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스마트그리드*

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제공

4
안 ,
신개념에너지

스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술

목차(스마트그리드)

스마트그리드

❗개요

  • 스마트 그리드(SmartGrid)란 기존의 전력망에 IT기술을 접목하여 전력공급자와 사용자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화 할 수 있는 차세대 전력망
  • 기존의 전력망ICT기술을 융합하여 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망과 더불어 이를 기반으로 유관산업(중전, 통신, 가전, 건설, 자동차, 에너지 등)간의 융합 및 시너지 기회를 제공하고 이를 촉진하기 위한 제반 플랫폼(법, 제도, 프로그램등)을 갖춘 녹색성장 플래폼

1️⃣스마트 그리드의 목적

1)전력공급 측면

  • 전력수요의 분산: 신규발전 투자비용 절감
  • 신재생전원의 보극 확대
    • 전력생산이 불규칙한 분산형 전원의 안전성 제고
    • 대규모로 전력망에 연결
  • 송배전 운용의 효율성 향상, 전력품질 향상, 설비투자의 최적화

2)전력수요 측면

  • 소비자에 의한 자발적인 에너지 절감, 온실가스 배출 절감, 소비시간 조정

2️⃣스마트 그리드의 구성

1)계층 구조

  • 전력 레이어(층)
    전력층은 발전에서 송전과 변전을 거쳐서 수용가에 이르는 물리적인 전력기반설비를 의미한다
  • 통신 레이어(층)
    통신층은 전력수급 주체간, 전력장치들 간의 정보를 교환할 수 있게 하는 인프라를 의미
    • LAN(LocalAreaNetwork),
    • WAN(WideAreaNetwork),
    • AIM(AdvancedMetetingInterfrastructure),
    • HAM(HomeAreaNetwork)
  • 응용층(애플리케이션 레이어)
    • 스마트 그리드상에서 구동될 수 있는 서비스 영역의 단계를 의미한다
    • 전력망 최적화, 수요반응, 스마트 계량기, 분산발전, 전력저장, 전기자동차, 에너지관리시스템과 같은 다양한 응용들이 존재한다

2)한국형 스마트 그리드 구성요소

  • 스마트 그리드 구성 1
  • 스마트 그리드 구성 2

3️⃣기존 전력망과 스마트 그리드의 비교

구분기존 전력망스마트 그리드
전원공급방식중앙전원분산전원
구조방사형 구조네트워크 구조
통신방식단방향양방향
기술기반아날로그/전자식디지털
점검/사고 복구수동원격/자기치유
제어시스템지역적 제어광범위한 제어
고객 서비스제한적다양한 서비스

4️⃣스마트 그리드의 5대 분야(=로드맵)

1)지능형 전력망(SmartPowerGrid)

  • 지능형 송전시스템 : FACTS, HVDC, 초전도 기술, 디지털 변전시스템 기술 등
  • 지능형 배전시스템 : 분산형전원, 스마트 개폐기
  • 지능형 전력기기 : FACTS, HADC, 초전도기술, AMI, 스마트 개폐기
  • 지능형 전력통신망 : 유무선 전력통신망

2)지능형 소비자(SmartConsumer)

  • 스마트 미터: AMI기술 원격검침, 정보수집, 개별기기 능동적 제어기술
  • EMS기술 : 에너지 사용 모니터링, 제어기술
  • 양방향 통신 네트워크
  • 프로슈머: 소비자(Consumer)와 생산자(Producer)의 합성어로, 태양광 발전 등을 통해 스스로 전력을 생산하고 소비하는 소비자를 의미합니다.

3)지능형 운송(SmartTransportation)

  • 부품소재기술: 전기자동차 핵심부품 및 소재, 전기모터, 배터리 등
  • 충전인프라구축: 전기차 충전 인프라를 확대하고, 충전 시스템을 스마트 그리드에 연계
  • V2G기술: 전력망과 전기차 배터리 전원연계

4)지능형 신재생(SmartRenewable)

  • 마이크로 그리드 기술 : 분산형 전원과 부하의 통합적 관리
  • ESS(에너지 저장장치): 배터리, 플라이휠 압축공기 저장장치 등
  • 전력품질 보상 기술 : 분산형 전원 출력변동, 전력조류 등 계통전압, 주파수 변동 억제
  • 전력거래 인프라 기술 : 실시간 전력 입찰 및 발전량 계량
  • 태양광, 풍력 발전: 신재생에너지 발전 시스템을 확대하고, 발전량 예측 및 출력 관리 시스템을 구축합니다.

