Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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A Study on the Establishment of the Microgrid in Chujado Island

추자도 마이크로그리드 구축에 관한 연구

  • Kang, Min-Hyeok (Dept. of Electrical Engineering, Jeju National University) ;
  • Kim, Dong-Wan (Energy Research & Development Center, Jeju Energy Corporation) ;
  • Kim, Eel-Hwan (Dept. of Electrical Engineering, Jeju National University)
  • Received : 2019.03.08
  • Accepted : 2019.03.28
  • Published : 2019.03.31
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Abstract

At present, domestic small islands mainly supply electric power using diesel generators. However, diesel generators can cause instability of the power system due to slow response on power load fluctuation, and cause environmental problems due to the emission of carbon gas by using fossil fuels. In order to overcome this problem, this paper proposes a method to establish an optimal microgrid by introducing solar power, wind power, and energy storage device to Chujado Island, which is supplied with electric power through a diesel generator. The economical optimum capacity of each distributed power source is calculated by using HOMER (Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources) program and the proposed microgrid is validated by using PSCAD/EMTDC (Power Systems Computer Aided Design/ Electromagnetic Transients including DC) program which can analyze system stability.

현재 국내 소규모 섬들은 주로 디젤발전기를 이용하여 전력을 공급하고 있다. 그러나 디젤발전기는 부하변동에 대한 속응성이 느리기 때문에 계통을 불안정하게 할 수 있고, 화석연료 사용에 의한 탄소가스 배출로 환경문제를 야기한다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 본 논문에서는 주전원을 디젤발전기를 통하여 전력을 공급받고 있는 추자도에 태양광발전, 풍력발전, 에너지저장장치를 도입하여 최적의 마이크로그리드를 구축하는 방안을 제안한다. 이때 각 분산형 전원의 경제적 최적용량은 HOMER(Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources) 프로그램을 이용하여 산정하였고, 이를 계통의 안정성을 분석할 수 있는 PSCAD/EMTDC(Power Systems Computer Aided Design/ Electromagnetic Transients including DC) 프로그램을 활용하여 제안한 마이크로그리드의 타당성을 입증한다.

Keywords

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Fig. 1. Chujado Island Microgrid. 그림 1. 추자도 마이크로그리드

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Fig. 2. Weibull distribution in Chujado Island. 그림 2. 추자도 풍속 와이블 분포

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Fig. 3. Power curve of the Enercon E-82. 그림 3. Enercon E-82 출력 곡선

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Fig. 4. Daily Radiation and Clearness Index in ChujadoIsland. 그림 4. 추자도 일사량 및 청명도

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Fig. 5. Chujado Island Power Load in 2016. 그림 5. 2016년도 추자도 전력부하

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Fig. 6. Chujado Island Microgrid Modelling using PSCAD/EMTDC 그림 6. PSCAD/EMTDC를 활용한 추자도 마이크로그리드 모델링

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Fig. 7. Inverter Power Source for Wind Turbine and PV. 그림 7. 풍력과 태양광 발전을 위한 인버터 발전원

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Fig. 8. Diesel Generator Modelling. 그림 8. 디젤발전기 모델링

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Fig. 9. Energy Storage System Modelling. 그림 9. 에너지저장장치 모델링

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Fig. 10. Analysis of Chujado Island Microgrid(HOMER) using PSCAD/EMTDC program. 그림 10. PSCAD/EMTDC를 이용한 추자도 마이크로그리드 (HOMER) 계통분석

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Fig. 11. Frequency and voltage of Chujado Island Microgrid (HOMER) using PSCAD/EMTDC program. 그림 11. PSCAD/EMTDC를 이용한 추자도 마이크로그리드 (HOMER) 주파수 및 전압

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Fig. 12. Analysis of Chujado Island Microgrid(ESS PCS 4MW) using PSCAD/EMTDC program. 그림 12. PSCAD/EMTDC를 이용한 추자도 마이크로그리드 (ESS PCS 4MW) 계통분석

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Fig. 13. Frequency and voltage of Chujado Island Microgrid (HOMER) using PSCAD/EMTDC program. 그림 13. PSCAD/EMTDC를 이용한 추자도 마이크로그리드 (HOMER) 주파수 및 전압

Table 1. MaxㆍMinㆍAvg Load of Chujado Island in 2016. 표 1. 2016년도 추자도 최대ㆍ최소ㆍ평균 부하

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Table 2. Cost of Chujado Island Microgrid. 표 2. 추자도 마이크로그리드 비용

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References

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