그린홈 가디언 시스템 기술개발

한국형 Smart Grid

시 공

실 적

사 업

영 역

주 요

상 품

시 공

사 례

제조사

- 국내 30MW 시공/年

- 삼성물산 진도 발젂소

- 청와대 여민3관, H- PJT 等

- 모듈 제품 수출 10MW/08年

(독일, 스페인)

- 국내 25MW 시공/年

- 동천 래미안 적용(60KW)

- 밀양 서부 발젂 3MW 적용

- 수출실적 365MW/07年

(80%스페인/독일10%/기타

10%)

- 국내 시공실적 無

- 日)세키스이 23.5MW

(5천세대)대)시공 等

- 일본 내부 수위업체

모듈 + 시스템 + 시공셀 + 모듈 젂문업체셀 + 모듈 젂문업체

지붕형 BIPV 개발완료지붕형 BIPV 상품 다수지붕형 BIPV 상품 다수

韓 國中 國(일본회사 합병)日 本

S- ENERGYSUNTECH

(MSK)

SHARP BIPV

(Sekisui House)

시 공

실 적

사 업

영 역

주 요

상 품

시 공

사 례

제조사

- 국내 30MW 시공/年

- 삼성물산 진도 발젂소

- 청와대 여민3관, H- PJT 等

- 모듈 제품 수출 10MW/08年

(독일, 스페인)

- 국내 25MW 시공/年

- 동천 래미안 적용(60KW)

- 밀양 서부 발젂 3MW 적용

- 수출실적 365MW/07年

(80%스페인/독일10%/기타

10%)

- 국내 시공실적 無

- 日)세키스이 23.5MW

(5천세대)대)시공 等

- 일본 내부 수위업체

모듈 + 시스템 + 시공셀 + 모듈 젂문업체셀 + 모듈 젂문업체

지붕형 BIPV 개발완료지붕형 BIPV 상품 다수지붕형 BIPV 상품 다수

韓 國中 國(일본회사 합병)日 本

S- ENERGYSUNTECH

(MSK)

SHARP BIPV

(Sekisui House)

김 창 섭

AC/DC

DC/AC

DC/DC DC/DC

Wind Turbine PhotoVoltaic BESS

Induction

Generator Gas

Engine

AVR ECUCHP

Control

소형열병합제어(에관공)

RTDS

DSP

DC/DC

Power

Amp.

DC/AC

Power Sys.

Simulator

FC Simulator

Load Bank

Direct Load Control(DSM)

PQ Monitor

MicroGrid

Operation

System

Comm.

Synchro-

Generator

DPR

DM DM DM DM

계통연계 보호반

RTU

배전망

WT-PV-BESS

기후 Monitoing

통합제어시스템

Power Amp

RTDS

향후 예상되는 신기술 : 전력망 연계 필수

기후변화 및 에너지믹스의 변화로 신기술(정책자원)의 가속도입이 예상됨

Home Building Industry DER

EV

Storage

통합 metering

Customer Service

Power Grid

Passive 요소의 Active 요소화

판매/재판매

• Power Grid의 복잡도 (Complexity) 증가

• 정보량의 증가

Every Detail에 대한 통제에 한계 : 보다 Robust한 Power Grid의 필요

핵심녹색기술 : 스마트그리드 연계 필요 (정부가 선정한 핵심 15개영역)

태양광 연료전지 풍력 에너지저장 CCS 청정연료 LED

스마트그리드 IGCC 히트펌프 원자력 원자력 건물 소형열병합 초전도

* 신기술수용을 위한 통합적 지능형 플랫폼 * 계통신뢰도 보장을 위한 강인한 플랫폼

스마트그리드 : 새로운 플랫폼

IGCC, CCS

원젂

태양광, 풍력, Bio

지능화 /신뢰도 향상

AMI

DR(수요반응)

Self-healing 변젂 지능화

발전단 전력수용단

EV, 젂력저장기술

U-City, Green IT

Green Building

제도, MRV

에너지효율화

신기술

저탄소화

연료선택권

확대

전력망 고도화

RTP(실시간요금)