5)지능형 전력서비스(SmartElectricityService)

  • 에너지 관리 시스템(EMS): 건물, 산업 시설 등의 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 에너지 효율을 높입니다.
  • 실시간 요금제 기술 : 소비자에게 실시간 요금 정보전달, 전력수요 가격반응 유도
  • 수요반응 기술:
    • 소비자의 전력소비 조정유도, 신뢰도 향상, 비용절감
    • 실시간 전력 요금제, 피크 시간대 전력 사용량 감축 프로그램 등을 통해 전력 수요를 관리
  • 전력거래기술: 수요와 공급자의 자유로운 전력거래, 에너지 효용 극대화
  • 전기차 충전 인프라: 전기차 충전 시스템을 구축하고, 충전 인프라와 전력망을 연계하여 전력 수요를 관리

이행을 위한 정책 과정

  1. 로드맵 수립: 스마트 그리드 구축 목표, 추진 전략, 투자 계획 등을 포함하는 로드맵을 수립합니다.
  2. 법·제도 개선: 스마트 그리드 구축에 필요한 법·제도를 정비하고, 관련 규제를 완화합니다.
  3. 인프라 구축: 스마트 미터, 통신망 등 필수 인프라를 구축하고, 기존 전력망을 스마트 그리드에 맞게 개선합니다.
  4. 기술 개발: 스마트 그리드 관련 핵심 기술을 개발하고, 국제 표준을 선도합니다.
  5. 사업 모델 개발: 다양한 사업 모델을 개발하여 민간 투자를 유치하고, 시장 활성화를 도모합니다.
  6. 국민 참여 유도: 국민들에게 스마트 그리드의 중요성을 알리고, 참여를 유도합니다.

정책 과정에서 고려해야 할 사항

  • 안전성: 스마트 그리드는 대규모 시스템이므로, 사이버 공격 등 다양한 위협에 대한 안전 대책을 마련해야 합니다.
  • 경제성: 스마트 그리드 구축에 필요한 투자 비용이 높기 때문에, 경제성을 확보하기 위한 방안을 모색해야 합니다.
  • 국민 수용성: 스마트 그리드 도입 과정에서 국민들의 불안감을 해소하고, 참여를 유도해야 합니다.
  • 국제 협력: 스마트 그리드 기술 개발 및 표준화를 위해 국제 협력을 강화해야 합니다.

5️⃣스마트 그리드의 응용 서비스

1)원격검침 시스템

  • 전력사업자와 소비자간 양방향 통신이 가능하게 하는 기능을 갖추는 것뿐만 아니라 전력사업자가 유용한 기능들을 구동할 수 있게 해주는 역할을 한다
  • 검침원이 필요 없는 생력화가 가능하고, 전력소비량을 실시간 알 수 있어 관리를 효율적으로 할 수 있다

2)수요반응

  • 최대 전력수요를 줄이고 시스템의 긴급 상황발생을 피하기 위하여 요금 및 인센티브수단을 통하여 소비자의 전력소비 패턴을 합리적으로 변화시키는 행위를 말한다
  • 최적의 에너지 사용량을 유도하여 발전소, 선로, 설비 설치비용을 줄이고, 수용가에게는 요금혜택을 누릴수 있는 서비스

3)전력망 최적화

  • 전력사업자와 전력망 운영자가 송배전망에 대한 디지털 제어를 할 수있는 방향으로 전개
  • 디지털 제어를 통해 전력사업자는 배전관리, 정전관리, 전력누수탐지, 자산관리, 부하관리, 전력망 안정화 등에서 효율성을 기대

4)분산발전

  • 친환경적인 에너지인 재생에너지를 용이하게 통합하여 효과를 극대화 필요
  • 즉, 전력수요 변화에 유연성 있게 대처하여 전력계통의 안정성을 극대화할 수 있다

5)에너지 저장장치(ESS)

