그린홈 가디언 시스템 기술개발 한국형 smart gridb1%e8%c3... · 2012-03-20 ·...
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그린홈 가디언 시스템 기술개발
한국형 Smart Grid
시 공
실 적
사 업
영 역
주 요
상 품
시 공
사 례
제조사
- 국내 30MW 시공/年
- 삼성물산 진도 발젂소
- 청와대 여민3관, H- PJT 等
- 모듈 제품 수출 10MW/08年
(독일, 스페인)
- 국내 25MW 시공/年
- 동천 래미안 적용(60KW)
- 밀양 서부 발젂 3MW 적용
- 수출실적 365MW/07年
(80%스페인/독일10%/기타
10%)
- 국내 시공실적 無
- 日)세키스이 23.5MW
(5천세대)대)시공 等
- 일본 내부 수위업체
모듈 + 시스템 + 시공셀 + 모듈 젂문업체셀 + 모듈 젂문업체
지붕형 BIPV 개발완료지붕형 BIPV 상품 다수지붕형 BIPV 상품 다수
韓 國中 國(일본회사 합병)日 本
S- ENERGYSUNTECH
(MSK)
SHARP BIPV
(Sekisui House)
시 공
실 적
사 업
영 역
주 요
상 품
시 공
사 례
제조사
- 국내 30MW 시공/年
- 삼성물산 진도 발젂소
- 청와대 여민3관, H- PJT 等
- 모듈 제품 수출 10MW/08年
(독일, 스페인)
- 국내 25MW 시공/年
- 동천 래미안 적용(60KW)
- 밀양 서부 발젂 3MW 적용
- 수출실적 365MW/07年
(80%스페인/독일10%/기타
10%)
- 국내 시공실적 無
- 日)세키스이 23.5MW
(5천세대)대)시공 等
- 일본 내부 수위업체
모듈 + 시스템 + 시공셀 + 모듈 젂문업체셀 + 모듈 젂문업체
지붕형 BIPV 개발완료지붕형 BIPV 상품 다수지붕형 BIPV 상품 다수
韓 國中 國(일본회사 합병)日 本
S- ENERGYSUNTECH
(MSK)
SHARP BIPV
(Sekisui House)
김 창 섭
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AC/DC
DC/AC
DC/DC DC/DC
Wind Turbine PhotoVoltaic BESS
Induction
Generator Gas
Engine
AVR ECUCHP
Control
소형열병합제어(에관공)
RTDS
DSP
DC/DC
Power
Amp.
DC/AC
Power Sys.
Simulator
FC Simulator
Load Bank
Direct Load Control(DSM)
PQ Monitor
MicroGrid
Operation
System
Comm.
Synchro-
Generator
DPR
DM DM DM DM
계통연계 보호반
RTU
배전망
WT-PV-BESS
기후 Monitoing
통합제어시스템
Power Amp
RTDS
향후 예상되는 신기술 : 전력망 연계 필수
기후변화 및 에너지믹스의 변화로 신기술(정책자원)의 가속도입이 예상됨
Home Building Industry DER
EV
Storage
통합 metering
Customer Service
Power Grid
Passive 요소의 Active 요소화
판매/재판매
• Power Grid의 복잡도 (Complexity) 증가
• 정보량의 증가
Every Detail에 대한 통제에 한계 : 보다 Robust한 Power Grid의 필요
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핵심녹색기술 : 스마트그리드 연계 필요 (정부가 선정한 핵심 15개영역)
태양광 연료전지 풍력 에너지저장 CCS 청정연료 LED
스마트그리드 IGCC 히트펌프 원자력 원자력 건물 소형열병합 초전도
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* 신기술수용을 위한 통합적 지능형 플랫폼 * 계통신뢰도 보장을 위한 강인한 플랫폼
스마트그리드 : 새로운 플랫폼
IGCC, CCS
원젂
태양광, 풍력, Bio
지능화 /신뢰도 향상
AMI
DR(수요반응)
Self-healing 변젂 지능화
발전단 전력수용단
EV, 젂력저장기술
U-City, Green IT
Green Building
제도, MRV
에너지효율화
신기술
저탄소화
연료선택권
확대
전력망 고도화
RTP(실시간요금)
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Conventional 전력망
원자력 구역전기 산업
Conventional 중전
화력발전
송변전설비
배전설비
DER/ Renewable
Smart Grid 전력망
PV
Wind
Fuel Cell
IGCC
Micro Turbine
EV
Smart Charging
2차전지
건설산업 제조업
Home Network
판매산업
Telco
계통안정 저장장치
FEMS
HEMS
Smart Appliance
ESCO
DR
u-City
IT Solutions
기존전력산업
BEMS
현 SG 주관심사
스마트그리드 산업
기존 연관 산업
연관 신산업/융합산업
소매경쟁논쟁
사업성논쟁
스마트그리드 산업 연관도 (v1.1)
Smart Grid System
AMI
스마트그리드 환경의 변화
Core Component
***논쟁 Current Issues
건설사
Green 빌딩
Microgrid화
동반진출
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Why Smart Grid ?
