분산 생성

Distributed generation

분산발전(distributed energy, on-site generation, OSG)[1] 또는 지역/분산형 에너지는 분산형 에너지 자원(DER)[2]이라 불리는 다양한 소형 그리드 연결 또는 분배 시스템 연결 장치에 의해 수행되는 발전 및 저장이다.

석탄 화력, 가스 및 원자력 발전소뿐만 아니라 수력 발전 댐과 대규모 태양광 발전소는 중앙 집중화되어 있으며, 종종 장거리 송전을 위해 전기 에너지를 필요로 한다.이와는 대조적으로 DER 시스템은 분산형 모듈러형 기술로 용량이 10메가와트(MW) 이하에 불과하지만 부하에 가까운 위치에 있습니다.이러한 시스템은 여러 세대 및 스토리지 구성 요소로 구성될 수 있습니다. 이 경우 하이브리드 전원 시스템이라고 합니다.

DER 시스템은 일반적으로 소형 수력, 바이오매스, 바이오가스, 태양광, 풍력 및 지열을 포함한 재생 에너지원을 사용하며 전력 분배 시스템에 점점 더 중요한 역할을 한다.전기 저장용 그리드 연결 장치는 DER 시스템으로 분류될 수도 있으며 종종 분산 에너지 저장 시스템(DESS)이라고 불립니다.인터페이스를 통해 DER 시스템은 스마트 그리드 내에서 관리 및 조정될 수 있습니다.분산된 생성과 저장으로 많은 에너지원에서 에너지를 수집할 수 있으며 환경에 미치는 영향을 줄이고 공급 보안을 개선할 수 있습니다.

태양광, 풍력 등 DER 통합의 주요 문제 중 하나는 그러한 전력 자원의 불확실성이다.이 불확실성:(나는)이 수급 관계 아주 복잡한, 복잡한 최적화 도구 네트워크의 균형을 맞추기 위해를 필요로 하며 전송 network,[3]에(iii)이 유통 시스템에서 transmiss에 역 전력 흐름을 유발하는 것 같다고 압력을 가하(ii)게 만드는 분배 시스템에서 몇 문제를 일으킬 수 있다하와이 말똥가리n [4]시스템

마이크로그리드는 기존의 중앙집중형 전기 그리드(매크로그리드)와 달리 현대적인 국지적인 소규모 [5][6]그리드입니다.마이크로그리드는 중앙 그리드에서 분리하여 자율적으로 작동하고 그리드 복원력을 강화하며 그리드 장애를 완화하는 데 도움이 될 수 있다.일반적으로 저전압 AC 그리드이며, 디젤 발전기를 사용하는 경우가 많으며, 서비스하는 지역사회에 의해 설치됩니다.마이크로그리드는 태양 하이브리드 전력 시스템과 같은 서로 다른 분산 에너지 자원의 혼합물을 점점 더 많이 사용하므로 배출되는 탄소의 양을 크게 줄일 수 있습니다.

개요

역사적으로 중앙 발전소는 대규모 발전 설비가 특별히 자원에 가깝거나 인구 밀집 부하 센터에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 전기 그리드의 필수적인 부분이었다.이들은 부하센터와 소비자에게 벌크 전력을 분배하는 기존의 T&D(Transmission and Distribution) 그리드를 공급합니다.연료 수송과 인구 밀집 지역에 발전 기술을 통합하는 비용이 T&D 시설 및 관세 개발 비용을 훨씬 초과했을 때 개발되었습니다.중앙 발전소는 일반적으로 현장 고유의 방식으로 사용 가능한 규모의 경제를 활용하도록 설계되며, "일회성" 맞춤형 프로젝트로 구축됩니다.

이러한 규모의 경제는 1960년대 후반부터 실패하기 시작했고, 21세기 초까지 중앙 발전소는 배전망을 통해 더 많은 원격 고객에게 경쟁적으로 저렴하고 신뢰할 수 있는 전기를 공급할 수 없었다. 왜냐하면 발전소는 그리드보다 비용이 적게 들고 거의 모든 정전이 발생했기 때문이다.그리드에 [citation needed]네팅되어 있습니다.따라서 배전망은 원격 고객의 전력 비용과 전력 품질 문제의 주요 동인이 되었으며, 디지털 기기가 매우 신뢰할 수 있는 전기를 필요로 [7][8]함에 따라 전력 품질 문제가 더욱 심각해졌습니다.효율성의 향상은 더 이상 발전 용량의 증가로 인한 것이 아니라 [9][10]수요 현장에 더 가까운 곳에 위치한 소형 유닛에서 얻을 수 있습니다.

예를 들어, 석탄 발전소는 심각한 공기 오염이 사람들에게 영향을 미치는 것을 막기 위해 도시로부터 멀리 지어졌다.게다가 이러한 발전소는 석탄 수송 비용을 최소화하기 위해 탄광 근처에 건설되는 경우가 많다.수력 발전소는 본질적으로 충분한 물의 흐름이 있는 현장에서만 가동될 수 있다.

저공해는 천연가스를 태우는 복합 사이클 플랜트의 결정적인 장점이다.오염이 적기 때문에 발전소는 도시 근처에 있어 지역 난방과 냉방을 제공할 수 있다.

분산된 에너지 자원은 대량 생산되고 소규모이며 현장 고유성이 낮다.개발은 다음과 같은 이유로 이루어졌습니다.

