스마트 그리드의 하부에 수많은 마이크로 그리드(micro grid)가 존재하게 된다.

        - 소규모 분산발전 시스템만을 연결한 저압 네트워크이다. 통상적인 발전량은 수백 [kW]에서 2 [MW] 정도의 소규모.

 

3. 스마트 그리드의 구축

1) 스마트 그리드의 구현기술

    ① 양방향 정보통신기술의 필요

    ② AMI(Advanced Metering Infrastructure) 필요

    ③ 분산형 EMS(Energy Management System) 기술

    ④ 대용량 전기 에너지의 저장설비

    ⑤ 감독/모니터링 기술

    ⑥ 시스템 보호기술

 

2) 스마트 그리드의 구성

분야	주요 구성요소
smart place	스마트 계량기, 통신망, 홈, 빌딩, 공장용 에너지 관리 시스템, 서비스 플랫폼, 가정용 신재생, 전기차 충전 인프라 구축
smart transportation	전기차 배터리 교환소, 전기차 충전기, 통신기반 서비스 플랫폼 및 충전통신망, 모바일, 네비게이터 정보제공
smart renewable	신재생용 전력저장장치(storage), 신재생용 마이크로 그리드 운영 기기, 시스템, 통신망
smart powergrid	지능형 송전망, 디지털 변전소, 스마트 배전망, 통신망과의 연계, 전력 시스템 통합제어 솔루션 개발
smart elec. service	녹색, 품질별, 실시간요급제, 전력 컨설팅, 수요반응이 운영되는 신전력 서비스 설계 및 운영

 

3) 스마트 그리드의 핵심기술

    ① AMI(Advanced Metering Infrastructure)  

    ② DRS(Demand Response System)

    ③ EMS(Energy Management System)

    ④ 분산전원 전력변환장치

    ⑤ 스마트 보호/제어장치

    ⑥ 전력 IT용 제어/통신 장치

    ⑦ 전력용 반도체

    ⑧ 전력선 통신(PLC : Power Line Communication)

 

4) smart grid를 구현하기 위한 신규 시스템

    ① 송전 시스템

         - FACTS(Flexible Alternating Current Transmission System)

         - SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition System) 등

   

    ② 변전 시스템

         - SAS(Substation Automation System)

         - PEDPS(Power Equipment Diagnosis & Preventive System) 등

 

    ③ 배전 시스템

         - DAS(Distribution Automation System)

         - AMR(Automatic Meter Reading System)

         - LMS(Load Management System) 등

 

    ④ 소비자 시스템

         - PMS(Power Monitering System)

         - PQMS(Power Quality Monitering System) 등