  • 대용량의 에너지 저장장치보다는 분산전원에서 직접 수용가에 전력을 공급해 줄수 있는 소규모 분산장치 필요성이 커지고 있다.
  • 발전소, 송전, 변전, 배전의 설비등을 감소시킬 수 있어 효율성을 극대화할 수 있다

6)플러그인 하이브리드 전기자동차

  • 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHE)의 배터리는 스마트 그리드를 통해서 재생에너지 발전의 잉여 전력을 저장한다.
  • 전력수요가 높아질 때 전력망으로 배터리에 저장된 전력을 송전하는 시스템으로 발전할 것이다

7)첨단 전력제어 시스템

  • 전력사업자의 전력망 모니터링, 제어, 최적화를 위한 다양한 핵심 시스템, 응용, 백엔드 기술 인프라를 업그레이드하고, 지속적으로 통합하는 기능을 갖추어야 한다

8)스마트 홈과 네트워크

  • 빌딩이나 주택 내부에 설치되어 있는 온도조절 장치, 난방장치, 조명, 에어컨 시스템과 같은 기기에 소프트웨어 및 네트워크 기능을 부가함으로써 전력사업자와 소비자 모두 혜택을 얻을 수 있다.

6️⃣마이크로 그리드

마이크로 그리드

7️⃣스마트 그리드의 문제점(개발방향)

  • 범국가적 기반 정비가 필요
  • 마이크로 그리드의 부족
  • 실시간 요금제의 단계적 도입
  • 해킹 등의 보안문제
  • 스마트 미터 설치 미비
  • 전기차 급속충전에 대비한 전력공급 체계확보

신개념에너지

스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술

목차(스마트그리드)

스마트그리드

💯기출문제

○A04전력산업의 녹색성장전략인 지능형 전력망에 대하여 설명하시오

스마트 그리드

지능형 전력망은 정보통신 기술(ICT)을 기반으로 전력망의 효율성을 극대화하고, 에너지 효율을 높이며, 신재생에너지의 연계를 용이하게 하는 차세대 전력망입니다. 즉, 전력 생산, 송배전, 소비 전 과정에 걸쳐 정보를 실시간으로 교환하고 분석하여, 전력 시스템을 최적화하는 시스템이라고 할 수 있습니다.

지능형 전력망의 주요 특징 및 기능

  • 양방향 에너지 흐름: 전력 생산자와 소비자가 능동적으로 참여하여 전력을 생산하고 소비하는 양방향 에너지 흐름을 가능하게 합니다.
  • 실시간 정보 교환: 전력망 내 모든 구성 요소 간에 실시간으로 정보를 교환하여 시스템 상태를 정확하게 파악하고 제어합니다.
  • 자율적인 에너지 관리: 스마트 기기 및 시스템을 통해 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 제어하여 에너지 효율을 극대화합니다.
  • 신재생에너지 연계 용이: 태양광, 풍력 등 변동성이 큰 신재생에너지를 안정적으로 계통에 연계하고, 에너지 저장 시스템과 연동하여 에너지 효율을 높입니다.
  • 전력 품질 향상: 전압 변동, 주파수 변동 등 전력 품질 문제를 해결하고, 고품질의 전력을 공급합니다.

지능형 전력망 구축의 필요성

  • 기후 변화 대응: 신재생에너지 확대를 통해 온실가스 배출을 감축하고 기후 변화에 대응합니다.
  • 에너지 효율 향상: 에너지 사용량을 최적화하여 에너지 효율을 높이고, 에너지 비용을 절감합니다.
  • 전력 시스템 안정성 확보: 예측 불가능한 전력 수요 변동에 유연하게 대응하여 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
  • 신산업 창출: 지능형 전력망 관련 기술 개발 및 서비스 산업 육성을 통해 새로운 성장 동력을 창출합니다.

지능형 전력망의 구성 요소

  • 스마트 미터: 실시간으로 전력 사용량을 측정하고, 요금 정보를 제공합니다.
  • 에너지 저장 시스템 (ESS): 전력 생산과 소비 간의 불균형을 해소하고, 전력 품질을 향상시킵니다.
  • 분산형 전원: 태양광, 풍력 등 다양한 신재생에너지 발전 시스템을 포함합니다.
  • 전력선 통신 (PLC): 전력선을 통해 데이터를 전송하여 각종 기기를 제어합니다.
  • 중앙 관리 시스템: 전체 시스템을 통합 관리하고, 최적화된 운영을 지원합니다.

