ESS 연계 태양광발전설비의 역률저하 현상 연구

Abstract

Due to the Government's policy of supplying renewable energy, photovoltaic power plant which is relatively inexpensive and easy to maintain when a building is newly constructed or extended or renovated is on the rise. In addition, public institutions' buildings are required to be equipped with ESS systems at least 5 percent of their waterfront transformer facilities in accordance with the regulations on the rationalization of energy use by public institutions in 2017. Solar power generation systems in buildings convert sunlight into electricity during the day, which has significant effects on energy savings for building and Peak Cut for daytime power loads, as well as electricity cost savings due to the energy savings of buildings. However, if only photovoltaic array system was used, it would not be able to operate peak cut effectively during rainy season in summer, and in winter when it snows, this causes the power generating systems slow down. Although there are several ways to precisely control the peak load of a building, the system using Battery takes up a small amount of space in an energy storage system. Furthermore, the system can supply the building with the lowest cost, fastest control and the battery charges power during light loads and supplies power to central or peak loads, it can also greatly reduce peak power. The purpose of this research is to establish a root cause analysis and countermeasures for the efficient and safe operation of the power plant by controlling the phenomenon of reduction in power efficiency and safety of the power system by using ESS systems and solar photovoltaic system. The distribution system of buildings supplies power to the facility of the onsite transformer, and the power rate adjustment system, the condenser, is consisted of proper capacity. However, the adjustment device according to the capacity of the transformer of the ESS facility has limitations in the compensation process. This requires proper installation of compensation and proper desing that considered the capacity and installation. Because the right use of power will eventually be compatible with economics, each system's configuration and design must be appropriate and if it is designed and operated to make the system efficiently, it will be more economical than the previous system.|정부의 신재생에너지 보급정책으로 인해 건축물의 신축.증축 및 개축시 비교적 설치비용이 저렴하고 유지보수가 쉬운 태양광발전설비가 증가하고 있는 추세다. 이로 인해 태양광 발전설비가 산업용 전기설비와 연계하고 있다. 또한 2017년에 강화된 공공기관 에너지이용 합리화 추진에 관한 규정에 따라 공공기관 건축물은 수변전 변압기 설비의 5% 이상을 의무적으로 ESS 설비로 설치하여야 한다.[1]. 건축물의 태양광 발전설비는 주간에 태양의 빛을 전기로 변환하여 건축물의 에너지 절감과 주간 전력 첨두부하의 Peak Cut에도 상당한 효과가 있으며 더불어 건축물의 에너지 절감으로 인한 전기 요금 절감 효과가 있다. 태양광 발전설비는 수변전설비 계통 3상4선식 22,900 V설비의 변압기 2차측인 3상4선 저압측 380/220 V 계통에 연계하여 수변전설비의 조명, 전열, 동력설비에 전력을 공급하고 있다. 하지만 태양광발전설비는 여름 장마철이나 겨울철 적설로 인한 발전이 저하되고 있어 태양광 발전설비만으로는 주간 전력 첨두부하의 Peak Cut을 효과적으로 운영하기 어렵다. 건축물의 첨두부하를 가장 안정적으로 제어하기 위해 여려가지 방법이 있으나 에너지저장장치(ESS)중 Battery를 이용한 System이 일반건축물에 적은 공간을 차지하여 가장 저렴하고 쉽고 빠르게 제어가 가능하고 경부하시에 전원을 충전하여 중부하시나 Peak 부하시 전원을 공급하기 때문에 Peak전력 절감에도 큰 효과가 있다[2]. 건축물의 수배전계통은 구내 변압기 설비로 전원을 공급하는데 통상 변압기 용량에 따라 역률 조정 장치인 콘덴서를 적정 용량으로 구성하고 있다. 그러나 태양광 발전설비와 ESS설비의 동작시 변압기용량에 따른 역률 조정 장치로 계속된 역률 저하 현상이 보상에 한계가 있어 전원측 역률이 저하되므로 이를 개선하기 위해 역률 보상 적정 설치와 변압기 용량을 고려한 적정 설계가 필요하다. 본 연구는 ESS설비와 태양광 발전 설비를 동시 사용할 때 나타나는 역률 저하현상과 이에 대한 대책 및 적정한 설계를 통해 전력계통의 역률 저하 현상을 제어하여 전력설비의 효과적이고 안전적인 운영이 가능하도록 원인 분석과 대책을 수립하는데 목적이 있다.