KR101682860B1 - Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same - Google Patents
Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101682860B1 KR101682860B1 KR1020160083238A KR20160083238A KR101682860B1 KR 101682860 B1 KR101682860 B1 KR 101682860B1 KR 1020160083238 A KR1020160083238 A KR 1020160083238A KR 20160083238 A KR20160083238 A KR 20160083238A KR 101682860 B1 KR101682860 B1 KR 101682860B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- renewable energy
- unit
- energy grid
- power generation
- calculating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 52
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 35
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 11
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 230000034964 establishment of cell polarity Effects 0.000 claims description 3
- 208000014048 linear lichen planus Diseases 0.000 claims 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
Description
본 발명은 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하고, 이를 반영한 신재생에너지 그리드의 최적화 계산을 수행하여, 최적의 기기 조합과 용량변화에 따른 최적의 설계조건을 제공하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method of optimizing a renewable energy grid and a computer-readable recording medium on which a program for executing the method is recorded. More particularly, Optimized design method of new and renewable energy grid that calculates optimal conditions of associated independent operating variables and optimizes calculation of new and renewable energy grid to provide optimal design conditions according to optimum equipment combination and capacity change Readable recording medium on which a program for executing the method is recorded.
산업발전과 더불어 에너지 수요가 증가하면서 이산화탄소 배출이 증가하고 있고, 이로 인한 지구 온난화 등 환경문제를 최소화하기 위한 노력과 규제가 선진국을 중심으로 활발히 연구되고 있다. 기존의 화석연료를 이용한 에너지 생산을 대체하고 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 신재생에너지설비의 사용이 점차 증가하는 추세이다. With the development of industry, along with the increase of energy demand, carbon dioxide emissions are increasing. Efforts and regulations for minimizing environmental problems such as global warming are being actively researched centered on developed countries. Renewable energy facilities are increasingly being used to replace existing fossil fuel-based energy production and to reduce carbon dioxide emissions.
신재생에너지는 신에너지와 재생에너지를 모두 포함하는 것이다. 신에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소·산소 등의 화학 반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지로서, 수소에너지, 연료전지가 대표적인 것이다. 이에 반해 재생에너지는 햇빛·물·지열(地熱)·강수(降水)·생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서, 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 폐기물에너지 등이 있다New and renewable energy includes both renewable and renewable energy. New energy is energy that uses electricity or heat through conversion of existing fossil fuel or chemical reaction such as hydrogen and oxygen, and hydrogen energy and fuel cell are representative. Renewable energy, on the other hand, is the energy that transforms and utilizes renewable energy, including sunlight, water, geothermal, precipitation, and bio-organisms, and is used as energy for solar energy, wind power, hydro, marine, geothermal, , Waste energy, etc.
신재생에너지 그리드를 이용하여 에너지 절약과 이산화탄소 배출량을 최대한 줄이고 주어진 부하특성에 가장 적합한 신재생에너지 공급시스템을 구성하기 위해서는 각 설비용량에 따른 에너지 생산량과 초기투자비용 및 운전비용에 따른 경제성 분석을 포함한 최적의 설비용량 설계조건이 요구된다. In order to reduce the energy saving and CO2 emission as much as possible by using the renewable energy grid and to construct a renewable energy supply system that best suits the given load characteristics, it is necessary to analyze the energy production, initial investment cost, Optimum facility capacity design conditions are required.
그러나 종래의 에너지 분석 프로그램은 입력된 각각의 조건에 대하여 개별적인 분석만이 이뤄질 뿐, 최적의 발전량 및 경제성을 만족시키는 최적의 설계조건을 찾아주지는 못했다. 따라서 주어진 설비에 대한 최적의 설비용량 설계조건을 산출해주는 에너지 최적설계 프로그램의 개발이 절실히 요구된다.However, in the conventional energy analysis program, only individual analysis is performed for each input condition, and optimum design conditions satisfying optimum power generation and economical efficiency are not found. Therefore, it is urgently required to develop an energy optimal design program that calculates optimum facility capacity design conditions for a given facility.
한편 신재생에너지 그리드를 이루는 각각의 단위기기는 설치 조건에 따라 발전량이 달라진다. 특히 태양광 발전시스템의 경우, 태양광 패널이 설치되는 방향각과 경사각에 따라 산출되는 발전량이 크게 차이가 발생한다. On the other hand, each unit of the renewable energy grid has different power generation depending on installation conditions. Particularly, in the case of the photovoltaic power generation system, there is a great difference in the amount of generated power according to the direction angle and the inclination angle at which the solar panel is installed.
