19세기 후반부터 전력 분배 시스템(종종 그리드라고 함)이 세계의 주요 전력 공급원이 되었습니다.이러한 그리드가 생성되면 매우 간단하게 작동합니다. 즉, 전기를 생성하여 집, 건물 및 전기가 필요한 모든 곳에 보냅니다.
그러나 전력 수요가 증가함에 따라 보다 효율적인 전력망이 필요합니다.현재 전 세계에서 사용되고 있는 현대적인 "스마트 그리드" 배전 시스템은 효율성을 최적화하기 위해 최첨단 기술을 사용합니다.본 논문에서는 스마트 그리드의 정의와 이를 스마트하게 만드는 핵심 기술을 살펴봅니다.
무엇인가요스마트 그리드 기술?
스마트 그리드는 전력 공급업체와 고객 간의 양방향 통신을 제공하는 배전 인프라입니다.스마트 그리드 기술을 가능하게 하는 디지털 기술에는 전력/전류 센서, 제어 장치, 데이터 센터 및 스마트 미터가 포함됩니다.
일부 스마트 그리드는 다른 스마트 그리드보다 더 똑똑합니다.많은 국가에서 노후된 배전망을 스마트 그리드로 전환하는 데 많은 노력을 집중해 왔지만 전환은 복잡하고 수년 또는 수십 년이 걸릴 것입니다.
스마트 그리드 기술 및 스마트 그리드 구성 요소의 예
스마트 미터 – 스마트 미터는 스마트 그리드 구축의 첫 번째 단계입니다.스마트 계량기는 고객과 유틸리티 생산자에게 사용 시점 에너지 소비 데이터를 제공합니다.이는 에너지 소비 및 비용 정보를 제공하여 사용자에게 에너지 낭비를 줄이도록 경고하고 공급자가 그리드 전반에 걸쳐 분배 부하를 최적화하도록 돕습니다.스마트 미터는 일반적으로 전력 소비를 측정하는 전력 시스템, 스마트 미터 내부 기술을 관리하는 마이크로 컨트롤러, 에너지 소비/명령 데이터를 보내고 받는 통신 시스템의 세 가지 주요 하위 시스템으로 구성됩니다.또한 일부 스마트 계량기는 백업 전원(주 배전선이 중단된 경우)과 보안 목적으로 계량기 위치를 정확히 찾아내는 GSM 모듈을 갖추고 있습니다.
스마트 미터에 대한 전 세계 투자는 지난 10년 동안 두 배로 늘어났습니다.2014년 스마트 미터에 대한 전 세계 연간 투자액은 1,100만 달러였습니다.Statista에 따르면 스마트 미터 구현으로 인한 시스템 효율성 향상을 고려하면 전 세계 스마트 미터 투자는 2019년까지 2,100만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
스마트 부하 제어 스위치 및 배전반 – 스마트 계량기는 유틸리티 공급자에게 실시간 데이터를 제공할 수 있지만 에너지 배분을 자동으로 제어하지는 않습니다.전력 사용량이 가장 많은 기간이나 특정 지역에 대한 전력 분배를 최적화하기 위해 전력회사에서는 지능형 부하 제어 스위치 및 배전반과 같은 전력 관리 장치를 사용합니다.불필요한 배분을 줄이거나, 허용 사용시간을 초과한 부하를 자동으로 관리해 에너지를 대폭 절감하는 기술이다.전력 사용량이 가장 많은 기간이나 특정 지역에 대한 전력 분배를 최적화하기 위해 전력회사에서는 지능형 부하 제어 스위치 및 배전반과 같은 전력 관리 장치를 사용합니다.불필요한 배분을 줄이거나, 허용 사용시간을 초과한 부하를 자동으로 관리해 에너지를 대폭 절감하는 기술이다.
예를 들어, 오하이오주 워즈워스(Wadsworth)시는 1916년에 건설된 배전 시스템을 사용합니다. 워즈워스(Wadsworth)시는 다음과 같은 제조업체인 Itron과 파트너십을 맺었습니다.스마트 부하 제어 스위치(SLCS)는 전력 사용량이 가장 많은 기간 동안 가정에 에어컨 압축기를 순환시키기 위해 SLCS를 설치하여 시스템 전력 사용량을 5,300 메가와트시까지 줄입니다.전력 시스템 자동화 – 전력 시스템 자동화는 최첨단 IT 인프라를 사용하여 배전망의 모든 링크를 제어하는 스마트 그리드 기술을 통해 구현됩니다.예를 들어, 자동화된 전력 시스템은 지능형 데이터 수집 시스템(스마트 계량기와 유사), 전력 제어 시스템(예: 스마트 부하 제어 스위치), 분석 도구, 컴퓨팅 시스템 및 전력 시스템 알고리즘을 사용합니다.이러한 주요 구성 요소의 조합을 통해 그리드(또는 여러 그리드)는 필요한 제한된 인간 상호 작용으로 자동으로 조정되고 최적화될 수 있습니다.