지능형 전력망의 미래

지능형 전력망은 단순히 전력을 공급하는 시스템을 넘어, 에너지 시스템 전체를 연결하고 관리하는 플랫폼으로 진화할 것입니다. 인공지능, 빅데이터 등 첨단 기술과 융합되어 더욱 스마트하고 효율적인 에너지 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대됩니다.

지능형 전력망은 단순한 기술적 변화를 넘어, 우리 사회의 에너지 패러다임을 근본적으로 바꿀 수 있는 핵심 기술입니다.

●A06 현재의 전력망에 IT기능을 접목한 스마트 그리드 시스템과 연계 가능한 스마트 세대분전반의 특징과 기능을 설명하시오

스마트 그리드 시스템과 연동되는 스마트 세대분전반은 기존의 단순한 전력 분배 기능을 넘어 다양한 지능형 기능을 갖추고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율을 높이고 사용자 편의성을 향상시키는 것이 주요 목표입니다.

스마트 세대분전반의 주요 특징

  • 실시간 에너지 모니터링 및 제어:
    • 각종 전력 사용량을 실시간으로 측정하고 분석하여 효율적인 에너지 관리를 지원합니다.
    • 스마트폰 앱이나 웹 인터페이스를 통해 사용자가 직접 에너지 사용량을 확인하고 제어할 수 있습니다.
    • 특정 기기의 전력 사용량이 과도할 경우 자동으로 차단하거나 경고를 보내는 기능을 제공합니다.
  • 양방향 통신 기능:
    • 스마트 그리드 시스템과 실시간으로 데이터를 주고받으며, 전력 사용 패턴 분석, 수요 반응 등 다양한 서비스를 제공합니다.
    • 전력 회사는 스마트 세대분전반을 통해 사용자의 에너지 소비 패턴을 파악하고, 피크 시간대 전력 사용량을 조절하는 등 효율적인 전력 관리를 수행할 수 있습니다.
  • 신재생에너지 연동:
    • 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전 시스템과 연동하여 자가 발전된 전력을 효율적으로 사용하고, 남는 전력은 전력망에 판매하거나 저장할 수 있습니다.
    • 에너지 자립률을 높이고, 전력 요금을 절감하는 효과를 기대할 수 있습니다.
  • 전력 품질 관리:
    • 전압 변동, 주파수 변동 등 전력 품질 문제 발생 시 자동으로 감지하고 보호 기능을 수행합니다.
    • 민감한 전자 기기의 손상을 방지하고 안정적인 전력 공급을 보장합니다.
  • 원격 제어 기능:
    • 스마트폰 앱이나 웹 인터페이스를 통해 외부에서도 세대분전반을 제어할 수 있습니다.
    • 외출 시 가전제품을 원격으로 끄거나 켤 수 있어 편리하며, 에너지 절약에도 도움이 됩니다.
  • 확장성:
    • 다양한 홈 네트워크 시스템과 연동하여 스마트 홈 환경을 구축할 수 있습니다.
    • 조명, 난방, 보안 시스템 등을 통합 관리하여 편리하고 안전한 생활 환경을 조성할 수 있습니다.

스마트 세대분전반 도입의 기대 효과

  • 에너지 효율 향상: 실시간 에너지 모니터링 및 제어를 통해 불필요한 전력 소비를 줄이고 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
  • 전력 요금 절감: 에너지 사용량을 줄이고 신재생에너지를 활용하여 전력 요금을 절감할 수 있습니다.
  • 전력 시스템 안정화: 스마트 그리드 시스템과의 연동을 통해 전력 시스템의 안정성을 높이고 블랙아웃 등의 위험을 줄일 수 있습니다.
  • 편리한 에너지 관리: 스마트폰 앱 등을 통해 언제 어디서든 에너지 사용량을 확인하고 제어할 수 있어 편리합니다.
  • 미래형 주택 구현: 다양한 홈 네트워크 시스템과 연동하여 스마트 홈 환경을 구축할 수 있습니다.