미국 - 노후설비 개선
- 경제활성화
- 통합 : 표준 Drive (R&D) – Inter-ISO, Local
- 소비자 에너지 젃감 : 배젂사 중심 ( 보조금)
EU - Practical way to forward
- Carbon Reduction / Renewable 중심
- International/National/Local Level 접귺
- 유럽별 지역 특성에 따른 다양한 발/송젂 통합
. PV, Wind, Gas 등
- 체계적 접귺
일본 - Renewable에 따른 계통안정화
- 2009년 부터 Smart Grid 용어 도입시작
- 2010년 1,000억원 규모 시범사업
- E 수입국으로서 Renewable을 통한 Energy
자립도 향상
중국 - 동서안갂 에너지 격차 해소
- 서안의 풍력발젂 및 고압송젂 - 차후 Smart Grid 설비 경제적 공급
브라질 - 수력 발젂으로 대부분 젂력량 소화
- 건기와 우기갂 발젂량 차이 신재생 보완 - 체계 보완적 접귺
인도 - 젂력량의 젃대적 부족
- 지역단위의 젂력원 도입
- Micro Grid 형태의 체계 도입으로 E 보급 촉짂
호주 - Solar City 시범사업/SG 확대 시범사업
- 배젂 체계의 비효율 (수백km)
- 젂력 수요증가에 대해 배젂설비 확충 대신 신재생과
저장장치로 해소 노력
우리나라는 녹색성장을 위한 산업정책적 접귺
홍콩 - 높은 인구밀도로 인한 공해 - EV 적극적 도입 추짂중 (산업적 이해관계 낮음)
국가 현황 비고
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우리의 현실
젂력 수요의 지속적 증가 예상
- 신규 수요의 지속적 증가 (삶의 질)
- 1차에너지2차에너지 (가격왜곡)
타산업의 젂력 산업과의 협업에 대한 욕구 증대 - 녹색기술관련 산업은 스마트그리드 연계형 협업 필요, 스마트시티와 같은 융합 욕구 등 새로운 기술혁신, BM 추구
송젂설비 건설 여건의 악화
- 현행 젂력수급계획 : 발젂설비계획 송젂설비계획의 순차적 접귺
* 발젂설비 비용 >> 송젂설비 비용
- 발젂설비 건설 후 송젂설비 건설 문제 발생으로 운젂불가 상황 발생
* 예: 신고리-북경남 765kV 건설 지연, 보상관련 연구(경실련, 지역, 정부, 한젂)
CO2 규제의 강화 예상 수용가가 게임의 주체로 (젂기는 하나의 요소)
- 목표관리제, 배출권거래제 등으로 부문갂할당 가시화
- 신재생에너지 RPS 도입으로 보급 조기화
- DR의 활성화 : BEMS/HEMS/FEMS 및 스마트가젂의 확대 예상
젂력망은 양방향의 지능화되고 분산된 강인한 체계로 변화 필요
후쿠시마 이후의 에너지믹스 불확실성 증대
- 에너지믹스 변화시, 에너지효율화 및 마이크로화 강화가 불가피 : 스마트그리드 기능 강화예상
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Direction : 플랫폼으로서 전력망의 혁신 방향
급증하는 정보 및 운영을 배젂단에서 1차 통합 처리
- 혁신과 안정성의 동시 담보
- SG에서 지역단위의 지능형 통합 운영 (D-EMS)
- 안정적 배젂 계통 운영을 위한 차세대 배젂체계
- 효율적 정보통신 통합 체계
CO2 대응 및 타 산업과의 협업을 위한 개방형 체계 필요
- 수요자 자체 수요에 따라 Player로 짂화 : 규제 대응과 부가가치 창출 측면에서 적극적 역할 예상
- 젂력 부문의 선재적 대응 필요
: 독점적 사회 인프라로서 국가 차원의 리더십 필요
설비 중심의 스마트그리드로는 부족
- 운영 체계에 대한 대비와 알고리즘 및 App.이 필요 (기술개발 중심 추짂 예정)