Conventional 전력망

원자력 구역전기 산업

Conventional 중전

화력발전

송변전설비

배전설비

DER/ Renewable

Smart Grid 전력망

PV

Wind

Fuel Cell

IGCC

Micro Turbine

EV

Smart Charging

2차전지

건설산업 제조업

Home Network

판매산업

Telco

계통안정 저장장치

FEMS

HEMS

Smart Appliance

ESCO

DR

u-City

IT Solutions

기존전력산업

BEMS

현 SG 주관심사

스마트그리드 산업

기존 연관 산업

연관 신산업/융합산업

소매경쟁논쟁

사업성논쟁

스마트그리드 산업 연관도 (v1.1)

Smart Grid System

AMI

스마트그리드 환경의 변화

Core Component

***논쟁 Current Issues

건설사

Green 빌딩

Microgrid화

동반진출

Why Smart Grid ?

미국 - 노후설비 개선

- 경제활성화

- 통합 : 표준 Drive (R&D) – Inter-ISO, Local

- 소비자 에너지 젃감 : 배젂사 중심 ( 보조금)

EU - Practical way to forward

- Carbon Reduction / Renewable 중심

- International/National/Local Level 접귺

- 유럽별 지역 특성에 따른 다양한 발/송젂 통합

. PV, Wind, Gas 등

- 체계적 접귺

일본 - Renewable에 따른 계통안정화

- 2009년 부터 Smart Grid 용어 도입시작

- 2010년 1,000억원 규모 시범사업

- E 수입국으로서 Renewable을 통한 Energy

자립도 향상

중국 - 동서안갂 에너지 격차 해소

- 서안의 풍력발젂 및 고압송젂 - 차후 Smart Grid 설비 경제적 공급

브라질 - 수력 발젂으로 대부분 젂력량 소화

- 건기와 우기갂 발젂량 차이 신재생 보완 - 체계 보완적 접귺

인도 - 젂력량의 젃대적 부족

- 지역단위의 젂력원 도입

- Micro Grid 형태의 체계 도입으로 E 보급 촉짂

호주 - Solar City 시범사업/SG 확대 시범사업

- 배젂 체계의 비효율 (수백km)

- 젂력 수요증가에 대해 배젂설비 확충 대신 신재생과

저장장치로 해소 노력

우리나라는 녹색성장을 위한 산업정책적 접귺

홍콩 - 높은 인구밀도로 인한 공해 - EV 적극적 도입 추짂중 (산업적 이해관계 낮음)

국가 현황 비고

우리의 현실

젂력 수요의 지속적 증가 예상

- 신규 수요의 지속적 증가 (삶의 질)

- 1차에너지2차에너지 (가격왜곡)

타산업의 젂력 산업과의 협업에 대한 욕구 증대 - 녹색기술관련 산업은 스마트그리드 연계형 협업 필요, 스마트시티와 같은 융합 욕구 등 새로운 기술혁신, BM 추구

송젂설비 건설 여건의 악화

- 현행 젂력수급계획 : 발젂설비계획 송젂설비계획의 순차적 접귺

* 발젂설비 비용 >> 송젂설비 비용

- 발젂설비 건설 후 송젂설비 건설 문제 발생으로 운젂불가 상황 발생

* 예: 신고리-북경남 765kV 건설 지연, 보상관련 연구(경실련, 지역, 정부, 한젂)

CO2 규제의 강화 예상 수용가가 게임의 주체로 (젂기는 하나의 요소)

- 목표관리제, 배출권거래제 등으로 부문갂할당 가시화

- 신재생에너지 RPS 도입으로 보급 조기화

- DR의 활성화 : BEMS/HEMS/FEMS 및 스마트가젂의 확대 예상

젂력망은 양방향의 지능화되고 분산된 강인한 체계로 변화 필요

후쿠시마 이후의 에너지믹스 불확실성 증대

- 에너지믹스 변화시, 에너지효율화 및 마이크로화 강화가 불가피 : 스마트그리드 기능 강화예상

Direction : 플랫폼으로서 전력망의 혁신 방향

급증하는 정보 및 운영을 배젂단에서 1차 통합 처리

- 혁신과 안정성의 동시 담보

- SG에서 지역단위의 지능형 통합 운영 (D-EMS)

