동적 수요(전력)

Dynamic demand (electric power)

Dynamic Demand는 전력 그리드의 부하 수요를 조정하여 수요 응답을 지원하는 세미 패시브 기술의 이름입니다.(이 테크놀로지를 촉진하기 위한 Esmée Fairbairn Foundation의 자선기금 지원을 받는 영국의 독립 비영리단체의 명칭이기도 합니다.)개념은 전력 그리드의 주파수와 자체 제어를 모니터링함으로써 간헐적인 가정용 및 산업용 부하가 최적의 순간에 스스로 켜지거나 꺼지고 전체 그리드 부하와 발전 간의 균형을 유지하여 중요한 전력 [1]불일치를 줄이는 것이다.이 스위칭은 어플라이언스의 동작 사이클을 몇 초 앞당기거나 지연시키는 것에 불과하기 때문에 최종 사용자는 알아차릴 수 없습니다.이것이 동적 수요 제어의 기반입니다.미국에서는 1982년에 전력 시스템 엔지니어 Fred Schweppe에게 [2]이 아이디어에 대한 (지금은 소멸된) 특허가 발행되었습니다.다른 특허들은 이 [3][4][5][6]아이디어를 바탕으로 출원되었다.

동적 수요는 공급 상황에 대응하여 국내 및 산업용 전력 소비를 관리하기 위한 수요 대응 메커니즘과 유사하다. 예를 들어, 전력 고객이 중요한 시기에 또는 [7]가격에 대응하여 소비를 줄이도록 하는 것이다.차이점은 동적 수요 장치는 그리드 내의 스트레스가 감지되면 수동적으로 꺼지는 반면 수요 응답 메커니즘은 차단하라는 전송된 요청에 응답한다는 것입니다.

회전 예약의 필요성

전력 유틸리티는 특정 일간의 수요 패턴을 적절한 정확도(일반적으로 1~2% 이내)로 예측할 수 있습니다.이는 전력 자유시장이 사전에 충분한 기본 부하만 예약할 수 있다는 것을 의미합니다.나머지 불균형은 예측의 부정확성 또는 공급(발전소 고장 등) 및/또는 수요의 예기치 않은 변경에 기인합니다.이러한 불균형은 제너레이터가 이른바 주파수 응답 모드(주파수 제어 모드라고도 함)에서 작동하도록 요청함으로써 제거되며, 주파수가 필요한 값에 근접하도록 출력을 지속적으로 변경합니다.

그리드 주파수는 전체적인 전력 불균형을 나타내는 시스템 전체의 지표입니다.예를 들어, 발전기가 약간 느려지기 때문에 수요가 너무 많으면 감소한다.주파수 응답 모드의 제너레이터는 공칭 조건에서 예비 용량의 버퍼를 유지하기 위해 감소된 출력으로 실행됩니다.그런 다음 초당 단위로 출력을 하향 속도 제어로 그리드의 필요에 따라 지속적으로 변경합니다.

이 회전 예비비는 전력 유틸리티에 상당한 비용이 듭니다. 연료를 연소하거나 이를 유지하기 위해 잠재적인 전력 판매가 손실되는 경우가 많기 때문입니다.신속한 대응을 위해 사용되는 발전의 종류는 화석 연료로 구동되며, 발생하는 매 메가와트시(MWh)마다 0.48톤에서 1.3톤의 CO를2 배출한다.따라서 온실가스 배출량 증가라는 형태로 상당한 환경적 부담이 이러한 불균형과 관련되어 있습니다.

로컬 부하 제어

부하 제어 스위치를 사용하여 피크 수요를 줄이는 의류 건조기

원칙적으로 듀티 사이클(산업용 또는 가정용 에어컨, 온수기, 열펌프 및 냉동 등)로 작동하는 모든 기기는 시스템 부하에 따라 듀티 사이클을 타이밍을 조정하여 일정하고 신뢰할 수 있는 그리드 밸런싱 서비스를 제공할 수 있습니다.