그러나 종래에는 이러한 단위기기의 설치와 관련된 최적 조건을 에너지 분석 프로그램에 반영하지 않고, 개별 단위기기의 효율만을 고려하여 발전량을 산출하였다. 따라서 에너지 분석 프로그램을 통한 분석시 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하여 반영할 필요가 있다.However, in the past, the optimal conditions related to the installation of such unit devices were not reflected in the energy analysis program, but the power generation amount was calculated only considering the efficiency of individual unit devices. Therefore, it is necessary to calculate and reflect the optimum condition of the independent operating parameters related to the installation per unit when analyzing through the energy analysis program.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로서, 신재생에너지 그리드에 대한 최적의 설비용량 설계조건을 산출해주는 최적 설계방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an optimal design method for calculating an optimum facility capacity design condition for a renewable energy grid.
또한 본 발명은 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하고, 이를 신재생에너지 그리드의 최적화 계산에 반영하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention aims to calculate the optimum condition of the independent operating parameters related to the installation of each unit to allow the unit to calculate the maximum power generation amount, and to reflect this in the optimization calculation of the renewable energy grid.
본 발명은 신재생에너지 그리드 최적설계시스템을 이용한 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법에 있어서, 상기 신재생에너지 그리드는 태양광 발전시스템, 풍력 발전기, 디젤엔진발전기, 배터리 등으로 이뤄지는 하나이상의 단위기기의 조합으로 이뤄지며,The present invention relates to a method of optimizing a renewable energy grid using a renewable energy grid optimum design system, wherein the renewable energy grid comprises at least one unit device consisting of a solar power generation system, a wind power generator, a diesel engine generator, Combined,
설계하고자 하는 상기 신재생에너지 그리드의 발전량 계산을 위해 요구되는 자료를 입력하는 자료입력단계; 상기 입력된 자료를 기초로 하여 상기 단위기기의 발전량을 계산하는 단위기기 발전량 계산단계; 상기 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하는 독립운전변수 최적조건 계산단계; 상기 자료입력단계에서 입력된 자료와 상기 독립운전변수 최적조건 계산단계에서 계산된 독립운전변수의 값을 기초로 하여 단위기기의 발전량을 계산하는 케이스 계산단계; 최적설계를 위해 최적화 계산단계에 적용할 목적함수를 선택하는 목적함수 선택단계; 상기 선택된 목적함수를 만족하는 최적의 단위기기의 조건을 산출하는 최적화 계산단계; 상기 최적화 계산단계에서 산출된 결과를 출력하는 결과 출력단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법을 제공한다.A data input step of inputting data required for calculating a power generation amount of the renewable energy grid to be designed; A unit power generation amount calculation step of calculating a power generation amount of the unit device based on the input data; Calculating an optimum condition of an independent operation variable related to installation of each unit to allow the unit to calculate a maximum power generation amount; A case calculation step of calculating a power generation amount of the unit device based on the data input in the data input step and the value of the independent operation variable calculated in the optimum operation parameter calculation step; An objective function selection step of selecting an objective function to be applied to the optimization calculation step for optimum design; An optimization calculation step of calculating a condition of an optimum unit satisfying the selected objective function; And a result output step of outputting a result calculated in the optimization calculation step.
또한 본 발명은 상기 자료입력단계에서 입력되는 자료는, 상기 신재생에너지 그리드를 설치할 지역의 기후데이터 및 설치면적을 포함하는 지리정보; 상기 신재생에너지 그리드를 이루는 단위기기의 종류 및 모델을 포함하는 기기정보; 상기 신재생에너지 그리드를 설치할 지역의 전기사용 부하량을 포함하는 부하정보;를 포함할 수 있다.Further, the present invention is characterized in that the data inputted in the data input step includes geographical information including climate data and installation area of the area where the renewable energy grid is installed; Device information including a type and a model of the unit devices constituting the renewable energy grid; And load information including the electricity usage load of the area where the renewable energy grid is to be installed.
또한 본 발명은 상기 최적의 단위기기의 조건은 단위기기의 종류 및 용량일 수 있다.In the present invention, the optimum condition of the unit device may be the type and the capacity of the unit device.
또한 본 발명은 상기 단위기기 발전량 계산단계는 요구되는 부하를 고려하여 선정된 단위기기의 용량 및 수량에 대해 계산이 수행될 수 있다.Further, in the present invention, the unit power generation amount calculation step may be performed on the selected capacity and quantity of the unit devices in consideration of the required load.
