IIC 마이크로그리드 테스트베드로 실제 결과 얻기

IIC(Industrial Internet Consortium)는 테스트베드 프로그램에서 실질적인 결과를 얻고 있습니다. RTI가 공동으로 주도하는 Microgrid Testbed 프로젝트는 100% 재생 가능 에너지원으로 그리드에 전력을 공급할 수 있는 능력을 시연하고 있지만 현재 그리드는 40%를 넘을 수 없습니다. 또한 유틸리티가 여러 마이크로그리드를 관리하는 데 도움이 되는 클라우드 기반 관리 애플리케이션과의 통합을 보여주고 있습니다.

마이크로그리드가 필요한 이유

태양광 및 풍력 발전에 대한 관심은 오염을 줄이고 재해에 대한 복원력을 보장하며 비용을 절약하기 위해 오늘날 계속해서 증가하고 있습니다. 그러나 기존의 송배전 시스템은 태양열 및 풍력과 같은 가변 전력을 생산하는 다수의 분산 에너지 자원(DER)을 관리하도록 설계되지 않았습니다. 태양 전지판은 빠르게 움직이는 구름과 함께 밀리초 만에 전력을 잃거나 회복할 수 있습니다. 또는 바람이 갑자기 떨어질 수 있으므로 대체 소스를 사용할 수 있고 즉시 부하를 받을 준비가 되어 있어야 합니다. 필요에 따라 중앙 집중식 발전소를 스핀업(또는 다운)하는 데 최대 15분이 소요될 수 있으며 대규모 화력 발전소의 경우 더 오래 걸릴 수 있습니다. 공급은 항상 적절한 작동에 대한 수요와 일치해야 하므로 계통의 전압이나 주파수가 떨어지고 계통 고장으로 이어질 수 있습니다.

마이크로그리드는 일반적으로 DER, 배터리와 같은 에너지 저장 시스템, 마이크로그리드가 주 전력망에서 자체적으로 격리되고 자율적으로 실행되도록 하는 일부 로컬 제어 기능의 조합으로 포함된 영역을 커버합니다. 따라서 그들은 정전에 신속하고 국부적으로 대응할 수 있습니다. 이는 유틸리티가 추가 발전기를 가동하고 전력을 유지하는 데 15~30분의 추가 시간을 제공할 수 있습니다.

그림 1. 데이터 통신 및 에지 인텔리전스를 사용하여 로컬 발전을 자동화하고 전력 부하에 대한 균형을 유지하는 마이크로그리드의 예. 마이크로그리드는 태양열 및 풍력과 같은 간헐적 에너지원을 통합하는 데 도움이 됩니다.

또한 이러한 재생 가능 자원은 인버터를 통해 AC로 변환해야 하는 DC 전력을 생성합니다. 기존의 제어 알고리즘은 주 AC 전원 라인을 따라야 하는 강한 전압 및 주파수 신호가 있다고 가정합니다. DC에서 AC로 변환하는 것은 대부분의 전력이 석탄 발전소와 같은 전통적인 회전 발전기에서 나오는 경우 제대로 작동합니다. 그러나 대부분의 전력이 DER에서 오는 경우 인버터의 AC 추종 제어 알고리즘은 서로의 전력 신호를 추적하므로 실패합니다. 결과적으로 DER은 발전의 20-40% 이상을 구성할 때 계통 불안정을 야기합니다. 이것은 또한 격리된("격리된") 마이크로그리드에 대한 특별한 도전입니다. 마이크로그리드에서 주 전원 신호를 생성하는 디젤 발전기와 같은 것이 없으면 안정적이지 않습니다.

100% 재생 에너지

유틸리티는 독점적인 통신 인프라를 이더넷 전송 및 인터넷 프로토콜(IP) 또는 패킷 기반 네트워크로 이동하고 있습니다. 이를 통해 인버터 노드 간에 최신 실시간 이더넷 네트워크 기술인 TSN(Time-Sensitive Networking)을 추가하여 위상, 주파수 및 전압의 밀리초 미만 동기화 측정을 제공할 수 있습니다. 기존의 AC 신호 추적 방식 대신 네트워크 통신을 사용하여 위상, 주파수 및 전압 값의 실시간 측정값을 공유했습니다. 이를 통해 가상 동기화 마스터를 생성하고 동기화 문제를 해결할 수 있습니다. 이를 통해 안정적인 마이크로그리드에서 100% 재생 가능한 에너지원을 입증할 수 있습니다.

클라우드 통합 및 다중 마이크로그리드 관리

제안된 마이크로그리드 및 DER 아키텍처의 세 가지 핵심 기능은 그리드 에지에서의 지능형 제어입니다. 로컬 자율성을 위한 P2P, 고성능 통신; 및 타사 데이터 및 분석을 통합하는 클라우드 기반 관리. 우리는 계층형 아키텍처를 사용하여 에지, 마이크로그리드 제어 및 실시간 데이터버스를 클라우드 기반 관리, 분석 및 시각화와 통합했습니다.

그림 2:마이크로그리드 및 배전 그리드 관리를 위한 배치된 통신 및 제어 계층형 아키텍처.

백엔드 관리 애플리케이션을 사용하여 그리드, DER 및 부하의 작동 조건에 대한 데이터를 수집합니다. 그런 다음 기상 조건과 같은 제3자 데이터로 이를 개선하고 지능형 분석을 수행하여 발전량을 추정합니다. 또한 그리드 안정성을 위해 지역 균형 당국과 통합하고 전력망 운영에 대한 완전한 가시성과 제어를 보장하기 위해 유틸리티 백엔드 시스템과 통합합니다. 통합 대시보드는 유통 운영자, 마이크로 그리드 운영자 및 경우에 따라 최종 사용자 자신을 위한 프런트 엔드 시각화를 제공합니다.

그림 3. 배전 시스템 운영자 인터페이스는 DER, 제어 가능한 부하 및 다중 마이크로그리드가 있는 배전 그리드의 완전한 가시성과 제어를 제공합니다.

이제 실험실에서 100% 재생 가능 에너지 및 다중 마이크로그리드 제어를 시연했으므로 다음 단계는 현장의 유틸리티와 협력하는 것입니다. 더 많은 업데이트를 기대해 주세요.

자세한 내용은 IIC 백서 "동기화된 비즈니스용 마이크로그리드"를 확인하십시오.