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논문 기본 정보

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학위논문
저자정보

정민지 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수
김래현
발행연도
2015
저작권
서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

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신재생에너지를 포함한 하이브리드 발전시스템의 경제성을 분석할 수 있는 HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable) 프로그램을 이용하여 독립적인 에너지그리드 시스템 최적화 설계를 수행하였다. 이 프로그램은 발전시스템에 필요한 디젤, 연료전지, 풍력, 태양광 및 배터리 등을 쉽게 적용 할 수 있으며, 다양한 범위의 발전 용량 및 다양한 변수들을 고려하여 최적의 발전시스템을 설계하고 그 경제성을 분석할 수 있다. 본 연구에서는 도서지역인 울릉도에서 열병합발전 이용한 지역난방과 신재생에너지원의 이용을 극대화하면서 안정적이고 경제적인 에너지시스템을 최적화 설계하고, 이에 대한 실제 적용 가능성을 시뮬레이션 통해 고찰하였다. 에너지저장장치(ESS)를 추가하여 에너지 자급자족이 가능한 친환경적이고 경제적인 에너지시스템을 설계하고, 최적의 발전 용량을 계산하였고 독립적인 신재생에너지 발전시스템의 적용 가능성을 확인하였다. 또한 열과 전기를 따로 생산하여 공급하던 에너지 시스템에 열과 전기를 동시에 생산하는 열병합발전(CHP)을 적용시켜보아 그 타당성을 검토하였다. 또한 예측할 수 없는 변수인 풍속이나 발전시스템 비용에 많은 부분을 차지하는 배터리단가, 태양광모듈 단가 등의 영향에 따른 민감도 분석을 수행하였다.
디젤발전 중심으로 운영되던 기존의 울릉도 전력공급 체계를 태양광, 풍력, 에너지저장장치(ESS)로 대체함으로써 에너지 자급자족을 이룰 수 있음을 확인하였다. 이러한 에너지공급시스템에서 전력수요의 93%를 풍력발전으로 공급하고, 7%를 태양광발전으로 공급하는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 울릉도의 독립적인 신재생에너지 발전시스템은 기존의 디젤발전시스템과 비교하여 연 평균 267억원의 비용절감, 신재생에너지 이용을 통한 에너지 소비절감, CO2 배출 절감으로 인한 친환경적, 경제적 효과를 동시에 가져 올 것으로 기대된다.

목차

I. 서 론 1
1 연구필요성 1
2 연구 목적 2
II. 이론적 고찰 3
1 마이크로그리드 개요 3
1.1 마이크로그리드 개념 3
1.2 마이크로그리드 시스템 4
2 국·내외 사례분석 5
2.1 국외 사례 5
2.2 국내 사례 6
3 마이크로그리드 분석 프로그램 8
3.1 RETScreen 8
3.2 HOMER 9
3.3 EnergyPLAN 9
III. 도서지역 에너지시스템 시뮬레이션 10
1 HOMER 이론 10
1.1 HOMER의 경제성 분석 모델 10
1.2 HOMER 발전시스템 이론 14
2 시뮬레이션 지역 선정 19
2.1 울릉도 일반 현황 19
2.2 울릉도 발전 설비 현황 20
3 시뮬레이션 지역 자원 분석 21
3.1 일사량 분석 21
3.2 풍속 분석 23
3.3 부하량 분석 25
3.4 외기온도 분석 27
4 시뮬레이션 입력 변수 28
4.1 시스템 제한조건 28
4.2 시스템 구성요소 비용 29
IV. 시뮬레이션 결과 및 고찰 30
1 운전 시뮬레이션 실행 계획 30
1.1 시뮬레이션 계획 30
1.2 시스템 구성 31
2 운전 시뮬레이션 결과 33
2.1 시뮬레이션 결과 33
2.2 경제성 분석 36
2.3 열병합발전(CHP)적용 40
2.4 민감도 분석 42
3 동절기와 하절기의 운전 비교 46
V. 결론 49

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