●A11 스마트 에너지 관리시스템의 필요성

스마트 에너지 관리 시스템(EMS)은 급변하는 에너지 환경 속에서 효율적인 에너지 사용과 관리를 위해 필수적인 시스템입니다.

  • 에너지 효율 향상:
    • 실시간 에너지 소비 데이터 분석을 통해 에너지 낭비 요소를 파악하고 개선합니다.
    • 건물, 산업 시설 등의 에너지 사용 패턴을 분석하여 최적의 에너지 사용 방안을 제시합니다.
    • 재생에너지와의 연계를 통해 에너지 자립도를 높이고, 에너지 비용을 절감합니다.
  • 전력망 안정화:
    • 분산형 전원의 증가와 함께 전력망의 불안정성이 커지고 있는데, EMS는 이러한 문제를 해결하고 전력망의 안정성을 확보하는 데 기여합니다.
    • 실시간으로 전력 수요와 공급을 조절하여 전력망 과부하를 방지하고, 블랙아웃 등의 대규모 정전을 예방합니다.
  • 환경 보호:
    • 에너지 효율 향상을 통해 온실가스 배출량을 감축하고, 환경 오염을 줄이는 데 기여합니다.
    • 재생에너지 활용을 촉진하여 친환경 에너지 시스템 구축에 기여합니다.
  • 미래 에너지 시대 대비:
    • 스마트 그리드, 전기차 충전 인프라 등 새로운 에너지 시스템과의 연동을 통해 미래 에너지 시대에 대비합니다.
    • 다양한 에너지원을 효율적으로 관리하고 통합하는 플랫폼 역할을 수행합니다.

스마트 에너지 관리 시스템의 주요 기능

  • 실시간 에너지 모니터링: 에너지 소비량을 실시간으로 모니터링하고 분석합니다.
  • 에너지 효율 분석: 에너지 사용 패턴을 분석하여 개선점을 도출합니다.
  • 자동 제어: 에너지 사용량을 자동으로 조절하여 에너지 효율을 극대화합니다.
  • 예측 분석: 미래 에너지 수요를 예측하고, 이에 맞춰 에너지 시스템을 운영합니다.
  • 데이터 관리: 에너지 사용 데이터를 저장하고 관리하여 효과적인 의사 결정을 지원합니다.

스마트 에너지 관리 시스템의 구성 요소

  • 센서: 에너지 사용량, 온도, 습도 등 다양한 데이터를 수집합니다.
  • 통신 네트워크: 수집된 데이터를 중앙 서버로 전송하고, 제어 신호를 전달합니다.
  • 중앙 서버: 수집된 데이터를 분석하고, 에너지 사용을 최적화하기 위한 알고리즘을 실행합니다.
  • 사용자 인터페이스: 사용자가 시스템을 쉽게 사용하고 관리할 수 있도록 지원합니다.

●A13 스마트 그리드 구축계획상 5대분야별 실행 로드맵과 이행을 위한 정책과정

○A28 수요자원 거래시장

수요자원 거래시장이란 무엇일까요?

수요자원 거래시장은 전력 수요가 높을 때, 전기 사용자가 전력 사용량을 줄이거나, 여유 전력을 전력 시장에 판매하여 수익을 얻는 시장을 말합니다. 쉽게 말해, 전기 사용자들이 마치 발전소처럼 전력을 공급할 수 있도록 하는 시스템입니다.

왜 수요자원 거래시장이 필요할까요?

  • 전력 수급 안정화: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대에 수요자원을 활용하여 전력 공급 부족을 해소하고, 전력 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.
  • 전력 생산 비용 절감: 고가의 발전기를 가동하지 않고도 수요자원을 활용하여 전력을 공급함으로써 전력 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
  • 신재생에너지 연계 강화: 변동성이 큰 신재생에너지의 발전량을 수요자원과 연계하여 안정적인 전력 공급 체계를 구축할 수 있습니다.
  • 에너지 효율 향상: 수요자원 참여를 통해 에너지 소비 효율을 높이고, 탄소 배출량을 감축할 수 있습니다.

