마이크로그리드는 근처의 태양열, 풍력 또는 기타 재생 가능 에너지에 의존하여 안정적인 친환경 전력을 공급하는 소규모 네트워크입니다. 상황에 따라 화석 연료로 전력을 공급할 수도 있습니다. 마이크로그리드는 '아일랜드 모드'라고 하는 메인 그리드와 독립적으로 작동하거나 동일한 전압으로 메인 그리드에 연결하여 피크 시간대에 메인 그리드에서 전력을 가져오고 사용량이 적은 시간대에 잉여 전력을 다시 메인 그리드로 보낼 수 있습니다. 전원 그리드가 전환되더라도 가용성에는 영향을 미치지 않습니다. 배터리 스토리지를 추가하면 광역 전력망에 장애가 발생했을 때 마이크로그리드를 격리하여 '섬 모드'로 독립적으로 운영할 수 있습니다. 마이크로그리드는 중요 시설의 효율성을 높일 수 있는 잠재력으로 인해 최근 몇 년 동안 탄력을 받고 있습니다. 이러한 시설에는 폐수 처리장, 식수 시스템, 의료 시설 등이 포함됩니다.
"마이크로그리드"는 기존의 "대형 그리드"와 대비되는 개념입니다. 첨단 제어 기술과 전력 전자 장치를 사용하여 분산 에너지를 부하 및 에너지 저장 장치와 연결하여 소형의 완전한 그리드를 형성합니다. 이 "미니어처" 전력망은 발전, 송전 및 변압에서 최종 사용자에 이르는 완전한 전력 시스템입니다. 완전한 기능을 갖춘 로컬 성능 소스 네트워크를 형성 할 수있을뿐만 아니라 송배전 시스템을 방해하지 않는 방식으로 "단독 실행"할 수도 있습니다. 또한 공통 연결 지점을 통해 도시 전력망에 연결할 수 있습니다. 마이크로 그리드의 전원 공급 기능이 부족하면 대형 전력망에서 부족분을 보충하고 발전량이 많으면 초과 전력을 대형 전력망으로 다시 공급할 수 있습니다. 필요한 경우 두 모드를 전환하여 마이크로 그리드와 대형 그리드의 안전하고 안정적인 작동을 완벽하게 유지할 수 있습니다.
C의 생략 섬 모드
분산형 재생 에너지 기술
낙도, 외딴 지역, 인구 밀도가 높은 건물, 커뮤니티, 공장에서 이러한 분산형 에너지 애플리케이션을 점점 더 많이 보게 될 것입니다. 예를 들어, 분산형 태양광, 풍력, 디젤 발전기로 구성된 마이크로그리드는 외딴 섬의 어부들이 필요로 하는 모든 에너지를 충족할 수 있습니다. 예를 들어, 열병합발전과 분산형 재생 에너지 기술을 도시 커뮤니티 마이크로그리드 시스템에 통합하여 주민과 기업에 현지에서 생산되고 비용 효율적인 전기, 온수 및 냉방 서비스를 제공할 수 있습니다. 이는 더 이상 도시 전력망의 중앙 집중식 전력 공급 모델에 국한되지 않는 마이크로그리드 기술 덕분입니다. 또한 도시 전력망의 범위를 벗어난 외딴 섬, 시골 지역, 특수한 요구 사항을 충족하는 곳에도 구축할 수 있습니다. 분산형 에너지 공급 시스템은 개인의 필요에 따라 사용자 측에 가깝게 설치할 수 있습니다.
다양한 분산 에너지원을 통합하는 "마이크로그리드" 기술은 광범위한 개발 공간과 적용 시나리오를 가지고 있습니다. 완전한 마이크로그리드 시스템에서 분산 에너지는 전원 공급의 주체이며, 다양한 유형의 에너지가 서로 협력하고 보완할 수 있습니다. 전력 측면에서 시스템은 전력 부하를 모니터링하고 제어합니다. 제어 시스템 측면에서 마이크로 그리드는 높은 수준의 자율성을 달성하기 위해 내부 스케줄링과 외부 통신이 필요합니다. 냉방, 열 및 전기 저장은 마이크로그리드를 안전하고 유연하게 만듭니다. 마이크로그리드는 대형 그리드에 연결되는지 여부에 따라 독립형과 계통연계형으로 나눌 수 있습니다. 독립형 마이크로그리드의 적용 시나리오에는 도서 및 외딴 지역의 전력 문제 해결이 포함되며, 계통연계형 마이크로그리드는 사용자의 에너지 공급 안전성을 보장하고 네트워크 운영을 통해 전체 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있습니다.
