태양광전원의 연계용량에 따른 ±35kV급 MVDC 실증배전망의 경제성평가 모델링

이민행; 김지명; 김경화; 이예빈; 김윤호; 노대석

doi:10.5762/KAIS.2024.25.2.504

주제분류

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저널정보

한국산학기술학회
한국산학기술학회 논문지 학술저널
한국산학기술학회논문지 제25권 제2호
2024.02 504 - 513 (10page)
DOI : 10.5762/KAIS.2024.25.2.504

저자정보

이민행 (한국기술교육대학교)
김지명 (한국기술교육대학교)
김경화 (한국기술교육대학교)
이예빈 (한국기술교육대학교)
김윤호 (한국기술교육대학교)

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현재 급격하게 도입되고 있는 신재생에너지의 계통 접속 지연문제를 해결하기 위한 방안으로, 국내에서는 기존의 AC 배전망에 ±35kV급 MVDC를 적용하여 신재생에너지전원을 수용하는 MVDC 배전기술에 대한 실증연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, DC 배전망은 인버터 및 컨버터, DC 차단기와 같이 DC 기기들을 사용해야 하므로, AC 배전망을 구축하는 것보다 막대한 비용이 발생할 가능성을 가지고 있어, 경제적인 측면에서 MVDC 배전망 도입에 대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 MVDC 배전망의 도입에 대한 타당성을 평가하기 위하여, MVDC 실증배전망을 바탕으로 태양광전원의 연계용량과 선로 긍장을 고려한 시나리오별 MVDC 도입 모델을 제시하고, 이를 기반으로 경제성평가 모델링을 수행한다. 여기서, 경제성평가 모델링은 비용요소와 편익요소로 구분되고, 비용요소는 AC, DC 배전망의 건설비용 및 운용비용이며, 편익요소는 AC, DC 배전망의 손실저감분과 태양광전원의 연계용량에 따른 전력량요금, REC 요금, 탄소배출권 등으로 구성된다. 상기에서 제시한 모델링을 바탕으로 현재가치환산법과 CPI 평가지표를 이용하여 경제성을 평가한 결과, 태양광전원의 규모에 상관없이 AC/DC 하이브리드 배전망이 가장 경제적임을 알 수 있다.

Recently, the demonstration projects on an MVDC distribution system have been actively carried out to apply ±35kV MVDC to the existing AC distribution system to overcome the grid connection delay issue of renewable energy sources in Korea. However, because the DC distribution system may be expected to be more expensive than AC distribution system due to the high cost equipments such as inverter, converter and DC breakers, a research is required on the introduction of MVDC distribution systems in terms of economic aspects. Therefore, this paper presents the introduction types of distribution system by scenario based on the capacity of PV system and the feeder length in the MVDC demonstration distribution system, and proposes an economic evaluation modeling to criteria the feasibility of MVDC distribution system. Where, the economic evaluation modeling is classified by cost and benefit factors. The cost factors consist of construction and operation costs of the AC and DC distribution systems. And also, the benefit factors are composed of power loss reduction in AC and DC distribution systems, and electrical pricing, REC pricing, carbon emission pricing based on the capacity of PV systems. From the simulation results based on the proposed economic evaluation modeling using CPI(cost performance index) and the present worth method, it is confirmed that hybrid AC/DC distribution system is the most economical and feasible regardless of the introduction capacity in PV system.

#MVDC #AC/DC Distribution System #CPI #Economic Evalution #Renweable Energy Source #PV