수요자원의 종류

수요자원은 크게 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

  • 국민 DR: 일반 가정이나 소규모 사업장이 전력 사용량을 줄이는 방식입니다.
  • 산업용 DR: 대규모 산업 시설이 생산 활동을 조절하여 전력 사용량을 조절하는 방식입니다.
  • 발전 연계형 DR: 발전 설비를 가진 기업이 발전량을 조절하는 방식입니다.
  • ESS 연계형 DR: 에너지 저장 장치(ESS)를 활용하여 전력을 공급하거나 흡수하는 방식입니다.
  • 전기차 V2G: 전기차의 배터리에 저장된 전력을 전력망으로 되돌려 보내는 방식입니다.

수요자원 거래 시장의 운영 방식

  1. 수요자원 등록: 전기 사용자는 전력거래소를 통해 수요자원으로 등록합니다.
  2. 입찰: 전력거래소는 수요자원별로 입찰을 받고, 전력 시장 상황에 따라 적정 가격을 결정합니다.
  3. 선정 및 계약: 입찰 결과에 따라 선정된 수요자원은 전력거래소와 계약을 체결합니다.
  4. 실행: 전력 수요가 높을 때, 전력거래소는 계약된 수요자원에게 전력 사용량 감축 또는 전력 공급을 요청합니다.
  5. 정산: 수요자원은 전력거래소로부터 약정된 금액을 지급받습니다.

수요자원 거래 시장의 장점

  • 전력 시장의 유연성 증대: 수요자원을 활용하여 전력 시장의 유연성을 높이고, 변동성이 큰 재생에너지의 도입을 촉진할 수 있습니다.
  • 소비자 참여 확대: 전기 사용자들이 전력 시장에 직접 참여하여 에너지 절약과 수익 창출을 동시에 할 수 있습니다.
  • 계통 안정성 향상: 수요자원을 통해 전력 수급 불균형을 해소하고, 계통 안정성을 확보할 수 있습니다.

수요자원 거래 시장의 과제

  • 수요자원 발굴 및 확대: 다양한 형태의 수요자원을 발굴하고, 참여를 유도하기 위한 노력이 필요합니다.
  • 시장 투명성 확보: 시장 운영 과정의 투명성을 확보하고, 참여자 간의 신뢰를 구축해야 합니다.
  • 규제 개선: 수요자원 거래 시장의 활성화를 위한 제도적 기반을 마련해야 합니다.

○A31 전력수요관리제도에 대해서 설명하시오

전력수요관리제도는 전력 사용량이 급증하는 피크 시간대에 전력 수요를 줄여 전력 공급의 불안정을 해소하고, 전력 시스템의 효율성을 높이기 위한 제도입니다. 쉽게 말해, 전력 사용량이 많은 시간대에는 전기를 덜 쓰고, 전력 사용량이 적은 시간대에는 더 많이 쓰도록 유도하는 제도라고 할 수 있습니다.

왜 전력수요관리제도가 필요할까요?

  • 피크 시간대 전력 수요 감소: 전력 사용량이 집중되는 피크 시간대에 전력 수요를 줄여 발전소의 부담을 줄이고, 전력 공급의 안정성을 확보합니다.
  • 전력 시스템 효율 향상: 발전소의 가동률을 평준화하고, 신재생에너지의 도입을 촉진하여 전력 시스템의 효율성을 높입니다.
  • 에너지 절약: 전력 사용량을 줄여 에너지 소비를 절약하고, 탄소 배출량을 감소시켜 환경 보호에 기여합니다.
  • 전력 요금 절감: 전력 수요를 관리하여 전력 생산 비용을 절감하고, 소비자에게는 전력 요금 할인 등의 혜택을 제공할 수 있습니다.

전력수요관리제도의 종류

  • 직접 제어 방식: 전력 회사가 직접 고객의 전력 사용을 제한하는 방식입니다. 예를 들어, 대형 산업체의 전력 사용을 제한하거나, 일반 가정의 전력 사용량을 조절하는 방식이 있습니다.
  • 간접 유도 방식: 고객에게 인센티브를 제공하거나, 요금 체계를 변경하여 자발적인 전력 사용량 감축을 유도하는 방식입니다. 예를 들어, 시간대별 요금제, 수요 반응 프로그램 등이 있습니다.