또한 본 발명은 상기 단위기기의 조합 중 태양광 발전시스템에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.In the present invention, the power generation amount calculation for the solar power generation system among the combinations of the unit devices can be calculated by the following equation (1).
수학식 1
여기서,here,
또한 본 발명은 상기 단위기기의 조합 중 풍력 발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 2에 의해 계산 될 수 있다.Further, in the present invention, the power generation amount for the wind turbine during the combination of the unit devices can be calculated by the following equation (2).
수학식 2Equation 2
또한 본 발명은 상기 단위기기의 조합 중 디젤엔진발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 3에 의해 계산될 수 있다.Further, in the present invention, the power generation amount calculation for the diesel engine generator among the combinations of the unit devices can be calculated by the following equation (3).
수학식 3Equation 3
`
또한 본 발명은 상기 단위기기의 조합 중 배터리에 대한 충전 또는 방전 전력량 계산은 아래의 수학식 4 내지 수학식 6에 의해 계산될 수 있다.Further, in the present invention, the charging or discharging power amount calculation for the battery among the combinations of the unit devices can be calculated by the following equations (4) to (6).
수학식 4Equation 4
수학식 5Equation 5
수학식 6Equation 6
또한 본 발명은 상기 독립운전변수의 최적조건 계산단계에서 태양광 패널의 방향각과 경사각 및 풍력 발전기의 용량이 결정될 수 있다.Further, in the present invention, the direction angle, the inclination angle and the capacity of the wind turbine of the solar panel can be determined in the optimum condition calculation step of the independent operation variable.
또한 본 발명은 상기 목적함수 선택단계는 초기투자비에 대한 최대 전력생산량, 전력생산 목표량에 소요되는 최소 투자비용, 투자비용 회수기간 최소화 중에서 목적함수를 선택할 수 있다.Also, in the present invention, the objective function selection step may select an objective function among the maximum power generation amount for the initial investment cost, the minimum investment cost for the power production target amount, and the minimization of the investment cost recovery period.
또한 본 발명은 상기 투자비용 회수기간 최소화는 생산전력을 자체 소비하고 잉여전력이 발생할 경우 방치하는 경우와, 외부에 판매하는 경우로 구분하여 투자비용회수기간을 산출할 수 있다.In the present invention, the investment cost recovery period can be calculated by dividing the production cost into the self-consumed production cost, the surplus power when the surplus power is generated, and the sales cost to the outside.
또한 본 발명은 상기 투자비용 회수기간의 계산은 아래의 수학식 7에 의해 계산될 수 있으며 수익율을 기준으로 수학식 8에 의해 계산될 수 있는 순현가치를 통해 투자비용의 경제성을 평가할 수 있다.In the present invention, the calculation of the investment cost recovery period can be calculated by Equation (7) below, and the economical efficiency of the investment cost can be evaluated through the net present value calculated by Equation (8) based on the profit rate.
수학식 7Equation 7
수학식 8Equation 8
또한 본 발명은 비선형 문제에서는 GRP 비선형 방법을 사용하고, 선형 문제에 대해서는 LP Simplex 방법을 사용하여 아래의 수학식 9에 의해 계산될 수 있다.The present invention can also be calculated by the following equation (9) using the GRP nonlinear method for nonlinear problems and LP Simplex method for linear problems.
수학식 9Equation 9
x : 최적화 목적함수의 종속변수x: dependent variable of optimization objective function
또한 본 발명에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 것을 특징으로 한다.A computer-readable recording medium according to the present invention is characterized in that a program for performing an optimum design method of a renewable energy grid is recorded.
본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법은 최적의 단위기기의 조건을 산출하는 최적화 계산을 수행하여 최적의 기기 조합 및 용량 조건을 산출하는 효과가 있다.The optimum design method of the renewable energy grid according to the present invention has an effect of calculating optimal combination of equipment and capacity conditions by performing optimization calculation for calculating optimum unit equipment conditions.
또한 본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법은 신재생에너지 그리드에 대한 최적의 기기용량 설계를 제공하여 최적 조건을 산출하는데 소요되는 비용과 시간을 절약하는 효과가 있다.In addition, the optimum design method of the renewable energy grid according to the present invention provides an optimum capacity design for the renewable energy grid, thereby saving the cost and time required for calculating the optimal conditions.