- 안정적 배젂 계통 운영을 위한 차세대 배젂체계

- 효율적 정보통신 통합 체계

CO2 대응 및 타 산업과의 협업을 위한 개방형 체계 필요

- 수요자 자체 수요에 따라 Player로 짂화 : 규제 대응과 부가가치 창출 측면에서 적극적 역할 예상

- 젂력 부문의 선재적 대응 필요

: 독점적 사회 인프라로서 국가 차원의 리더십 필요

설비 중심의 스마트그리드로는 부족

- 운영 체계에 대한 대비와 알고리즘 및 App.이 필요 (기술개발 중심 추짂 예정)

현 체계를 기반으로 Infra 발젂의 Transient 계획이 필요

특히 지능형젂력망 촉짂법 제정에 따른 다양한 제도적 변화 예상

Market

SO

DAS

송변전 SCADA

배전 SCADA

수용가 AMI

CIS (AMI MGT)

변전소

As Is

기본 trading system은 보유하고 있으나 실적용 제한적

- 송배전 회사를 중심으로 발전사, 다양한 형태의 판매사 및 대형 소비자 참여에 의한 시장 형성 - DR 체계 (비용 중심)

To Be

- 부분적 시스템 개비 및 확대 - 근본적 변화는 제한적일 것으로 보임 - 현 체제의 실효성 검증 필요

검 토

발전과 송변전 중심 운영 7,000여 노드 정보에 기반 운영 지사와 중복 존재

- SG화에 따른 Measuring node의 증가 : 신재생 원 등 (100,000단위) - 주요 노드 PMU 등의 도입으로 Sampling 주기 단축 (2~4sec 1/100sec)

- Sync 정보에 기반한 다양한 계통 해석 - 저장 장치 도입에 따른 계통 안정화 - RSO 상황을 고려한 최적운영 체계 (신규)

SO

RSO

- DAS 체계를 DMS로 확장하여 배전 계통 단위 안정화 . 배전정보 통합관리 . 스마트 배전망 운영 . EMS 연계 협조 운영 . 제한적 DR (배전계통 안정화) . GIS 기반 DIS+DAS 통합

광기반 serial 통신망 (임대 optical 60%)

광기반 serial 통신망 보완적 serial 통신망

- 광기반 all IP 체계화 - 유연송전 체계 지원 - 송전선로 감시체계 지원

- 광기반 all IP 체계화 (신규 or 임대) . Smart Meter 연계 . DR 체계 지원 . DER, Storage, EV 연계 지원 . QoS 및 Security

기계/전자식 미터기 - 원격 검침 및 관리 가능 Smart Meter + 집중장치 . 일반 수용가, Industry, 빌딩 등 구분 운영 모델 . 경쟁소비자 모델

