표제지
목차
국문초록 11
제1장 서론 13
1.1. 연구 배경 13
1.2. 연구 목적 16
1.3. 연구 범위 19
제2장 이론적 배경 21
2.1. 태양광발전 시스템 21
2.2. 풍력발전 시스템 22
2.3. 에너지 저장장치(ESS: Energy Storage System) 24
2.4. 에너지프로슈머 26
제3장 IEPS 발전원 확보를 위한 최적화 설계 29
3.1. IEPS 태양광발전원 설치에 대한 구조의 최적화 29
3.2. IEPS 풍력발전원 블레이드 최적화 32
3.3. IEPS 하이브리드 충·방전기의 최적화 35
3.3.1. IEPS 하이브리드 충·방전 제어기의 사양 36
3.3.2. IEPS 하이브리드 충·방전제어기 회로 설계 36
제4장 IEPS 전력 거래망 모니터링 시스템 설계 39
4.1. IEPS DC 전력망 구성 39
4.2. IEPS 전력망 기반 전력계측기 41
4.3. IEPS 데이터 무선통신 47
4.4. IEPS 전력관리 프로그램 51
4.4.1. IEPS 전력 모니터링 설계 51
4.4.2. 마이크로그리드의 데이터수집 54
4.4.3. IEPS 프로슈머 관리화면 55
4.4.4. IEPS 전력거래 프로그램 57
제5장 IEPS 구축 및 실증 61
5.1. IEPS 테스트베드 구축 61
5.1.1. IEPS 발전원 구성 61
5.1.2. 에너지 저장장치 구성 64
5.2. IEPS 서버 통신부하 응답속도 분석 66
5.3. IEPS 전력계측기 정밀도 분석 68
5.4. IEPS 전력거래 실증 70
5.4.1. 발전량 분석 70
5.4.2. 발전량 분석 사례 I : 기존 태양광 발전 시스템 73
5.4.3. 발전량 분석 사례 II : IEPS 전력거래 시스템 74
제6장 결론 79
참고문헌 81
Abstract 85
부록 88
〈표 1〉 연구목표에 따른 연구내용 및 연구범위 20
〈표 2〉 태양전지의 전기적 특성 30
〈표 3〉 IEPS 풍력발전기 CFD 해석 경계조건 파라미터 설정 34
〈표 4〉 IEPS 풍력발전기 블레이드 파라미터 도출 34
〈표 5〉 IEPS 하이브리드 충·방전제어기 사양 36
〈표 6〉 IEPS 충·방전 제어기 회로 및 PCB 설계 사양 37
〈표 7〉 IEPS 충·방전 제어기 성능측정 데이터 38
〈표 8〉 DC Relay 접점 정격 43
〈표 9〉 온도에 따른 출력 에러율 45
〈표 10〉 전력데이터 포맷 52
〈표 11〉 데이터 매핑에 의한 데이터베이스 테이블 구현 54
〈표 12〉 화면구성 56
〈표 13〉 전력거래 데이터 포맷 59
〈표 14〉 전남 도서지역 3년 평균 전력사용량 62
〈표 15〉 전압 및 전류 계측 데이터 69
〈표 16〉 전력거래 비교 78
그림 1. 전 세계 재생에너지 발전 신규 설치 동향 14
그림 2. 태양광 및 풍력 발전 LCOE 동향 15
그림 3. 기존 독립형 발전시스템 구조 17
그림 4. 제안한 독립형 발전시스템 전력관리 구조 18
그림 5. 계통연계형 태양광발전 구성도 21
그림 6. 독립형 태양광발전 구성도 22
그림 7. 풍력발전기 구조 23
그림 8. 회전축 방향에 따른 분류 24
그림 9. 에너지 저장장치 구성도 25
그림 10. 에너지 프로슈머 구성도 27
그림 11. 태양전지 모듈 구성 29
그림 12. 주택의 태양광발전 설치 구조 31
그림 13. 알루미늄 프로파일 구조물 설계 31
그림 14. IEPS 태양전지 모듈 부착 설계 32
그림 15. IEPS 하이브리드 충·방전 제어기 35
그림 16. IEPS DC 전력전송 구성도 39
그림 17. 전선 단면적 계산 40
그림 18. IEPS 전력망 구축 41
그림 19. IEPS 테스트베드 구현 41
그림 20. IEPS 전력계측기 구조 42
그림 21. 고압 DC Relay 구조 43
그림 22. 전류센싱 회로 44
그림 23. 측정전류와 출력전압의 상관관계 45
그림 24. 전압센싱을 위한 증폭기 46
그림 25. 전원공급 회로 46
그림 26. IEPS 전력계측기의 세부적인 구성도 47
그림 27. 데이터 전송을 위한 무선통신 구성도 48
그림 28. 데이터 레벨 변환부 48
그림 29. USB - UART 변환 구성도 49
그림 30. 홀수 패리트 검출 방법 50
그림 31. 데이터 통신 변환부 50
그림 32. IEPS 전력관리 프로그램 개발환경 구성도 51
그림 33. IEPS 전력관리 프로그램 UI 서비스 흐름도 53
그림 34. 데이터 수집 프로세스 55
그림 35. IEPS 전력 모니터링 플랫폼 55
그림 36. 프로슈머 전력거래 절차 58
그림 37. IEPS 전력거래 처리 프로세스 59
그림 38. IEPS 전력거래 프로그램 구성 60
그림 39. IEPS 구성을 위한 주택 설계 61
그림 40. IEPS 태양광모듈 설치 63
그림 41. IEPS 풍력발전기 설치 63
그림 42. IEPS 테스트베드 64
그림 43. 48V 배터리 배선 65
그림 44. 에너지저장장치 외함 66
그림 45. 시험 구성도 66
그림 46. 실시간 매핑 데이터 67
그림 47. 각 항목별 응답속도 68
그림 48. 전력계측기 테스트 구성(전원공급기, 전력분석기, 전자부하기) 69
그림 49. IEPS 테스트베드 실증 모형 구성도 70
그림 50. 태양광 발전량[6개월 누적 데이터] 71
그림 51. 풍력 발전량[6개월 누적 데이터] 72
그림 52. 총 발전량[6개월 누적 데이터] 72
그림 53. 기존 태양광 발전시스템의 배터리 잔여용량[6개월 누적 데이터] 73
그림 54. 프로슈머1의 배터리 잔여용량[6개월 누적 데이터] 74
그림 55. 프로슈머1의 전력거래[6개월 누적 데이터] 75
그림 56. 프로슈머2의 배터리 잔여용량[6개월 누적 데이터] 76
그림 57. 프로슈머2의 전력거래[6개월 누적 데이터] 77
그림 58. 프로슈머1과 프로슈머2의 부하사용량[6개월 누적 데이터] 77