그리드 상의 모든 전원 콘센트에서 그리드 주파수를 측정할 수 있기 때문에 주파수 불균형을 실시간으로 감지하는 전기 기기용 컨트롤러를 설계할 수 있습니다.다이내믹 디맨드 대응 어플라이언스는 이 같은 신호에 반응합니다.주파수가 감소하면 스위치가 꺼질 가능성이 높아져 그리드의 부하가 감소하고 밸런스가 회복됩니다.주파수가 기준을 초과하여 증가하면 과도한 전력을 소비하면서 전원이 켜질 가능성이 높아집니다.또한 컨트롤러는 어플라이언스가 허용 가능한 동작 범위를 벗어나지 않도록 해야 합니다.라인 주파수는 시스템상의 발전기의 회전 속도와 직접 관련되기 때문에, 그러한 장치들이 함께 동작하는 수백만 개가 거대하고 반응 속도가 빠른 피크 발전소와 같은 역할을 할 수 있습니다.

부대 서비스

또한 다이내믹 컨트롤러는 블랙스타트 복구(정전 후 전원 그리드를 다시 사용할 수 있는 기능)와 같은 기타 보조 서비스도 제공할 수 있습니다.일반적으로 블랙스타트는 전압이 낮을 때 시동 시 동시에 전력을 공급하려고 하는 무효 부하가 많기 때문에 더욱 어려워집니다.이로 인해 엄청난 과부하가 발생하여 로컬 브레이커가 걸려 전체 시스템 복구가 지연됩니다.동적인 컨트롤러는, 이러한 로드가 「순서대로의 순서」를 기다려, 전원이 회복될 때까지, 전력을 회복할 수 있습니다.

또 다른 중요한 균형 서비스는 '고속 예비'로, 가능한 손실 발전(예: 발전기 고장 또는 전력선 상실로 인한)을 대체하기 위해 대기 발전소를 사용한다.가동 중인 발전기가 회전하는 동안 부하를 빠르게 줄인 후 주파수를 표준으로 되돌리기 위해 다시 전환함으로써 동적 컨트롤러는 고속 예비 발전기의 높은 비용을 절약할 수 있습니다.또, 이 방법의 응답 속도가 빠르기 때문에, 블로아웃의 발생을 회피할 수 있습니다.

이 기술은 또한 풍력과 같은 다양한 원천으로부터 발전의 사용을 촉진할 수 있다.수요측 기술은 이 자원을 그리드에 통합하는 데 도움이 되는 효율적이고 비용 효율적인 방법이 될 수 있습니다.특히 도시 급수탑과[8] 같은 가상 전력 비축량과 함께 이러한 전원을 작동시켜 합리적으로 예측 가능한 디스패치 용량을 제공할 수 있다.

구현 문제

동적 수요 장치는 제공하는 서비스를 통해 상당한 양의 에너지를 절약할 수 있습니다.그러나 동적 수요 통제가 광범위하게 통합되기 전에 규제를 마련하여 적어도 새로운 어플라이언스에 설치를 의무화하거나, 기술의 공정한 설치를 보상하기 위한 효과적인 시장 메커니즘을 마련해야 합니다.전력 소비량을 측정하는 전기 계량기도 그리드 주파수를 측정할 수 있도록 하고 주파수가 일정 수준 이하로 떨어지면 더 높은 요금으로 전환하는 방법도 검토되고 있다.그러면 월별 전기요금은 일반요금에 너무 많은 시간(그리고 너무 많은 킬로와트 시간)과 단전요금에 몇 시간이 걸렸다고 말할 것이다.스마트 수요 관리를 하지 않는 소비자는 추가 비용을 지불해야 하지만, 단기간에 적응하는 스마트 기술을 도입하는 소비자는 비용을 절약할 수 있다.