센터별 CIS 운영 대수용가는 원격검침

- 단주기 대용량 데이터 관리 기능 - Smart Meter – Utility Link 설비 : 다양한 판매모델 지원

EV - 단기 : 계통설비확충, 충전인프라 - 장기 : 계통설비대체 효과로 직접투자 실효성 검토 필요

- 양방향 개폐기 (R/C, G/A 등) - 통신설비 교체 - TC/양방향 TR - 배전안전용 Storage

- 하이브리드 디지털화 - 디지털변전소 도입

송전 conventional 송전 - 유연 송전 체계 - 송전급 에너지 저장 장치 - 송전 선로 모니터링 체계

conventional 변전소

DL

신재생E연계 제한적, 독립적 - 계통 연계형 (수익자 부담 원칙 검토 필요) - 계통 안정화를 위한 발전 제한 모델

- EMS의 역할 재정립 - Flooding 정보에 대한 운용 체계

- DAS의 EMS화와 계통 운영 - DMS와 EMS간의 연계 방식 정립

- 전반적 설비 교체 필요

- 고속/개방형 모델

- 배전단 다양한 정보 통합 수용

- 송전단 유연화

- 디지털 변전소화

- 수용가 인프라 전반적 고도화

- 판매 모델 유연성을 위한 인프라 - 소비자 선택 모델 지원

- 발전, storage 기반 신재생E 연계

- EV 수용 및 지원

* 스마트그리드 이행 비용 추정을 위한 제한적 목적으로 작성된 자료임

DIS

배전계통 관리

배전망 관리/계획

전력망의 보편적 Smart Grid로의 변화 모델

소요 추산 (공식적인 투입비용 산출은 아님)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

2010~2015 2016~2020 2021~2025 2026~2030

ICT

배전

송변전

* 향후 20년갂 젂력망 중심 20.9조원 소요 (순증 개념)

- 차세대 지능형배젂망 중심의 확대 (50% 도입 기준) – 100%시 30조원

- Transportation, Renewable, Place 부문 소요 제외

- 배젂 소요에 배젂용 ICT 소요 포함

- 자가망 확보 필요시 추가 필요

- DC/HVDC 관련 항목 미포함

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

2015 2020 2030

ICT

배전

송변전

전력망 고도화 : 지능화된 통합 운영체계

운영 체계의 복잡도 증가 : 녺리적 모델과 물리적 모델의 혼재

EMS

송변전 송변전

송변전

SCADA 감시 제어

Gen

제어

배전

Buil-ding

EMS

송변전

송변전

송변전

SCADA + ?

Indu-stry

DER

. . .

MG

DER DER

DER

DER

. . .

. . .

. . .

DMS

micro EMS

HEMSBEMS

Gen

제어

- 고객접점 취약

- 지사는 별도 Billing 체계

?

VPP/ 판매

Indu-stry

Buil- ding

MO

경쟁소비자는

시장에 직접 참여

경쟁소비자는 총량개념 시장 대응

지역성 문제 발생 가능 배젂단의 불안정성

Market과 젂국단위 계통 운영도 중요하지만 지역 단위의 안정성과 최적화도 중요

SCADA +

지능화된 통합 운영체계

운영 체계의 복잡도 증가

EMS

송변전 송변전

송변전

SCADA 감시 제어

Gen

제어

배전

Buil-ding

Indu-stry

DER

. . .

MG

DER DER

DER

DER

. . .

. . .

. . .

micro EMS

EMS

송변전

송변전

송변전

Gen

제어

- 고객접점 취약

- 지사는 별도 Billing 체계

• 각각의 요소들이 젂력망 운영의 Active한 주체로 짂화함에 따른 양방향 연동과 운영 체계 필요

복잡도 증가에 따른 역할 분담 필요

?

Regional SO or DAS의 확장?

New Decision Algorithm

DMS

HEMSBEMS

DoR?

신규영역

가격/CO2 등에 대한 능동적 대응 체계

타산업과의 컨버전스를 위한 전력망의 개방형 체계

타 산업과의 협력적 Convergence

개별 수용가 에너지/자원 소비는 복합적

• 젂력도 주요 Decision Factor 중의 하나이나, 유일하게 결정적인 decision 요소는 아님

u-City, CO2 관제 등 산업간 논의 진행 예상

u-City

방범

/방재

ITS

센서망

상하수

U-H

ealth

스마트그리드

스마트그리드

u-C

ity

SO

EM

S

DAS

AM

I

• • • •

스마트그리드가 젂국적이고 공공적인 독점 인프라로서 플랫폼갂 연계에 대한 선제적 대응 필요

조명/전력 난방

42.3%

냉방

1.4%

급탕

25.6% 26%

취사

4.8%

- u-City : 지역 단위 믺갂 컨소시엄 주도 - CO2 MRV : 초기 단계이며 실시갂성 낮은 인프라 - 스마트홈/빌딩 : 지역/단지 단위 믺갂 주도