  1. 중앙 발전소 발전의 인식된 외부화 비용에 대한 우려, 특히 환경적 우려
  2. 벌크 전력에 대한 T&D에 대한 수명, 열화 및 용량 제약 증가
  3. 대형 유닛의 중공업 및 현장 건설에 비해 소형 기기의 대량 생산의 상대적 경제 증가
  4. 에너지 관련 가격 상승, 전반적인 복잡성 및 규제 감독, 관세 관리, 미터링 및 과금 총 비용 증가.

자본 시장은 개별 고객, 유통 변전소 또는 마이크로그리드를 위한 적절한 규모의 자원이 중앙 플랜트에 비해 중요하지만 거의 알려지지 않은 경제적 이점을 제공할 수 있다는 것을 깨닫게 되었습니다.소형 유닛은 대형 유닛보다 대량 생산으로 더 큰 경제성을 제공했습니다.재무 리스크, 엔지니어링 유연성, 보안 및 환경 품질의 개선으로 인해 이러한 자원의 가치가 증가하면 종종 명백한 비용 [11]불이익을 상쇄할 수 있습니다.중앙 발전소에 대한 분산 발전(DG)은 수명 주기 [12]기준으로 정당화되어야 한다.불행히도, DG의 많은 직접적, 그리고 사실상 모든 간접적 편익은 전통적인 효용 현금 흐름 [7]회계 내에서 포착되지 않는다.

DG의 평준화 비용은 일반적으로 킬로와트 시간 기준으로 기존의 중앙 집중형 소스보다 더 비싸지만, 이는 기존 연료의 부정적인 측면을 고려하지 않는다.수요가 증가하고 기술이 [citation needed][13][14]발전함에 따라 DG에 대한 추가 프리미엄은 급속히 감소하고 있으며, 충분하고 신뢰할 수 있는 수요는 DG를 보다 다양한 미래의 [citation needed]청정 에너지로 만들 수 있는 규모, 혁신, 경쟁 및 보다 유연한 자금 조달을 가져올 수 있습니다.

DG는 전기를 전달하는 과정에서 손실되는 에너지의 양을 줄여주는데, 이는 전기가 사용되는 곳, 심지어 같은 건물에서도 매우 가까이에서 생성되기 때문입니다.이것에 의해, 구축할 필요가 있는 전원 라인의 크기와 수도 감소합니다.

Feed-In Tarify(FIT; 공급 요금) 방식의 일반적인 DER 시스템은 유지보수가 적고 오염이 적고 효율이 높습니다.과거에는 이러한 특성으로 인해 오염을 줄이기 위해 전담 운영 엔지니어와 대규모 복합 플랜트가 필요했습니다.그러나 현대의 임베디드 시스템은 태양광, 풍력 및 지열과 같은 자동 운영 및 재생 에너지로 이러한 특성을 제공할 수 있다.수익을 낼 수 있는 발전소의 규모가 줄어든다.

그리드 패리티

그리드 패리티는 대체 에너지원이 최종 소비자 소매 가격 이하인 LCOE(평준화 비용)로 전기를 생산할 수 있을 때 발생합니다.그리드 패리티에 도달하는 것은 에너지원이 보조금이나 정부 지원 없이 광범위한 개발의 경쟁자가 되는 시점으로 간주된다.2010년대 이후, 태양과 풍력에 대한 그리드 패리티는 호주, 여러 유럽 국가 [15]및 미국의 일부 주를 포함한 점점 더 많은 시장에서 현실화되고 있다.

테크놀로지

분산 에너지 자원(DER) 시스템은 기존의 전력 시스템을 대체하거나 강화하는 데 사용되는 소규모 발전 또는 저장 기술(일반적으로 1kW ~ 10,000kW [16]범위)입니다.DER 시스템은 일반적으로 [17]킬로와트당 초기 자본 비용이 높다는 특징이 있습니다.DER 시스템은 스토리지 디바이스의 역할도 하며 분산 에너지 스토리지 시스템(DESS)[18]이라고도 합니다.

DER 시스템에는 다음과 같은 장치/테크놀로지가 포함될 수 있습니다.

열병합발전

분산형 열병합 발전원은 증기 터빈, 천연 가스 연소식 연료 전지, 마이크로 터빈 또는 왕복 엔진을[21] 사용하여 발전기를 돌립니다.그런 다음 뜨거운 배기 가스는 공간 또는 온수 난방 또는 에어컨과 같은 냉각을 위한 흡수성[22][23] 냉각기를 구동하는 데 사용됩니다.천연가스 기반 계획 외에도, 분산 에너지 프로젝트에는 바이오 연료, 바이오 가스, 매립 가스, 하수 가스, 석탄층 메탄, 신가스 및 관련 석유 [24]가스를 포함한 기타 재생 가능 또는 저탄소 연료도 포함될 수 있다.

델타의 컨설턴트는 2013년에 전 세계 판매의 64%를 차지하는 연료전지 마이크로의 열과 전력 합계가 2012년에 [25]종래의 판매 시스템을 웃돌았다.일본에서는 2012년에 Ene Farm 프로젝트 전체로 20,000대가 판매되었다.PEM 연료전지 유닛의 수명은 약 60,000시간이며, 이는 10년에서 15년 [26]사이의 예상 수명에 해당한다.설치 [27]전 가격은 22,600달러입니다.2013년에는 50,000대에 대한 국가 보조금이 [26]시행되고 있다.

또한 FuelCell Energy, Bloom Energy Server 등의 천연가스를 이용한 용융 탄산가스 연료전지와 고체산화물 연료전지, Gate 5 Energy System 등의 에너지 낭비 프로세스를 분산 에너지 자원으로 사용한다.