또한 본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법은 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하고, 이를 신재생에너지 그리드의 최적화 계산에 반영하여, 단위기기의 발전효율을 증가시키는 효과가 있다.In addition, the optimum design method of the renewable energy grid according to the present invention calculates the optimum condition of the independent operating parameters related to the installation of each unit to allow the unit to calculate the maximum power generation amount, and reflects this in the optimization calculation of the renewable energy grid Thereby increasing the power generation efficiency of the unit device.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자료입력단계에서 지역을 선택하는 화면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자료입력단계에서 부하입력 결과화면이다.1 is a flowchart of an optimum design method of a renewable energy grid according to the present invention.
2 is a screen for selecting a region in the data input step according to the present invention.
3 is a load input result screen in the data input step according to the present invention.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the techniques described herein are not intended to be limited to any particular embodiment, but rather include various modifications, equivalents, and / or alternatives of the embodiments of this document. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for similar components.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.In addition, the terms "first," "second," and the like used in the present document can be used to denote various components in any order and / or importance and to distinguish one component from another But is not limited to those components. For example, 'first part' and 'second part' may represent different parts, regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, the first component can be named as the second component, and similarly the second component can also be named as the first component.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the other embodiments. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. The general predefined terms used in this document may be interpreted in the same or similar sense as the contextual meanings of the related art and, unless expressly defined in this document, include ideally or excessively formal meanings . In some cases, even the terms defined in this document can not be construed as excluding the embodiments of this document.
본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법의 흐름도이다.The optimal design method of the renewable energy grid according to the present invention will be described in detail. 1 is a flowchart of an optimum design method of a renewable energy grid according to the present invention.
본 발명에 따른 신재생에너지 그리드는 태양광 발전시스템, 풍력 발전시스템, 디젤엔진발전기, 배터리 등 다양한 단위기기를 포함할 수 있다. 신재생에너지 그리드가 설치되는 지역의 기후 특성 및 전기 부하를 고려하여 단위기기의 종류를 선정할 수 있다.The renewable energy grid according to the present invention may include various unit devices such as a solar power generation system, a wind power generation system, a diesel engine generator, and a battery. The type of unit can be selected in consideration of the climate characteristics and electric load of the area where the renewable energy grid is installed.
태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성된다. 태양전지(太陽電池 : Solar Cell, Solar Battery)는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 PN접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다. 금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 PN접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘 광전지가 있다. The photovoltaic system consists of a solar cell module, a battery, and a power converter. A solar cell (solar cell, solar battery) is a photovoltaic cell that is designed to convert solar energy into electric energy. When a light is irradiated on the contact surface of a metal and a semiconductor or a PN junction of a semiconductor, Power is generated. Selenium photovoltaic cells and sulfurous copper photovoltaic cells have been used to make contact with metals and semiconductors. Silicon photovoltaic cells, which are used as solar cells, include semiconductor PN junctions.
풍력 발전기는 바람이 가진 운동에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 기기로서, 크게 풍력 발전기시스템과 풍력발전기를 제어하는 제어시스템으로 나누어진다. 풍력발전기 구조는 바람이 가지는 에너지를 회전력으로 변환시키는 블레이드(blade), 블레이드를 연결하는 허브(hub), 회전력을 증속기에 전달하는 주축(main shaft), 저회전 고토크의 회전을 고회전 저토크의 회전으로 변환하는 증속기(gearbox), 회전력을 전력으로 바꾸는 발전기(generator), 풍력발전기를 지지하는 타워(tower), 블레이드의 피치각을 조절하는 피치 시스템(pitch system), 너셀을 바람이 부는 방향으로 일치시키는 요 시스템(yaw system) 그리고 풍력발전기를 제어하는 제어/모니터링 시스템으로 이루어져 있다.A wind turbine generator is a device that generates kinetic energy by converting kinetic energy of the wind and is divided into a wind turbine generator system and a control system that controls the wind turbine generator. The wind turbine structure is composed of a blade that converts the energy of the wind into rotational force, a hub that connects the blade, a main shaft that transmits torque to the accelerator, and a low rotation high torque A gearbox that converts rotation into power, a generator that converts rotational force into electric power, a tower that supports the wind turbine generator, a pitch system that adjusts the pitch angle of the blade, a direction in which the nacelle winds And a control / monitoring system to control the wind turbine.