전력수요관리제도의 주요 수단

  • 시간대별 요금제: 시간대별로 전력 요금을 차등 적용하여 피크 시간대의 전력 사용을 줄이도록 유도합니다.
  • 수요 반응 프로그램: 전력 수요가 높은 시간대에 고객에게 전력 사용량을 줄이도록 요청하고, 이에 대한 보상을 제공하는 프로그램입니다.
  • ESS(에너지저장장치) 활용: 전력 수요가 적은 시간대에 전력을 저장하고, 피크 시간대에 방출하여 전력 수요를 조절합니다.
  • 고효율 기기 보급: 고효율 가전제품 보급을 통해 에너지 소비를 줄입니다.
  • 건물 에너지 관리 시스템(BEMS) 도입: 건물의 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 에너지 효율을 높이기 위한 제어 시스템을 구축합니다.

전력수요관리제도의 기대 효과

  • 전력 시스템 안정성 향상: 피크 시간대의 전력 수요를 줄여 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
  • 에너지 효율 향상: 에너지 소비를 줄여 에너지 효율을 높이고, 탄소 배출량을 감소시킵니다.
  • 신재생에너지 도입 촉진: 전력 시스템의 유연성을 높여 신재생에너지의 도입을 촉진합니다.
  • 전력 요금 안정화: 전력 생산 비용을 절감하여 전력 요금을 안정화시킵니다.

결론

전력수요관리제도는 에너지 효율 향상, 환경 보호, 전력 시스템 안정성 확보 등 다양한 측면에서 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 지속적인 제도 개선과 기술 개발을 통해 전력수요관리제도가 더욱 효과적으로 운영될 수 있도록 노력해야 합니다.

●A37 스마트그리드이 필요성과 특징, 구현하기 위한 조건및 핵심기술을 설명하시오

스마트 그리드란?

스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보통신 기술(ICT)을 접목하여 양방향 통신이 가능하고, 전력 생산, 소비, 저장 등을 실시간으로 관리하는 지능형 전력망입니다. 즉, 전력 생산자, 소비자, 그리고 전력망이 서로 연결되어 에너지를 효율적으로 관리하는 시스템이라고 할 수 있습니다.

스마트 그리드가 필요한 이유

  • 에너지 효율성 향상: 실시간으로 전력 수요를 파악하고 관리하여 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높입니다.
  • 재생에너지 연계: 변동성이 큰 재생에너지의 효율적인 연계를 통해 에너지 전환을 가속화합니다.
  • 전력 품질 향상: 실시간 모니터링을 통해 전력 품질을 유지하고, 안정적인 전력 공급을 보장합니다.
  • 계통 안정성 확보: 예측 불가능한 전력 수요 변동에 유연하게 대응하여 계통의 안정성을 확보합니다.
  • 신규 서비스 창출: 에너지 저장 시스템, 전기차 충전, 분산형 전원 등 다양한 신규 서비스를 창출할 수 있습니다.

스마트 그리드의 특징

  • 양방향 통신: 전력 생산자, 소비자, 그리고 전력망 간의 양방향 통신을 통해 실시간으로 정보를 교환합니다.
  • 자동화: 전력 시스템의 운영이 자동화되어 인력 의존도를 낮추고 효율성을 높입니다.
  • 지능화: 빅데이터 분석, 인공지능 등을 활용하여 시스템을 최적화합니다.
  • 유연성: 변화하는 환경에 유연하게 대응할 수 있도록 설계됩니다.

스마트 그리드 구현을 위한 조건

  • 기반 시설 구축: 스마트 계량기, 통신망, 센서 등 필수적인 기반 시설을 구축해야 합니다.
  • 법적, 제도적 기반 마련: 스마트 그리드의 도입과 운영을 위한 법적, 제도적 기반을 마련해야 합니다.
  • 표준화: 다양한 기기와 시스템 간의 호환성을 위해 표준화가 필요합니다.
  • 보안 강화: 사이버 공격에 대한 대비를 위한 강력한 보안 시스템 구축이 필요합니다.
  • 투자 확대: 스마트 그리드 구축에는 많은 투자가 필요하므로, 정부와 민간의 투자 확대가 필요합니다.