태양광 발전

상세 정보:태양광 발전 시스템

태양광 발전은 태양광 발전의 분산 발전에 있어 지금까지 가장 중요한 기술인 태양 전지를 태양 전지판에 조립하여 햇빛을 전기로 변환합니다.이 테크놀로지는 빠르게 성장하고 있으며, 전 세계 설치 용량이 몇 년마다 2배씩 증가하고 있습니다.PV 시스템은 분산, 주거 및 상업용 옥상 또는 건물 통합 설비에서 대규모 중앙 집중식 유틸리티 규모의 태양광 발전소에 이르기까지 다양하다.

PV 기술은 결정 실리콘이며, 박막 태양전지 기술은 전 세계 태양광 발전의 약 [28]: 18, 19 10%를 차지한다.최근 몇 년 동안 PV 기술은 태양광을 전기 변환 효율로 개선하고, 에너지 회수 시간(EPBT) 및 전력 비용(LCOE)을 절감했으며,[29] 2014년에는 최소 19개 시장에서 그리드 패리티에 도달했습니다.

대부분의 재생 에너지 소스와 석탄 및 원자력과는 달리 태양광 발전소는 가변적이고 비배치 가능하지만 연료비, 운영 오염은 물론 광산 안전 및 운영 안전 문제가 크게 감소한다.매일 정오에 피크 전력을 생산하며 용량 계수는 약 20%입니다.[30]

풍력 발전

주요 기사:풍력 발전

풍력 터빈은 에너지 자원을 분배하거나 유틸리티 규모로 건설할 수 있다.이것들은 유지보수가 적고 오염이 적지만, 분산풍은 실용풍과 달리 다른 [31]에너지원에 비해 비용이 훨씬 높다.태양 에너지와 마찬가지로 풍력 에너지는 가변적이며 디스패치할 수 없다.풍력탑과 발전기는 강풍으로 인한 상당한 보험 책임을 지지만 운전 안전성은 양호하다.풍력 하이브리드 전력 시스템의 분산 발전은 풍력을 다른 DER 시스템과 결합한다.그러한 예로는 풍력 터빈을 태양광 하이브리드 전력 시스템으로 통합하는 것이 있다. 각 시스템의 피크 작동 시간이 하루 중 다른 시간에 발생하기 때문에 풍력이 태양광을 보완하는 경향이 있기 때문이다.

수력

주요 기사: 소형 수력 및 파력

수력 전기는 가장 널리 사용되는 재생 에너지 형태이며, 수력 전기의 잠재력은 이미 상당 부분 탐색되었거나 어업 환경에 미치는 영향 및 레크리에이션 접근 수요 증가와 같은 문제로 인해 훼손되었다.그러나 파력과 같은 최신 21세기 기술을 사용하면 환경에 미치는 영향이 미미하지만 새로운 수력 발전 용량을 대량으로 사용할 수 있다.

모듈화되고 확장 가능한 차세대 운동 에너지 터빈은 주거용, 상업용, 산업용, 시영 또는 지역 규모의 요구를 충족시키기 위해 어레이로 배치될 수 있습니다.마이크로히드로 운동 발생기는 물결이나 흐름의 운동 에너지를 이용하기 때문에 댐이나 방해물이 필요하지 않다.해안선이나 해저에는 건설이 필요하지 않으므로 서식지에 대한 환경 영향을 최소화하고 허가 과정을 단순화할 수 있다.이러한 발전도 환경에 미치는 영향을 최소화하며 기존의 마이크로 하이드로 애플리케이션이 도크, 교각, 교각 또는 이와 유사한 [32]구조물 등의 기존 구조에 연결될 수 있습니다.

에너지 낭비

주요 기사:폐기물 에너지 및 폐기물 에너지 플랜트

도시 고체 폐기물(MSW)과 오수 슬러지, 음식물 폐기물, 동물 배설물 등 천연 폐기물은 가스 터빈이나 마이크로 터빈에서 수집해 연료로 사용할 수 있는 메탄 함유 가스를 분해 배출해 분산 에너지 자원으로 전기를 생산한다.또한 캘리포니아에 본사를 둔 Gate 5 Energy Partners, Inc.는 하수 슬러지와 같은 천연 폐기물을 연소하여 전력을 생산하는 증기 터빈을 구동할 수 있는 바이오 연료로 변환하는 공정을 개발했습니다.이 전력은 폐기물 발생원(처리 공장, 농장 또는 낙농 등)의 그리드 전력 대신 사용할 수 있습니다.

에너지 저장소

주요 기사: 그리드 에너지 스토리지

분산 에너지 자원은 발전에만 한정되지 않고 분산 에너지(DE)[18]를 저장하기 위한 장치를 포함할 수도 있다.분산형 에너지 스토리지 시스템(DESS) 애플리케이션에는 여러 유형의 배터리, 펌프식 하이드로, 압축 공기 및 열에너지 [33]: 42 스토리지가 있습니다.상용 애플리케이션용 에너지 스토리지에 대한 액세스는 ESAS(Energy Storage as a Service) 등의 프로그램을 통해 쉽게 액세스할 수 있습니다.