디젤엔진발전기는 중유와 같은 액체연료나 천연가스를 공급연료로 하여 구동되는 디젤엔진에 주로 교류발전기를 연결하여 전기에너지를 생성하는 기기이다. 전력계통을 통해 공급되는 전기에너지의 대체수단 또는 비상시 전력을 공급을 위한 수단으로 주로 사용되며 섬지역과 같이 전력계통이 연결되지 않은 지역에서 주로 전력공급을 위해 사용되는 분산전원기기이다. 특히 독립형 마이크로 그리드의 구성시 신재생에너지 기기의 출력변동에 비해 안정적인 출력을 생산함으로서 그리드내 기저부하의 전력을 공급하는데 주로 사용되고 있다A diesel engine generator is a device that generates electric energy by connecting an alternator to a diesel engine driven by liquid fuel such as heavy oil or natural gas as a fuel. It is mainly used as an alternative means of supplying electric power through the electric power system or as a means for supplying electric power in emergency, and it is a distributed electric power equipment mainly used for electric power supply in an area where the electric power system is not connected, such as an island area. In particular, the stand-alone micro-grid is used to supply power under the base of the grid by producing a stable output compared to the output fluctuation of new and renewable energy devices
배터리는 화학반응에 의한 전위차로 전기에너지를 만들어 내는 방전기능을 하며, 알칼리, 수은, 리듐 등 충전이 불가능한 1차전지와 방전 후 전기에너지를 다시 화학적 에너지로 변환하여 대용량의 전기에너지를 화학적 형태로 저장이 가능한 납축전지, 리튬이온 이차전지 등의 2차 전지가 있다. The battery has a discharge function that produces electric energy by a potential difference by a chemical reaction, and a primary battery which can not be charged with alkaline, mercury, and lithium, and a secondary battery that converts electrical energy into chemical energy again after discharge, A lead acid battery capable of being stored, and a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
태양광과 풍력에너지와 같은 신재생에너지 기기는 출력변동이 심하고 자연환경에 따라 수동적으로 생산되므로 생산된 전기에너지를 저장하여 사용자가 필요한 시점에 적절히 사용할 수 있는 수단이 되는 기기이다. Renewable energy equipment such as solar and wind energy is a device that can store the generated electric energy and use it appropriately when necessary because the output fluctuates greatly and is produced passively according to natural environment.
최근 대규모 배터리 저장장치를 활용하여 계통의 주파수 안정을 위한 용도로 사용이 확대되고 있고, 태양광 및 풍력에너지 등의 신재생에너지 기기의 에너지저장장치로 용도가 확대되고 있다.Recently, the use of a large-scale battery storage device has been expanded to be used for stabilizing the frequency of a system, and the application of the device has been expanding as an energy storage device for renewable energy devices such as solar and wind energy.
본 발명에 따른 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법은 자료입력단계, 단위기기 발전량 계산단계, 독립운전변수 최적조건 계산단계, 케이스 계산단계, 목적함수 선택단계, 최적화 계산단계, 결과 출력단계를 포함한다.The optimum design method of a renewable energy grid according to the present invention includes a data input step, a unit power generation amount calculation step, an independent operation variable optimum condition calculation step, a case calculation step, an objective function selection step, an optimization calculation step, and a result output step .
자료입력단계는 신재생에너지 그리드의 발전량 계산을 위해 요구되는 자료를 입력하는 단계이다. 입력자료는 지리정보, 기기정보, 부하정보를 포함한다. The data input stage is the step of inputting the data required for the generation of renewable energy grid. Input data includes geographic information, device information, and load information.
지리정보는 신재생에너지 그리드를 설치할 지역의 기후데이터 및 설치면적과 같이, 지역적 특성을 반영하는 정보이다. 단위기기에 대한 정확한 발전량을 계산하기 위해서는 지역의 기후, 지질 및 토양 특성 등이 요구된다.Geographic information is information that reflects regional characteristics, such as climate data and footprint of the area in which the renewable energy grid will be installed. The local climate, geology and soil characteristics are required to calculate the exact amount of electricity generated for each unit.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자료입력단계에서 지역을 선택하는 화면이다.2 is a screen for selecting a region in a data input step according to an embodiment of the present invention.
기기정보는 신재생에너지 그리드를 이루는 단위기기의 종류 및 모델을 포함한다.The equipment information includes the types and models of units that make up the renewable energy grid.
단위기기의 종류와 함께 기기의 모델도 결정된다. 단위기기의 종류 및 모델이 결정되면 결과적으로 초기투자비용이 산출된다.The model of the unit is determined along with the type of unit. Once the type and model of the unit is determined, the initial investment cost is calculated.