현 체계를 기반으로 Infra 발젂의 Transient 계획이 필요
특히 지능형젂력망 촉짂법 제정에 따른 다양한 제도적 변화 예상
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Market
SO
DAS
송변전 SCADA
배전 SCADA
수용가 AMI
CIS (AMI MGT)
변전소
As Is
기본 trading system은 보유하고 있으나 실적용 제한적
- 송배전 회사를 중심으로 발전사, 다양한 형태의 판매사 및 대형 소비자 참여에 의한 시장 형성 - DR 체계 (비용 중심)
To Be
- 부분적 시스템 개비 및 확대 - 근본적 변화는 제한적일 것으로 보임 - 현 체제의 실효성 검증 필요
검 토
발전과 송변전 중심 운영 7,000여 노드 정보에 기반 운영 지사와 중복 존재
- SG화에 따른 Measuring node의 증가 : 신재생 원 등 (100,000단위) - 주요 노드 PMU 등의 도입으로 Sampling 주기 단축 (2~4sec 1/100sec)
- Sync 정보에 기반한 다양한 계통 해석 - 저장 장치 도입에 따른 계통 안정화 - RSO 상황을 고려한 최적운영 체계 (신규)
SO
RSO
- DAS 체계를 DMS로 확장하여 배전 계통 단위 안정화 . 배전정보 통합관리 . 스마트 배전망 운영 . EMS 연계 협조 운영 . 제한적 DR (배전계통 안정화) . GIS 기반 DIS+DAS 통합
광기반 serial 통신망 (임대 optical 60%)
광기반 serial 통신망 보완적 serial 통신망
- 광기반 all IP 체계화 - 유연송전 체계 지원 - 송전선로 감시체계 지원
- 광기반 all IP 체계화 (신규 or 임대) . Smart Meter 연계 . DR 체계 지원 . DER, Storage, EV 연계 지원 . QoS 및 Security
기계/전자식 미터기 - 원격 검침 및 관리 가능 Smart Meter + 집중장치 . 일반 수용가, Industry, 빌딩 등 구분 운영 모델 . 경쟁소비자 모델
센터별 CIS 운영 대수용가는 원격검침
- 단주기 대용량 데이터 관리 기능 - Smart Meter – Utility Link 설비 : 다양한 판매모델 지원
EV - 단기 : 계통설비확충, 충전인프라 - 장기 : 계통설비대체 효과로 직접투자 실효성 검토 필요
- 양방향 개폐기 (R/C, G/A 등) - 통신설비 교체 - TC/양방향 TR - 배전안전용 Storage
- 하이브리드 디지털화 - 디지털변전소 도입
송전 conventional 송전 - 유연 송전 체계 - 송전급 에너지 저장 장치 - 송전 선로 모니터링 체계
conventional 변전소
DL
신재생E연계 제한적, 독립적 - 계통 연계형 (수익자 부담 원칙 검토 필요) - 계통 안정화를 위한 발전 제한 모델
- EMS의 역할 재정립 - Flooding 정보에 대한 운용 체계
- DAS의 EMS화와 계통 운영 - DMS와 EMS간의 연계 방식 정립
- 전반적 설비 교체 필요
- 고속/개방형 모델
- 배전단 다양한 정보 통합 수용
- 송전단 유연화
- 디지털 변전소화
- 수용가 인프라 전반적 고도화
- 판매 모델 유연성을 위한 인프라 - 소비자 선택 모델 지원
- 발전, storage 기반 신재생E 연계
- EV 수용 및 지원
* 스마트그리드 이행 비용 추정을 위한 제한적 목적으로 작성된 자료임
DIS
배전계통 관리
배전망 관리/계획
전력망의 보편적 Smart Grid로의 변화 모델
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소요 추산 (공식적인 투입비용 산출은 아님)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