PV 스토리지

오늘날의 PV 시스템에 사용되는 일반적인 충전식 배터리 기술에는 밸브 조절식 납-산 배터리(납-산 배터리), 니켈-카드뮴 및 리튬-이온 배터리가 포함됩니다.다른 타입에 비해 납 배터리는 수명이 짧고 에너지 밀도가 낮습니다.그러나 높은 신뢰성, 낮은 자가 방전(연간 4-6%) 및 낮은 투자 및 유지 보수 비용 때문에 리튬 이온 배터리는 여전히 개발 중이며 납산 배터리보다 약 3.5배 더 비싸기 때문에 현재 소형 가정용 PV 시스템에 사용되는 주요 기술이다.또한 PV 시스템용 저장 장치는 정지되어 있기 때문에 전기 자동차만큼 낮은 에너지 및 전력 밀도와 높은 중량의 납 축전지가 중요하지 않다.[34]: 4, 9
그러나 테슬라 파워월 등 리튬이온배터리는 현재 집중적으로 개발 중이며 기가팩토리1 등 대형 생산시설에서 제공하는 규모의 경제로 가격이 낮아질 것으로 예상돼 조만간 납 배터리를 대체할 가능성이 있다.게다가, 플러그 인 전기 자동차의 리튬 이온 배터리는 미래의 저장 장치로 사용될 수 있는데, 대부분의 차량이 평균 95%의 시간 동안 주차되어 있기 때문에, 배터리는 차에서 전선으로 그리고 뒤로 전기가 흐르도록 하는 데 사용될 수 있기 때문이다.분산형 PV 시스템에 대해 고려되는 기타 충전식 배터리에는 나트륨-황 및 바나듐 산화환원배터리, 두 가지 유형의 용융염 및 유동배터리가 있다.[34]: 4

차량과 그리드의 연결

미래 세대의 전기 자동차는 필요할 [35]때 차량 대 그리드의 배터리에서 그리드로 전력을 공급할 수 있는 능력을 갖출 수 있다.전기차 네트워크는 [33]: 44 DES 역할을 할 가능성이 있습니다.

플라이휠

어드밴스드 플라이휠 에너지 스토리지(FES)는 진공 인클로저에 로터(플라이휠)를 약 20,000~50,000rpm의 초고속까지 가속시킴으로써 분산된 자원에서 발생하는 전기를 각운동에너지 형태로 저장한다.플라이휠은 전기를 저장하고 몇 [36][37]초 만에 그리드에 피드백하기 때문에 빠르게 반응할 수 있습니다.

그리드와의 통합

신뢰성의 이유로, 분산 발전 자원은 중앙 방송국과 동일한 전송 그리드에 상호 연결됩니다.이러한 자원을 그리드로 통합하는 과정에서 다양한 기술적 및 경제적 문제가 발생합니다.기술적 문제는 전력 품질, 전압 안정성, 고조파, 신뢰성, 보호 및 [38][39]제어 영역에서 발생합니다.그리드상의 보호장치의 동작은 분산 스테이션과 중앙 스테이션 [40]생성의 모든 조합에 대해 조사되어야 한다.분산 발전의 대규모 배치는 주파수 제어 및 [41]예비량 할당과 같은 그리드 전체의 기능에 영향을 미칠 수 있다.그 결과, 스마트 그리드 기능, 가상 발전소, 주유소 전력 등 그리드 에너지 저장소가 그리드에 추가된다.유틸리티와 리소스 관리 [45]조직 간에 충돌이 발생합니다.

각 분산 생성 리소스에는 고유한 통합 문제가 있습니다.태양광 발전 및 풍력 발전 모두 간헐적이고 예측할 수 없는 발전이기 때문에 전압과 주파수의 안정성 문제가 많이 발생한다.이러한 전압 문제는 부하 탭 체인저와 같은 기계식 그리드 장비에 영향을 미칩니다. 이 장치는 너무 자주 반응하여 유틸리티가 [46]예상하는 것보다 훨씬 더 빨리 마모됩니다.또 태양광 발전량이 많은 시기에는 에너지 저장이 전혀 이뤄지지 않으면 태양광 발전량 손실을 보상하기 위해 일몰 무렵에 발전량을 급격히 늘려야 한다.이러한 높은 램프율은 업계에서 말하는 오리 곡선(duck curve)을 만들어 냅니다.[47] 이는 향후 그리드 운영자의 주요 관심사입니다.구현이 가능한 경우 스토리지를 통해 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.플라이휠은 뛰어난 주파수 [48]조절 기능을 제공하는 것으로 나타났습니다.또한 플라이휠은 배터리에 비해 사이클링성이 뛰어나 상당한 사이클(1만 사이클)[49] 후에도 동일한 에너지와 출력을 유지합니다.단기 사용 배터리는 충분히 큰 사용 규모에서 덕 곡선을 평평하게 하고 발전기 사용 변동을 방지하며 전압 [50]프로파일을 유지하는 데 도움이 됩니다.그러나 각 기술은 규모에 따라 생산 비용이 엄청나게 비싸고 액체 화석 연료에 비해 에너지 밀도가 상대적으로 높지 않기 때문에 비용은 에너지 저장의 주요 제한 요소이다.마지막으로, 적절한 분산 발전을 위해 태양광 발전의 통합을 지원하는 또 다른 필요한 방법은 지능형 하이브리드 인버터의 사용이다.지능형 하이브리드 인버터는 에너지 생산량이 소비량보다 많을 때 에너지를 저장합니다.소비량이 많을 때 이러한 인버터는 전력을 공급하여 분배 [51]시스템을 완화합니다.

또 다른 접근 방식은 그리드 통합이 필요하지 않습니다. 독립형 하이브리드 시스템입니다.