자료입력이 완료되면, 입력된 자료를 기초로 하여 단위기기의 발전량을 계산하는 단위기기 발전량 계산단계가 수행된다.When the data input is completed, the unit power generation amount calculation step of calculating the power generation amount of the unit device based on the input data is performed.
단위기기 발전량 계산단계는 단위기기가 설치되는 지역에서 요구되는 부하를 고려하여 선정된 단위기기의 용량 및 수량에 대해 계산이 수행된다. 이 단계에서 산출된 단위기기의 발전량은 최적화된 발전량이 아니고, 부하정보에 기초하여 사용자가 입력한 단위기기의 용량 및 수량에 대해 산출된 발전량이다.In the step of calculating unit power generation amount, the calculation is performed on the capacity and quantity of the selected unit equipment in consideration of the load required in the area where the unit equipment is installed. The power generation amount of the unit device calculated at this stage is not the optimized power generation amount but the power generation amount calculated for the capacity and the quantity of the unit device inputted by the user based on the load information.
태양광 발전시스템에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 1에 의해 계산된다.The power generation amount calculation for the photovoltaic power generation system is calculated by the following equation (1).
수학식 1
여기서,here,
풍력 발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 2에 의해 계산된다.The power generation amount for the wind power generator is calculated by the following equation (2).
수학식 2Equation 2
디젤엔진발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 3에 의해 계산된다.The power generation amount calculation for the diesel engine generator is calculated by the following equation (3).
수학식 3Equation 3
배터리에 대한 충전 또는 방전 전력량 계산은 아래의 수학식 4 내지 수학식 6에 의해 계산된다.The charging or discharging power amount calculation for the battery is calculated by the following equations (4) to (6).
수학식 4Equation 4
수학식 5Equation 5
수학식 6Equation 6
부하정보는 신재생에너지 그리드가 설치되는 지역에서 요구되는 일년 동안의 부하정보이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자료입력단계에서 부하입력 결과화면이다.The load information is load information for one year required in the area where the renewable energy grid is installed. 3 is a load input result screen in a data input step according to an embodiment of the present invention.
단위기기 발전량 계산단계가 완료되면, 독립운전변수 최적조건 계산단계가 수행된다.When the unit power generation amount calculation step is completed, the independent operation variable optimum condition calculation step is performed.
신재생에너지 그리드를 이루는 각각의 단위기기는 설치 조건에 따라 발전량이 달라진다. 태양광 발전시스템의 경우는 태양광 패널이 설치되는 방향각과 경사각이 산출되는 발전량에 크게 영향을 미친다. For each unit of the renewable energy grid, the amount of power generated depends on the installation conditions. In the case of the PV system, the direction angle and the inclination angle at which the solar panel is installed greatly affect the generated power.
한편 풍력 발전기가 설치되는 지역의 풍량이 적으면, 용량이 작은 풍력 발전기를 여러 대 설치하는 편이 용량이 큰 풍력 발전기를 한 대 설치하는 것 보다 발전효율이 높다. 즉 풍력 발전기의 경우는 설치 지역의 풍량을 고려하여 풍력 발전기의 용량을 선정하여야 한다.On the other hand, if the volume of the wind turbine generator is small, it is more efficient to install multiple wind turbine generators than to install one large wind turbine generator. In the case of wind turbines, the capacity of the wind turbine generator should be selected considering the wind volume of the installation area.
이와 같이, 독립운전변수 최적조건 계산단계에서는 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산한다.In this way, the optimum condition of the independent operating parameters related to the installation of each unit for calculating the maximum power generation amount is calculated in the step of computing the optimal operating condition of independent operating parameters.
독립운전변수 최적조건 계산단계가 완료되면, 케이스 계산단계가 수행된다.When the independent operation variable optimum condition calculation step is completed, the case calculation step is performed.
케이스 계산단계에서는 자료입력단계에서 입력된 자료와 독립운전변수 최적조건 계산단계에서 계산된 독립운전변수의 값을 기초로 하여 단위기기의 발전량을 계산한다. 케이스 계산단계에서 계산된 단위기기의 발전량은 단위기기 발전량 계산단계에서 계산된 발전량 보다는 설치효율이 높도록 최적화된 발전량이다.In the case calculation step, the power generation amount of the unit is calculated based on the data input in the data input step and the values of the independent operation variables calculated in the calculation step of the optimum operation condition of the independent operation variable. The power generation amount of the unit device calculated in the case calculation step is optimized to be higher than the power generation amount calculated in the unit device power generation amount calculation step.