마이크로그리드의 디젤 발전기
먼 거리로 인해 외딴 지역 사회는 이웃과 분리되어 있으며, 많은 사람들이 스위치를 켜면 당연하게 여기는 에너지 시스템도 마찬가지입니다. 외딴 지역 사회는 천연가스 인프라나 전력망에 연결되어 있지 않기 때문에 집과 건물을 난방하고 소규모 마이크로그리드에 전력을 공급하기 위해 석유에서 추출한 디젤을 연소하여 자체적으로 에너지를 생산해야 합니다. 다른 전력 시스템과 마찬가지로 마이크로그리드의 안정적인 운영을 위해서는 매일 매 순간 전력 수요와 공급이 정확히 일치해야 합니다. 이러한 균형을 맞추기 위해 마이크로그리드는 소량의 에너지(보통 디젤 엔진 한 대)에만 의존합니다. 반면, 대규모 그리드는 탄력성이 뛰어나 갑작스러운 수요 급증이나 예기치 않은 전력 손실을 더 잘 관리할 수 있습니다.
24시간 시스템 안정성을 유지하는 것은 모든 전력 시스템 운영자에게 최우선 과제입니다. 디젤 및 수력 발전과 같은 연속(또는 비간헐적) 에너지원은 24시간 내내 에너지를 공급합니다. 반면 풍력이나 태양광과 같은 간헐적인 에너지원은 가변적인 출력을 제공하므로 마이크로그리드의 그리드 운영을 여러 가지 면에서 복잡하게 만듭니다. 그럼에도 불구하고 재생 에너지를 외딴 지역 사회에 통합하여 하이브리드 마이크로그리드를 구축한 성공적인 사례가 많이 있으며, 이러한 프로젝트가 운영 비용, 탄소 오염, 수입 디젤 연료에 대한 의존도를 줄이는 것으로 입증되면서 그 목록은 계속 늘어나고 있습니다.
디젤 발전기를 백업 전원으로 사용하는 것은 재생 에너지로 구동되는 마이크로그리드에 좋은 옵션이 될 수 있습니다. 마이크로그리드의 안정성을 향상시키거나 서비스 수준을 개선하려는 경우 디젤 발전기는 효과적인 솔루션이 될 수 있습니다. 디젤 엔진은 검증된 기술을 보유하고 있으며 높은 수준의 신뢰성을 제공할 수 있습니다. 또한 마이크로그리드에서 전력을 위한 백업 소스를 제공할 수도 있습니다. 백업 전력을 제공하는 것 외에도 디젤 엔진을 함께 연결하여 전력을 동기화할 수 있는 부하 분산 시스템을 만들 수 있습니다.
재생 에너지가 마이크로그리드에 스며들다
하이브리드 마이크로그리드에서 재생 가능 에너지원의 에너지 양을 보급 수준이라고 합니다. 한 번에 사용할 수 있는 에너지 자원은 매우 다양하기 때문에 다양한 에너지원을 갖춘 대규모 그리드 시스템은 대량의 간헐적 재생 에너지를 처리할 수 있습니다(80~100%). 반면, 저장 장치가 없는 원격 마이크로그리드에서 간헐적 재생 에너지 보급에 대한 현재 기술적 한계는 약 20~30%입니다.
하이브리드 마이크로그리드는 사용 가능한 에너지의 양이 적습니다. 간헐적인 재생 에너지는 일정하게 생산되지 않기 때문에 디젤 발전기는 주어진 시간에 사용할 수 있는 재생 에너지의 양에 따라 전력 출력을 늘리거나 줄여야 합니다. (기억하세요: 공급은 항상 수요와 정확히 일치해야 합니다.) 오래된 디젤 발전기는 저속에서 매우 비효율적으로 작동하는 경향이 있으므로 잦은 업/다운 램프는 수명을 단축하고 재생 에너지를 사용하는 마이크로그리드 운영의 비용 절감 효과를 떨어뜨립니다.
솔루션
다행히도 이러한 문제를 완화할 수 있는 최신 기술이 있습니다. 구형 디젤 장비를 교체할 때 고려해야 할 유망한 기술 중 하나는 가변 속도 발전기(VSG)입니다. VSG는 기존 발전기보다 훨씬 낮은 비율로 효율적으로 전기를 생산하므로 재생 에너지로 보충할 때 디젤 소비량이 적습니다. 또한 VSG를 사용하면 재생 에너지 보급률을 최대 수준으로 높일 수 있습니다.
간헐적 재생 에너지를 보완하고 대부분의 사람들에게 친숙한 또 다른 기술은 배터리 저장 장치입니다. 풍력 또는 태양광 발전과 함께 사용하면 배터리를 사용하면 시간별 또는 일별 에너지 생산량의 편차를 완화하여 태양이 비추지 않거나 바람이 불지 않을 때에도 전기가 계속 흐르도록 할 수 있습니다. 하지만 배터리는 일조량이 적은 북극의 긴 겨울과 같이 계절에 따른 전력 공급 변화에 대처할 수 있을 만큼 충분한 전력을 저장할 수 없습니다.
마이크로그리드에서 더 많은 재생 에너지의 역할도 중요합니다. 사람들이 요리를 하고, 가전제품을 가동하고, 전기 히터를 사용하는 등 하루 종일 에너지 수요가 변동하면 수요와 공급을 맞추기가 더 어려워집니다. 에너지 효율을 통해 전체 수요를 줄이고 스마트 그리드 기술을 통해 하루 종일 수요를 보다 일정하게 만들면 마이크로 그리드를 더 쉽게 운영할 수 있습니다.