DG 통합의 전압 및 주파수 문제 완화

DG의 구현 증가로 인해 전압 및 주파수 문제를 완화하기 위한 몇 가지 노력이 있었습니다. 특히 IEEE 1547은 분산 에너지 자원의 상호 연결 및 상호 운용성에 대한 표준을 설정합니다.IEEE 1547은 장애 클리어 타이밍을 교란 후의 시간 및 전압불규칙 [52]또는 주파수불규칙의 크기로 특정 곡선신호를 설정한다.또한 전압 문제도 레거시 기기에 새로운 작업을 수행할 수 있는 기회를 제공합니다.특히 인버터는 DG의 전압 출력을 조절할 수 있습니다.인버터 임피던스를 변경하면 DG의 전압 변동이 변경될 수 있으므로 인버터가 DG 전압 [53]출력을 제어할 수 있습니다.기계 그리드 장비에 대한 DG 통합의 영향을 줄이기 위해 변압기와 부하 탭 전환기는 특정 탭 작동 대 전압 작동 곡선을 구현하여 DG로 인한 전압 이상 영향을 완화할 수 있습니다.즉, 로드 탭 체인저는 DG [54]기기에서 발생하는 전압 변동보다 더 오랜 시간 지속되는 전압 변동에 반응합니다.

독립형 하이브리드 시스템

태양광 발전, 배터리 및 코젠과 같은 기술을 결합하여 독립형 분산 발전 [55]시스템을 만드는 것이 가능해졌다.

최근의 연구는 이러한 시스템이 낮은 수준의 [56]전기 비용을 가지고 있다는 것을 보여주었다.

현재 많은 저자들은 소비자들이 주로 태양광 발전 [57][58][59]기술로 구성된 오프 그리드 시스템을 사용하여 전기를 생산할 수 있기 때문에 이러한 기술이 대규모 그리드 이탈을 가능하게 할 수 있다고 생각한다.예를 들어, Rocky Mountain Institute는 광범위한 그리드 [60]이탈이 있을 수 있다고 제안했습니다.이것은 [61]중서부의 연구에 의해 뒷받침된다.

비용 요인

또한 코제너레이터는 중앙 [citation needed]발전기보다 와트당 비용이 높습니다.대부분의 건물이 이미 연료를 연소시키고 열병합 발전으로 연료로부터 더 많은 가치를 창출할 수 있기 때문입니다.국내 생산은 장거리 송전선의 손실이나 일반적으로 8~15%의 에너지가 손실되는[62] 변압기의 줄 효과로 인한 에너지 손실이 없습니다(원천별 전기 비용 참조).

일부 대규모 설치에서는 복합 사이클 생성을 사용합니다.일반적으로 이것은 배기 가스터빈으로 구성되어 있으며, 배기 가스터빈의 물을 랭킨 사이클로 증기 터빈으로 끓입니다.증기 사이클의 콘덴서는 공간 난방 또는 흡수성 냉각기에 열을 공급합니다.열병합발전소가 있는 복합 사이클 플랜트는 알려진 것 중 가장 높은 열효율을 보이며, 종종 85%를 초과합니다.

고압 가스 분배 국가에서는 소형 터빈을 사용하여 가스 압력을 국내 수준으로 높이고 유용한 에너지를 추출할 수 있습니다.만약 영국이 이것을 전국적으로 시행한다면 추가 2-4 GWe를 이용할 수 있을 것이다.(이 방법은 높은 초기 가스 압력을 제공하기 위해 이미 다른 곳에서 에너지가 생성되고 있습니다. 이 방법은 단순히 다른 경로를 통해 에너지를 분배합니다.)

마이크로그리드

주요 기사:마이크로그리드

마이크로그리드는 일반적으로 기존의 중앙 집중식 그리드(매크로그리드)에 연결된 발전, 에너지 저장 및 부하를 국지적으로 그룹화한 것입니다.매크로 그리드와 공통으로 결합하는 이 단일점은 연결을 끊을 수 있습니다.마이크로그리드는 자율적으로 [63]동작할 수 있습니다.마이크로 그리드의 발전 및 부하는 보통 저전압으로 상호 연결되며 DC, AC 또는 그 양쪽의 조합으로 작동할 수 있습니다.그리드 오퍼레이터의 관점에서 연결된 마이크로 그리드는 하나의 엔티티인 것처럼 제어할 수 있습니다.

마이크로 그리드 발전 자원은 고정 배터리, 연료 전지, 태양광, 풍력 또는 기타 에너지원을 포함할 수 있다.분산된 여러 발전원과 마이크로 그리드를 대규모 네트워크에서 분리할 수 있는 기능은 매우 신뢰할 수 있는 전력을 제공합니다.마이크로터빈과 같은 발전 소스에서 발생하는 열은 국소 프로세스 난방 또는 공간 난방에 사용할 수 있으며, 열과 전력의 수요 사이에서 유연한 균형을 유지할 수 있습니다.

2012년 7월 인도 [64]정전 이후 마이크로 그리드가 제안되었습니다.

  • 반경 30~50km의[64] 소형 마이크로그리드
  • 마이크로 그리드에 대응할 수 있는 5~10 MW의 소형 발전소
  • 로컬에서 전력을 생산하여 장거리 전송로에 대한 의존도를 줄이고 전송 손실을 줄입니다.

마이크로 그리드는 전 세계 여러 커뮤니티에서 구현되고 있습니다.예를 들어, 테슬라는 사모아 타우 섬에 태양광 마이크로 그리드를 도입하여 섬 전체에 태양 에너지를 [65]공급하고 있다.이러한 현지화된 생산 시스템은 380입방미터(100,000 US 갤) 이상의 디젤 연료를 절약하는 데 도움이 되었습니다.또한 [66]그 기간 동안 태양이 전혀 비추지 않는다면 그것은 섬을 3일 동안 지탱할 수 있다.이는 재생 가능한 자원 사용 및 현지 생산을 장려하기 위해 지역사회에서 마이크로 그리드 시스템을 어떻게 구현할 수 있는지를 보여주는 좋은 사례이다.