케이스 계산단계가 완료되면, 목적함수 선택단계가 수행된다.When the case calculation step is completed, an objective function selection step is performed.
목적함수 선택단계에서는 최적설계를 위해 최적화 계산단계에 적용할 목적함수를 선택한다.In the objective function selection step, the objective function to be applied to the optimization calculation step is selected for the optimum design.
본 발명에 따른 목적함수 선택단계에서는 초기투자비에 대한 최대 전력생산량, 전력생산 목표량에 소요되는 최소 투자비용, 투자비용 회수기간 최소화 중에서 목적함수를 선택한다.In the objective function selection step according to the present invention, the objective function is selected from among the minimum power cost for the initial investment cost, the minimum investment cost for the power generation target amount, and the minimum cost recovery period.
투자비용 회수기간의 계산은 아래의 수학식 7 및 수학식 8에 의해 계산된다.The calculation of the investment cost payback period is calculated by the following Equation (7) and Equation (8).
수학식 7Equation 7
수학식 8Equation 8
전력시장거래제도의 개방화에 따라 전력거래 방식에 따른 경제성 분석이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 투자비용 회수기간 최소화를 목적함수로 선택할 경우, 생산전력을 자체 소비하고 잉여전력이 발생할 경우 방치하는 경우와, 외부에 판매하는 경우로 구분하여 투자비용회수기간을 산출한다.It is necessary to analyze the economic efficiency according to the electricity trading system in accordance with the liberalization of the electricity market trading system. Therefore, in the present invention, when the minimization of the investment cost recovery period is selected as the objective function, the investment cost recovery period is divided into the case of consuming the produced electric power, leaving it when the surplus electric power is generated, and selling it to the outside.
목적함수 선택단계가 완료되면, 최적화 계산단계가 수행된다.When the objective function selection step is completed, the optimization calculation step is performed.
최적화 계산단계는 선택된 목적함수를 만족하는 최적의 단위기기의 조건을 산출한다. 여기서 최적의 단위기기의 조건은 단위기기의 종류 및 용량을 의미한다. The optimization calculation step calculates the optimum condition of the unit device satisfying the selected objective function. Here, the optimum condition of the unit device means the type and the capacity of the unit device.
신재생에너지 단위기기의 종류가 많고, 다양한 제품이 시판되기 때문에 종래에는 단위기기의 기종에 대한 최적의 조합을 찾기 위해서 많은 계산이 소요되었다. 그러나 최적화 계산단계를 통해 최적의 단위기기의 종류 및 용량을 보다 정확하고 신속하게 산출하여, 발전효율을 극대화할 수 있다.Since many kinds of renewable energy unit devices are available and various products are commercially available, many calculations have conventionally been required in order to find an optimum combination of unit equipment types. However, it is possible to more accurately and quickly calculate the type and capacity of the optimum unit device through the optimization calculation step, thereby maximizing the power generation efficiency.
본 발명에 따른 최적화 계산단계는 비선형 문제에서는 GRP (Generalized Reduced Gradient) 비선형 방법을 사용하고, 선형 문제에 대해서는 Simplex LP (Linear Programming) 방법을 사용하여 아래의 수학식 9와 같이 계산된다.The optimization calculation step according to the present invention uses a generalized reduced gradient nonlinear method (GRP) for a nonlinear problem and a simplex LP (Linear Programming) method for a linear problem.
수학식 9Equation 9
x : 최적화 목적함수의 종속변수(용량, 수량 등)x: dependent variable of optimization objective function (capacity, quantity, etc.)
한편, 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지의 최적설계 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. Meanwhile, the optimum design method of the renewable energy according to the embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command which can be executed through a variety of means for processing information electronically and recorded in a storage medium.
