DR과 피크저감을 고려한 ESS의 운용 알고리즘에 관한 연구

원종흥; 유현상; 최성문; 김지명; 노대석

doi:10.5762/KAIS.2023.24.8.116

주제분류

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저널정보

한국산학기술학회
한국산학기술학회 논문지 학술저널
한국산학기술학회논문지 제24권 제8호
2023.08 116 - 124 (9page)
DOI : 10.5762/KAIS.2023.24.8.116

저자정보

원종흥 (한국기술교육대학교)
유현상 (한국기술교육대학교)
최성문 (한국기술교육대학교)
김지명 (한국기술교육대학교)
노대석 (한국기술교육대학교)

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최근, 전 세계적으로 신재생에너지원의 계통연계 안정화 및 피크저감용으로 ESS(energy storage system)의 설치가 매년 급증하고 있다. 여기서, ESS의 투자비용은 고가임으로 투자비 회수에 대한 사전 계획단계에서 편익과 비용 요소들에 대한 적정한 검토가 선행되어야 하고, ESS의 설치 및 운용에 따른 수익성은 제도나 정책에 크게 의존되므로, 경제성에 대한 평가가 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS의 수익창출의 극대화를 위해, 기존의 피크저감과 더불어 DR(demand response) 참여를 고려하고, 이에 따른 운용 전략을 제시한다. 또한, 많은 일반 수용가에서 운용 중에 있는 피크저감용 ESS를 대상으로 피크저감 및 DR을 고려한 ESS의 운용 알고리즘을 제시하고, 이를 바탕으로 비용요소와 편익요소로 구성된 경제성 평가 모델링을 제시한다. 구체적으로, 비용요소는 ESS 건설비용과 운용비용을 고려하고, 편익요소는 기본요금 절감, 전력량요금 절감, 특례 요금제에 의한 기본요금 할인, 전력산업기반기금 및 부가가치세 절감, DR참여에 의한 수익을 바탕으로 산정한다. 상기의 알고리즘과 모델링을 바탕으로 DR을 고려한 피크저감용 ESS의 경제성을 평가한 결과, 피크저감 및 DR을 각각 80%, 100% 수행한 경우 ROI가 17.7년으로 산정되고, 피크저감 및 DR을 각각 100%, 80% 수행한 경우 ROI는 7.3년으로 산정되며, 피크저감과 DR을 동시에 100% 수행하면 ROI는 7년으로 산정되어, 피크저감용 ESS를 DR에 적극적으로 활용함으로서 어느 정도 경제성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

Recently, the installation of energy storage system(ESS) for stable grid-connection of renewable energy sources and for peak shaving is rapidly increasing every year worldwide. Where, proper economical evaluation of cost and benefit factors is required in the pre-planning stage due to the high investment cost of ESS and the variation of profitability according to the policies. Therefore, in order to maximize the profit of ESS for peak shaving, this paper proposes operation strategy and algorithm by considering demand response(DR), and performs modeling of economical evaluation for peak shaving ESS in customers, which is composed of cost and benefit factors. Where, the cost factors consist of construction and operation cost, and also the benefit factors are calculated by benefit of basic electric price reduction, kwh price reduction, electrical industry foundation fund reduction and DR operation. From the simulation results based on the proposed algorithm and modeling, the ROI is calculated as 17.7 years when peak shaving and DR are performed by 80% and 100%, respectively, and the ROI is 7.3 years when peak shaving and DR are performed by 100% and 80%, respectively, and the ROI is calculated as 7 years when performing 100% of peak shaving and DR at the same time. Consequently, it is confirmed that additional profit is secured by utilizing ESS for peak shaving in DR.

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