Microgrids를 올바르게 계획하고 설치하기 위해서는 엔지니어링 모델링이 필요합니다.마이크로그리드의 경제적 및 전기적 효과를 모델링하기 위해 여러 시뮬레이션 도구와 최적화 도구가 존재합니다.널리 사용되는 경제 최적화 도구는 Lawrence Berkeley National Laboratory의 분산 에너지 자원 고객 채택 모델(DER-CAM)입니다.자주 사용되는 또 다른 상업 경제 모델링 도구는 원래 국립 재생 연구소가 설계한 호머 에너지이다.마이크로그리드 개발자를 안내하는 전력 흐름 및 전기 설계 도구도 있습니다.Pacific Northwest National Laboratory는 일반 GridLAB-D 도구를 설계했으며, 전력 연구소(EPRI)는 (마이크로그리드의) 배전 시스템을 시뮬레이션하기 위해 OpenDSS를 설계했습니다.Bankable Energy를 통해 프로페셔널 통합 DER-CAM 및 OpenDSS 버전을 이용할 수 있습니다.전기, 냉각, 난방 및 프로세스 열 수요 시뮬레이션에 사용할 수 있는 유럽 도구는 덴마크 올보르 대학의 EnergyPLAN입니다.

DER 시스템에서의 통신

  • IEC 61850-7-420은 IEC TC 57: 전원 시스템 관리 및 관련 정보 교환에 의해 발행된다.IEC 61850 표준 중 하나이며, 그 중 일부는 스마트 그리드 구현에 필요한 핵심 표준이다.IEC 61850-8-1 표준에 따라 MMS에 매핑된 통신 서비스를 사용한다.
  • OPC는 DER 시스템의 다른 엔티티 간의 통신에도 사용됩니다.
  • 전기전자공학협회 IEEE 2030.7 마이크로 그리드 컨트롤러 표준.이 개념은 4개의 블록(a) 디바이스 레벨 제어(전압 및 주파수 제어), b) 로컬 영역 제어(데이터 통신), c) 감시(소프트웨어) 컨트롤러(예: 발전 및 부하 자원의 미래 지향 디스패치 최적화), d) 그리드 레이어(예: 유틸리티와의 통신)에 의존합니다.
  • 다양한 복잡한 제어 알고리즘이 존재하기 때문에 소규모 및 주거용 분산 에너지 자원(DER) 사용자는 에너지 관리 및 제어 시스템을 구현하기가 어렵습니다.특히 통신 업그레이드와 데이터 정보 시스템은 이를 비싸게 만들 수 있습니다.따라서 일부 프로젝트는 기성 제품을 통해 DER의 제어를 단순화하고 주류에서 DER를 사용할 수 있도록 하려고 합니다(예: 라즈베리 [67][68]파이 사용).

분산형 발전의 법적 요건

2010년 콜로라도주는 2020년까지 콜로라도에서 발생하는 전력의 3%를 일종의 분산 [69][70]발전으로 사용하도록 하는 법을 제정했습니다.