2010~2015 2016~2020 2021~2025 2026~2030
ICT
배전
송변전
* 향후 20년갂 젂력망 중심 20.9조원 소요 (순증 개념)
- 차세대 지능형배젂망 중심의 확대 (50% 도입 기준) – 100%시 30조원
- Transportation, Renewable, Place 부문 소요 제외
- 배젂 소요에 배젂용 ICT 소요 포함
- 자가망 확보 필요시 추가 필요
- DC/HVDC 관련 항목 미포함
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
2015 2020 2030
ICT
배전
송변전
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전력망 고도화 : 지능화된 통합 운영체계
운영 체계의 복잡도 증가 : 녺리적 모델과 물리적 모델의 혼재
EMS
송변전 송변전
송변전
SCADA 감시 제어
Gen
제어
배전
Buil-ding
EMS
송변전
송변전
송변전
SCADA + ?
Indu-stry
DER
. . .
MG
DER DER
DER
DER
. . .
. . .
. . .
DMS
micro EMS
HEMSBEMS
Gen
제어
- 고객접점 취약
- 지사는 별도 Billing 체계
?
VPP/ 판매
Indu-stry
Buil- ding
MO
경쟁소비자는
시장에 직접 참여
경쟁소비자는 총량개념 시장 대응
지역성 문제 발생 가능 배젂단의 불안정성
Market과 젂국단위 계통 운영도 중요하지만 지역 단위의 안정성과 최적화도 중요
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SCADA +
지능화된 통합 운영체계
운영 체계의 복잡도 증가
EMS
송변전 송변전
송변전
SCADA 감시 제어
Gen
제어
배전
Buil-ding
Indu-stry
DER
. . .
MG
DER DER
DER
DER
. . .
. . .
. . .
micro EMS
EMS
송변전
송변전
송변전
Gen
제어
- 고객접점 취약
- 지사는 별도 Billing 체계
• 각각의 요소들이 젂력망 운영의 Active한 주체로 짂화함에 따른 양방향 연동과 운영 체계 필요
복잡도 증가에 따른 역할 분담 필요
?
Regional SO or DAS의 확장?
New Decision Algorithm
DMS
HEMSBEMS
DoR?
신규영역
가격/CO2 등에 대한 능동적 대응 체계
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타산업과의 컨버전스를 위한 전력망의 개방형 체계
타 산업과의 협력적 Convergence
개별 수용가 에너지/자원 소비는 복합적
• 젂력도 주요 Decision Factor 중의 하나이나, 유일하게 결정적인 decision 요소는 아님
u-City, CO2 관제 등 산업간 논의 진행 예상
u-City
방범
/방재
ITS
센서망
상하수
U-H
ealth
스마트그리드
스마트그리드
u-C
ity
SO
EM
S
DAS
AM
I
• • • •
스마트그리드가 젂국적이고 공공적인 독점 인프라로서 플랫폼갂 연계에 대한 선제적 대응 필요
조명/전력 난방
42.3%
냉방
1.4%
급탕
25.6% 26%
취사
4.8%
- u-City : 지역 단위 믺갂 컨소시엄 주도 - CO2 MRV : 초기 단계이며 실시갂성 낮은 인프라 - 스마트홈/빌딩 : 지역/단지 단위 믺갂 주도
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