스마트 그리드의 핵심 기술

  • 센서 네트워크: 전력 시스템의 다양한 정보를 수집하는 센서 네트워크 기술
  • 통신 기술: 스마트 계량기, 센서 등과의 통신을 위한 통신 기술 (PLC, LTE-M 등)
  • 빅데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 시스템을 최적화하는 기술
  • 인공지능: 예측, 학습 등을 통해 시스템을 지능화하는 기술
  • 에너지 저장 시스템: 전력 수요와 공급의 불균형을 해소하기 위한 에너지 저장 시스템
  • 전력 전자 기술: 전력 변환 및 제어를 위한 전력 전자 기술

결론

스마트 그리드는 미래 에너지 시스템의 핵심이며, 에너지 효율성 향상, 재생에너지 확대, 전력 시스템 안정성 확보 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 스마트 그리드 구축을 위해서는 기술 개발뿐만 아니라 법적, 제도적 기반 마련, 투자 확대 등 다각적인 노력이 필요합니다.

○A38수요반응의 의미와 국내에서 시행하고 있는 요금제도를 설명하시오

수요반응이란?

수요반응(Demand Response, DR)이란 전력 수요가 많을 때 소비자가 전력 사용량을 줄이거나, 반대로 전력 공급이 부족할 때 전력 사용량을 늘리는 것을 유도하는 시스템입니다. 즉, 전력 수요와 공급의 불균형을 해소하고 전력 시스템의 안정성을 확보하기 위한 전략이라고 할 수 있습니다.

수요반응의 목적:

  • 피크 전력 완화: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대의 부하를 줄여 발전 설비 투자를 최소화하고, 전력 시스템의 안정성을 확보합니다.
  • 전력 시장 효율성 증대: 전력 수요를 유연하게 조절하여 전력 시장의 효율성을 높입니다.
  • 재생에너지 연계: 변동성이 큰 재생에너지의 발전량 변동에 유연하게 대응하여 재생에너지 보급을 촉진합니다.
  • 계통 안정도 향상: 갑작스러운 전력 수요 변동에 대응하여 계통의 안정도를 향상시킵니다.

국내 수요반응 요금제도

국내에서는 수요반응 참여를 유도하기 위해 다양한 요금제도를 시행하고 있습니다.

  • 시간대별 요금제: 시간대별로 전력 요금을 차등 적용하여 피크 시간대의 전력 사용을 줄이도록 유도합니다.
  • 계약형 수요관리: 대규모 수요자가 전력 사용량을 줄이는 대신 인센티브를 제공하는 방식입니다.
  • 실시간 요금제: 실시간으로 변동하는 전력 시장 가격에 따라 요금을 부과하여 수요를 유연하게 조절합니다.
  • 수요반응 자원 시장: 수요반응 자원을 전력 시장에 등록하여 수요 감축량에 따라 수익을 얻을 수 있도록 하는 시장입니다.

수요반응 요금제의 특징:

  • 유연성: 소비자의 전력 사용 패턴에 따라 다양한 형태의 요금제를 선택할 수 있습니다.
  • 경제성: 전력 사용량을 줄여 전기료를 절약할 수 있습니다.
  • 환경 친화성: 피크 전력을 줄여 발전소의 가동률을 낮추고, 온실가스 배출을 감소시키는 효과가 있습니다.

수요반응 참여 방법

  • 전력 판매회사와 계약: 전력 판매회사가 제공하는 수요반응 프로그램에 가입합니다.
  • 스마트 기기 설치: 스마트 계량기, 스마트 가전 등을 설치하여 전력 사용량을 실시간으로 관리합니다.
  • 앱 활용: 스마트폰 앱을 통해 전력 사용량을 확인하고, 수요반응 프로그램에 참여합니다.

향후 전망

수요반응은 미래 에너지 시스템에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 특히, 재생에너지 발전 비중이 높아지면서 수요반응의 중요성은 더욱 커질 것입니다. 정부와 전력 회사는 수요반응 시장을 활성화하기 위해 다양한 정책과 제도를 마련하고 있으며, 소비자들은 수요반응에 적극적으로 참여하여 에너지 절약과 환경 보호에 기여할 수 있습니다.

신개념에너지

스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술

목차(스마트그리드)

스마트그리드

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