2011년 3월 1일, RLtec은 영국에서 가장 큰 슈퍼마켓 체인 중 하나인 세인즈베리에 분산된 온수 및 HVAC 부하 장치에서 동적 수요 주파수 응답 서비스를 시작했다.이 메가와트 규모의 가상 발전소 서비스는 영국의 내셔널 그리드에 상용 주파수 규제 응답을 제공합니다.그 회사는 현재 Open Energi라고 [9]불린다.

주파수 서비스 및 예약 서비스

주요 기사:전국 그리드 예비 서비스

영국의 국가 그리드는 이미 산업 규모에서 이 기술의 대규모 사용자입니다. 최대 2GW의 부하가 20분 사이클에 걸쳐 매우 작은 비상 디젤 발전기에 의해 매칭되는 주파수 민감 릴레이에 의해 즉시 손실될 수 있습니다.이 복잡한 시스템에 대한 전체 설명은 예를 들어 "비상 디젤 대기 발전기의 재생 에너지원 간헐성과 가변성 대처에 대한 잠재적 기여"를 참조하십시오. Wesex Water의 David Andrews는 영국 국립 그리드와 긴밀히 협력하여 오픈 대학 세미나 "C"에서 이 서비스를 제공한다.가변성이 있는 운영 - 전기 시스템에 재생 에너지 통합" 2006년 [10]1월 24일.

프랑스에서도 이 같은 디젤 발전량이 최대 5GW까지 사용되지만 이 기술은 상대적으로 알려지지[11][better source needed] 않은 것으로 보인다.풍력발전에 의해 발생하는 간헐적 현상에도 대처하기 위해 그 범위를 크게[12][better source needed] 늘려서는 안 될 이유가 없다.

영국 정부의 조사

2007년 8월, 영국 정부는 동적 수요 [13]기술의 가능성을 요약한 보고서를 발표했습니다.그 보고서는 정부의 도입을 권장하는 데 그치지 않는다.여기에는 도입에 대한 여러 기술적, 경제적 장벽이 열거되어 있으며, 정부가 동적 수요의 사용을 권장하기 전에 이러한 장벽들을 조사할 것을 권고하고 있다.동적 수요는 온실가스 배출을 줄일 수 있는 기술에 대한 광범위한 정부 조사의 한 요소이다.

그러나 2009년에는 동적 부하 제어 시스템을 [14][better source needed]탑재한 가정용 냉장고가 영국에 판매되고 있다고 발표되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20090609003228/http://www.berr.gov.uk/files/file41011.pdf 국내 및 산업용 페이지 3
  2. ^ 미국 특허 4317049, "주파수 적응형 전력 에너지 재스케줄러", 1982-02-23 발행
  3. ^ 미국 특허 7010363 '전기제품 에너지 소비 제어 방법 및 전기 에너지 소비 시스템', 2006-03-07 발표
  4. ^ 미국 특허 제7149605호, '전기 배전 제어 방법, 전기 에너지 수요 감시 방법 및 전력 관리 장치', 2006-12-12.
  5. ^ 미국 특허 7420293 '전기제품 에너지 소비 제어 방법 및 전기 에너지 소비 시스템', 2008-09-02 발표
  6. ^ 미국 특허 8073573 '배전제어방법, 전력수요 모니터링방법 및 전력관리장치' 2011-12-06 발행
  7. ^ ① 프랑스 EJP 수요 감소 관세 설명
  8. ^ DJ Hammerstrom 등, "Pacific NorthwestGridWise™ 테스트베드 데모 프로젝트: Part I.PNNL-17167, 2007년 10월.
  9. ^ "Sainsbury's Open Energi". Archived from the original on 2016-01-31.
  10. ^ "Coping with Variability".
  11. ^ "Programme Claverton Group". Archived from the original on 2008-12-26.
  12. ^ "Archived copy". www.claverton-energy.com. Archived from the original on 17 February 2010. Retrieved 12 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  13. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2009-06-09. Retrieved 2008-08-01.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  14. ^ "BBC talks about Dynamic Demand (Smart fridges) and Smart Metering. Claverton Group".

외부 링크