2017년 10월 11일, 캘리포니아 주지사 제리 브라운은 전력회사가 최대 수요를 충족시키기 위해 "가스 생성의 탄소 없는 대안"을 계획하도록 하는 SB 338 법안에 서명했다.이 법에 따르면 전력회사는 에너지 저장소, 효율성 및 분산 에너지 [71]자원과 같은 문제를 평가해야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "On Site Generation: Learn more about our onsite renewable energy generation technologies". E.ON SE. Retrieved 17 December 2015.
  2. ^ "Introduction to Distributed Generation". Virginia Tech. 2007. Archived from the original on 10 December 2018. Retrieved 23 October 2017.
  3. ^ Mohammadi Fathabad, Abolhassan; Cheng, Jianqiang; Pan, Kai; Qiu, Feng (2020). "Data-driven Planning for Renewable Distributed Generation in Distribution Systems". IEEE Transactions on Power Systems. 35 (6): 4357–4368. doi:10.1109/TPWRS.2020.3001235. ISSN 1558-0679. S2CID 225734643.
  4. ^ De Carne, Giovanni; Buticchi, Giampaolo; Zou, Zhixiang; Liserre, Marco (July 2018). "Reverse Power Flow Control in a ST-Fed Distribution Grid". IEEE Transactions on Smart Grid. 9 (4): 3811–3819. doi:10.1109/TSG.2017.2651147. ISSN 1949-3061. S2CID 49354817.
  5. ^ Saleh, M.; Esa, Y.; Mhandi, Y.; Brandauer, W.; Mohamed, A. (October 2016). "Design and implementation of CCNY DC microgrid testbed". 2016 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting: 1–7. doi:10.1109/IAS.2016.7731870. ISBN 978-1-4799-8397-1. S2CID 16464909.
  6. ^ Saleh, M. S.; Althaibani, A.; Esa, Y.; Mhandi, Y.; Mohamed, A. A. (October 2015). "Impact of clustering microgrids on their stability and resilience during blackouts". 2015 International Conference on Smart Grid and Clean Energy Technologies (ICSGCE): 195–200. doi:10.1109/ICSGCE.2015.7454295. ISBN 978-1-4673-8732-3. S2CID 25664994.
  7. ^ a b DOE; 분산 발전의 잠재적 이익과 그 확장을 저해할 수 있는 비율 관련 문제; 2007년.
  8. ^ Lovins; 소형은 수익성:전력 자원을 적정 규모로 만드는 숨겨진 경제적 이점; Rocky Mountain Institute, 2002.
  9. ^ Takahashi, et al; 분산 자원 지원 정책 옵션; 미국 델, 에너지 및 환경 센터정책; 2005.
  10. ^ Hirsch; 1989; DOE, 2007에서 인용.
  11. ^ Lovins; 소형은 수익성:전력자원을 적정 규모로 만들 때의 숨겨진 경제적 이점; 록키마운틴연구소; 2002
  12. ^ 미시간 (인용 보류 중)
  13. ^ Berke, Jeremy (8 May 2018). "One simple chart shows why an energy revolution is coming — and who is likely to come out on top". Business Insider Singapore. Retrieved 18 December 2018.
  14. ^ "Bloomberg's Latest Forecast Predicts Rapidly Falling Battery Prices". Inside EVs. 21 June 2018. Retrieved 18 December 2018.]
  15. ^ McFarland, Matt (25 March 2014). "Grid parity: Why electric utilities should struggle to sleep at night". www.washingtonpost.com/. Washingtonpost.com. Archived from the original on 18 August 2014. Retrieved 14 September 2014.
  16. ^ "Using Distributed Energy Resources" (PDF). www.nrel.gov. NREL. 2002. p. 1. Archived from the original (PDF) on 8 September 2014. Retrieved 8 September 2014.
  17. ^ http://www.NREL.gov 분산형 에너지 자원 상호접속 시스템: 테크놀로지 리뷰 및 리서치 니즈, 2002
  18. ^ a b http://www.smartgrid.gov Wayback Machine에서 2017년 12월 6일 아카이브된 Lexicon 분산 에너지 자원
  19. ^ Du, R.; Robertson, P. (2017). "Cost Effective Grid-Connected Inverter for a Micro Combined Heat and Power System". IEEE Transactions on Industrial Electronics. 64 (7): 5360–5367. doi:10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN 0278-0046. S2CID 1042325.
  20. ^ 쿠날 K샤, 아이슈와랴 S.문다다, 조슈아 M. 피어스미국 하이브리드 분산 에너지 시스템의 성능: 태양광 발전, 배터리 및 열과 전력의 결합.에너지 변환 및 관리 105, 페이지 71-80 (2015).
  21. ^ 가스 엔진 열병합발전(http://www.clarke-energy.com)은 2013년 9월 12일 취득
  22. ^ "Heiß auf kalt". Retrieved 15 May 2015.
  23. ^ 가스 엔진으로 트리거링, http://www.clarke-energy.com, 2013년 9월 12일 검색
  24. ^ 가스 엔진 애플리케이션 [1], 2013년 12월 9일 검색
  25. ^ The fuel cell industry review 2013 (PDF) (Report). FuelCellToday.com. Archived from the original (PDF) on 7 October 2013.
  26. ^ a b "Latest Developments in the Ene-Farm Scheme". Retrieved 15 May 2015.
  27. ^ "Launch of New 'Ene-Farm' Home Fuel Cell Product More Affordable and Easier to Install - Headquarters News - Panasonic Newsroom Global". Retrieved 15 May 2015.
  28. ^ "Photovoltaics Report" (PDF). Fraunhofer ISE. 28 July 2014. Archived (PDF) from the original on 9 August 2014. Retrieved 31 August 2014.
  29. ^ Parkinson, Giles (7 January 2014). "Deutsche Bank predicts second solar "gold-rush"". REnewEconomy. Archived from the original on 28 June 2014. Retrieved 14 September 2014.
  30. ^ https://www.academia.edu, Janet Marsdon Distributed Generation Systems:지속 가능한 에너지의 새로운 패러다임
  31. ^ "NREL: Energy Analysis - Distributed Generation Energy Technology Capital Costs". www.nrel.gov. Retrieved 31 October 2015.
  32. ^ https://www.academia.edu, Janet Marsdon Distributed Generation Systems:지속 가능한 에너지의 새로운 패러다임, 8, 9페이지
  33. ^ a b http://www.NREL.gov - 재생 가능한 전력발전을 통한 에너지 저장의 역할
  34. ^ a b Joern Hoppmann; Jonas Volland; Tobias S. Schmidt; Volker H. Hoffmann (July 2014). "The Economic Viability of Battery Storage for Residential Solar Photovoltaic Systems - A Review and a Simulation Model". ETH Zürich, Harvard University.
  35. ^ "Energy VPN Blog". Archived from the original on 12 April 2012. Retrieved 15 May 2015.