스마트 그리드 구현
디지털, 양방향 통신 및 자동화 기술이 스마트 그리드에 구현되면 다양한 인프라 변경으로 그리드 효율성이 극대화됩니다.스마트 그리드의 구현으로 인해 다음과 같은 인프라 변경이 가능해졌습니다.
1.분산형 에너지 생산
스마트 그리드는 에너지 분포를 지속적으로 모니터링하고 제어할 수 있기 때문에 더 이상 전력을 생산하기 위해 단일 대규모 발전소가 필요하지 않습니다.대신, 풍력 터빈, 태양광 발전소, 주거용 태양광 패널, 소규모 수력 발전 댐 등과 같은 많은 분산형 발전소에서 전기를 생산할 수 있습니다.
2.단편화된 시장
스마트 그리드 인프라는 또한 기존 중앙 집중식 시스템 전반에서 지능적으로 에너지를 공유하는 수단으로 여러 그리드의 연결을 지원합니다.예를 들어, 과거에는 지자체마다 인근 지자체와 연결되지 않은 별도의 생산시설을 갖고 있었습니다.스마트 그리드 인프라를 구현함으로써 지방자치단체는 정전 발생 시 생산 의존성을 없애기 위해 공유 생산 계획에 기여할 수 있습니다.
삼.소규모 전송
그리드에서 가장 큰 에너지 낭비 중 하나는 장거리에 걸친 에너지 분배입니다.스마트 그리드가 생산과 시장을 분산시키는 점을 고려하면 스마트 그리드 내 순 유통 거리가 크게 줄어들어 유통 낭비가 줄어듭니다.예를 들어, 단 1km 떨어진 지역사회의 주간 전력 수요를 100% 생산하는 소규모 지역사회 태양광 발전소를 상상해 보세요.지역 태양광 발전소가 없으면 지역사회는 100km 떨어진 대규모 발전소에서 전력을 공급받아야 할 수도 있습니다.멀리 떨어진 발전소에서 송전하는 동안 관찰되는 에너지 손실은 지역 태양광 발전소에서 관찰되는 송전 손실보다 100배 더 클 수 있습니다.
4.양방향 배포
지역 태양광 발전소의 경우 지역사회가 소비하는 것보다 태양광 발전소에서 더 많은 에너지를 생산할 수 있어 에너지 과잉이 발생하는 상황이 발생할 수 있습니다.이 초과 에너지는 스마트 그리드로 분배되어 멀리 떨어진 발전소의 수요를 줄이는 데 도움이 됩니다.
이 경우 낮에는 태양광 발전소에서 비커뮤니티 메인 그리드로 에너지가 흐르지만, 태양광 발전소가 비활성화되면 에너지는 메인 그리드에서 해당 커뮤니티로 흐릅니다.이러한 양방향 에너지 흐름은 전력 분배 알고리즘을 통해 모니터링 및 최적화되어 사용 중 언제든지 낭비되는 에너지 양을 최소화할 수 있습니다.
5.사용자 참여
양방향 분산 및 분산형 그리드 경계를 갖춘 스마트 그리드 인프라에서 사용자는 마이크로 발전기 역할을 할 수 있습니다.예를 들어, 개별 주택에는 사용 시 전기를 생성하는 독립형 태양광 발전 시스템을 설치할 수 있습니다.주거용 PV 시스템이 초과 에너지를 생성하는 경우 이 에너지는 더 큰 그리드로 전달될 수 있으므로 대규모 중앙 집중식 발전소의 필요성이 더욱 줄어듭니다.
스마트 그리드의 중요성
거시경제적 차원에서 스마트 그리드는 전력 소비를 줄이는 데 매우 중요합니다.많은 지역 유틸리티 제공업체와 정부는 재정적으로나 환경적으로 유익하기 때문에 스마트 그리드 채택에 참여하기 위해 관대하고 공격적인 조치를 제공합니다.스마트 그리드를 도입하면 에너지 생산을 분산시켜 정전 위험을 없애고, 전력 시스템 운영 비용을 절감하며, 불필요한 에너지 낭비를 없앨 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 3월 15일