송배전망에서의 ESS 운영 및 제어 알고리즘

Abstract

최근 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)는 전기 에너지를 저장하여 원하는 시간에 필요한 양만큼 공급할 수 있다는 장점으로 수용가의 부하 이동, 신재생에너지 출력보정, 주파수 안정화 등 다양하게 활용되고 있다. 특히 신재생에너지 계통연계 비율이 높아지면서 신재생에너지의 변동성과 계통의 유연성에 기여할 수 있는 자원으로써의 활용성이 높아지고 있다. 이와 같이 ESS의 활용범위는 송배전계통에 걸쳐 30여 가지로 다양하게 사용될 수 있다. 그러나 국내 대부분의 ESS 기술은 주로 수용가 측 최대부하 감소, 신재생에너지 연계 ESS를 통한 REC 거래, 전력계통의 전기 품질 및 안전도를 유지용 주파수 조정과 같이 세 가지로 집중되어 있다. 따라서 본 논문에서는 송배전계통에서 사용될 수 있는 에너지 저장장치의 활용성을 높이기 위해서 현재 활발히 연구되고 있지 않는 ESS 운용기술 세 가지에 대해서 ESS 운영 알고리즘을 제 안한다. 세 가지 알고리즘은 계통한계가격 ESS Arbitrage 알고리즘, ESS Peak Shaving 알고리즘, PV-ESS 오차보상 알고리즘이다. 이를 위해서 우선 알고리즘에 사용되는 배터리 매커니즘에 대한 수식적인 모델링을 수행하였다. 그후 세 가지 알고리즘을 기술의 배경과 함께 순서대로 설명하였다. 알고리즘에서 설계한 목적함수의 해를 찾기 위해서 Greedy Algorithm과 Particle Swarm Optimization 기법이 사용되었다. 각각의 알고리즘은 과거 계통한계가격과 과거 계통전체부하, 과거 PV발전 데이터를 통해 실효성을 검증하였다.