  36. ^ Castelvecchi, Davide (19 May 2007). "Spinning into control: High-tech reincarnations of an ancient way of storing energy". Science News. 171 (20): 312–313. doi:10.1002/scin.2007.5591712010.
  37. ^ Willis, Ben (23 July 2014). "Canada's first grid storage system launches in Ontario". storage.pv-tech.org/. pv-tech.org. Archived from the original on 31 August 2014. Retrieved 12 September 2014.
  38. ^ "Contribution to Bulk System Control and Stability by Distributed Energy Resources connected at Distribution Network". IEEE PES Technical Report. 15 January 2017.
  39. ^ Tomoiagher, B.; Chindrish, M.; Sumper, A.; Sudria-Andreu, A.; Villafila-Robles, R. Pareto 최적 전력 분배 시스템 재구성 NSGA-II Energy에 기초한 전력 분배 시스템, 2013년 639.
  40. ^ P. Mazidi, G. N. Sreenivas; 분산형 세대 연결 배전 시스템의 신뢰성 평가국제전력시스템운용에너지관리저널(IJPSOEM), 2011년 11월
  41. ^ Math H. Bolen, Fainan Hassan Integration of Distributed Generation in the Power System, John Wiley & Sons, 2011 ISBN 1-118-02901-1, v-x 페이지
  42. ^ 중간 쌍무계약을 고려한 가상발전소 의사결정 도구
  43. ^ 견고한 최적화 접근방식을 통한 가상발전소 리스크 회피 툴 설계
  44. ^ 상업용 가상발전소용 이종 DER의 중기 연합형성 모델
  45. ^ Bandyk, Matthew (18 August 2020). "Propelling the transition: The battle for control of virtual power plants is just beginning". Utility Dive. Archived from the original on 19 August 2020.
  46. ^ Agalgaonkar, Y.P.; et al. (16 September 2013). "Distribution Voltage Control Considering the Impact of PV Generation on Tap Changers and Autonomous Regulators". IEEE Transactions on Power Systems. 29 (1): 182–192. doi:10.1109/TPWRS.2013.2279721. hdl:10044/1/12201. S2CID 16686085.
  47. ^ "What the Duck Curve Tells Us About Managing A Green Grid" (PDF). caiso.com. California ISO. Retrieved 29 April 2015.
  48. ^ Lazarewicz, Matthew; Rojas, Alex (10 June 2004). "Grid Frequency Regulation by Recycling Electrical Energy in Flywheels". Power Engineering Society General Meeting. 2: 2038–2042. doi:10.1109/PES.2004.1373235. ISBN 0-7803-8465-2. S2CID 20032334.
  49. ^ "Flywheels". Energy Storage Association.
  50. ^ Lazar, Jim. "Teaching the "Duck" to Fly" (PDF). RAP. Retrieved 29 April 2015.
  51. ^ "Smart Grid, Smart Inverters for a Smart Energy Future". National Renewable Energy Labortatory.
  52. ^ Performance of Distributed Energy and Resources During and After System Disturbance on (Report). December 2013.
  53. ^ Advanced Control Technologies for Distribution Grid Voltage and Stability With Electric Vehicles and Distributed Generation on (Report). March 2015. pp. 48–50.
  54. ^ Optimal OLTC Voltage Control Scheme High Solar Penetrations on (Report). April 2018. pp. 7–9.
  55. ^ Shah, Kunal K.; Mundada, Aishwarya S.; Pearce, Joshua M. (2015). "Performance of U.S. hybrid distributed energy systems: Solar photovoltaic, battery and combined heat and power". Energy Conversion and Management. 105: 71–80. doi:10.1016/j.enconman.2015.07.048. S2CID 107189983.
  56. ^ Mundada, Aishwarya; Shah, Kunal; Pearce, Joshua M. (2016). "Levelized cost of electricity for solar photovoltaic, battery and cogen hybrid systems". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 57: 692–703. doi:10.1016/j.rser.2015.12.084. S2CID 110914380.
  57. ^ 쿠마가이, J., 2014.개인 발전소의 부상.IEEE 스펙트럼, 51(6), 페이지 54-59.
  58. ^ Abhilash Kantamneni, Richelle Winkler, Lucia Gauchia, Joshua M. Pearce, 태양열 하이브리드 시스템을 사용하여 북부 기후에서 그리드 이탈의 새로운 경제적 생존 가능성.에너지 정책 95, 378–389 (2016).doi: 10.1016/j.enpol.2016.05.013
  59. ^ 칼릴푸어, R. 및 바살로, 2015.그리드 이탈:야망인가 진짜 선택인가?에너지 정책, 82, 페이지 207-221.
  60. ^ 그리드 이탈의 경제학 - Rocky Mountain Institute http://www.rmi.org/electricity_grid_defection 2016년 8월 12일 웨이백 머신에 보관
  61. ^ Andy Balaskovitz의 순측정 변경은 사람들을 그리드에서 멀어지게 할 수 있다고 미시간 연구진은 말합니다 - MidWest Energy News
  62. ^ "How big are Power line losses?". Schneider Electric Blog. 25 March 2013. Retrieved 15 May 2015.
  63. ^ Stan Mark Kaplan, Fred Sissine, 스마트 그리드: 전력 전송 및 분배 현대화...The Capitol Net Inc, 2009, ISBN 1-58733-162-4, 217페이지
  64. ^ a b "Power crisis and grid collapse: Is it time to think". Retrieved 15 May 2015.
  65. ^ "Tesla powers a whole island with solar to show off its energy chops". The Verge. Retrieved 9 March 2018.
  66. ^ "How a Pacific Island Changed From Diesel to 100% Solar Power". 23 February 2017. Retrieved 9 March 2018.
  67. ^ Fürst, Jonathan; Gawinowski, Nik; Buettrich, Sebastian; Bonnet, Philippe (25 September 2013). "COSMGrid: Configurable, off-the-shelf micro grid". Proceedings of the 3rd IEEE Global Humanitarian Technology Conference, GHTC 2013: 96–101. doi:10.1109/GHTC.2013.6713662. ISBN 978-1-4799-2402-8. S2CID 19202084.
  68. ^ Stadler, Michael (2018). "A flexible low cost PV/EV microgrid controller concept based on a Raspberry Pi" (PDF). Center for Energy and innovative Technologies.
  69. ^ 2010년 6월 3일자 뉴욕타임즈지 커크 존슨의 "솔라로 가는 것은 보기보다 어렵다, 계곡이 발견되다" 기사
  70. ^ NYTimes의 Kate Galbraith 블로그 "Colorado, 갱신 가능량 증가"Com 2010년 3월 22일
  71. ^ Bade, Gavin (12 October 2017). "California Gov. Brown signs bill directing utilities to plan storage, DERs for peak demand". Utility Dive. Retrieved 18 October 2017.

추가 정보

외부 링크