저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be those known to those skilled in the software arts. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
삭제delete
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
Claims (14)
상기 신재생에너지 그리드는 하나이상의 단위기기의 조합으로 이뤄지며,
설계하고자 하는 상기 신재생에너지 그리드의 발전량 계산을 위해 요구되는 자료를 입력하는 자료입력단계;
상기 입력된 자료를 기초로 하여 상기 단위기기의 발전량을 계산하는 단위기기 발전량 계산단계;
상기 단위기기가 최대의 발전량을 산출하도록 하는 단위기기별 설치와 관련된 독립운전변수의 최적조건을 계산하는 독립운전변수 최적조건 계산단계;
상기 자료입력단계에서 입력된 자료와 상기 독립운전변수 최적조건 계산단계에서 계산된 독립운전변수의 값을 기초로 하여 단위기기의 발전량을 계산하는 케이스 계산단계;
최적설계를 위해 최적화 계산단계에 적용할 목적함수를 선택하는 목적함수 선택단계;
상기 선택된 목적함수를 만족하는 최적의 단위기기의 조건을 산출하는 최적화 계산단계;
상기 독립운전변수의 최적조건 계산단계는 태양광 패널의 방향각과 경사각을 결정하고, 그리고 풍력 발전기가 설치되는 지역의 풍량이 적으면, 용량이 작은 풍력 발전기를 여러 대 설치하는 편이 용량이 큰 풍력 발전기를 한 대 설치하는 것 보다 발전효율이 높다는 점을 고려하여, 설치 지역의 풍량을 고려하여 풍력 발전기의 용량을 선정하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법In the optimum design method of the renewable energy grid using the renewable energy grid optimum design system,
The renewable energy grid comprises a combination of one or more unit devices,
A data input step of inputting data required for calculating a power generation amount of the renewable energy grid to be designed;
A unit power generation amount calculation step of calculating a power generation amount of the unit device based on the input data;
Calculating an optimum condition of an independent operation variable related to installation of each unit to allow the unit to calculate a maximum power generation amount;
A case calculation step of calculating a power generation amount of the unit device based on the data input in the data input step and the value of the independent operation variable calculated in the optimum operation parameter calculation step;
An objective function selection step of selecting an objective function to be applied to the optimization calculation step for optimum design;
An optimization calculation step of calculating a condition of an optimum unit satisfying the selected objective function;
The optimum condition calculation step of the independent operating variable determines the direction angle and the inclination angle of the solar panel and when the wind volume of the area where the wind turbine generator is installed is small, it is necessary to install several wind turbine generators having a small capacity, The optimal design method of the renewable energy grid is to select the capacity of the wind turbine in consideration of the wind volume of the installation area in consideration of the fact that the power generation efficiency is higher than that of installing one wind turbine
상기 자료입력단계에서 입력되는 자료는,
상기 신재생에너지 그리드를 설치할 지역의 기후데이터 및 설치면적을 포함하는 지리정보;
상기 신재생에너지 그리드를 이루는 단위기기의 종류 및 모델을 포함하는 기기정보;
상기 신재생에너지 그리드를 설치할 지역의 전기사용 부하량을 포함하는 부하정보;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법The method according to claim 1,
In the data input step,
Geographic information including climate data and area of installation of the renewable energy grid;
Device information including a type and a model of the unit devices constituting the renewable energy grid;
And load information including an electricity use load of a region in which the renewable energy grid is to be installed; and an optimum design method of a renewable energy grid
상기 최적의 단위기기의 조건은 단위기기의 종류 및 용량인 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법The method according to claim 1,
Wherein the optimum condition of the unit device is a type and a capacity of the unit device.
상기 단위기기 발전량 계산단계는 요구되는 부하를 고려하여 선정된 단위기기의 용량 및 수량에 대해 계산이 수행되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법3. The method of claim 2,
Wherein the step of calculating the amount of power generation of the unit device is performed based on the capacity and the quantity of the selected unit device in consideration of the required load,
상기 단위기기의 조합 중 태양광 발전시스템에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 1에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 1
여기서,
5. The method of claim 4,
Wherein the power generation amount calculation for the photovoltaic power generation system among the combinations of the unit devices is calculated by the following equation (1).
Equation 1
here,
상기 단위기기의 조합 중 풍력 발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 2에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 2
5. The method of claim 4,
Wherein the power generation amount for the wind turbine generator during the combination of the unit devices is calculated by the following equation (2).
Equation 2
상기 단위기기의 조합 중 디젤엔진발전기에 대한 발전량 계산은 아래의 수학식 3에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 3
5. The method of claim 4,
Wherein the power generation amount for the diesel engine generator among the combinations of the unit devices is calculated by the following equation (3).
Equation 3
상기 단위기기의 조합 중 배터리에 대한 충전 또는 방전 전력량 계산은 아래의 수학식 4 내지 수학식 6에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 4
수학식 5
수학식 6
5. The method of claim 4,
Wherein the calculation of the charge or discharge power amount for the battery among the combinations of the unit devices is calculated by the following equations (4) to (6).
Equation 4
Equation 5
Equation 6
상기 목적함수 선택단계는
초기투자비에 대한 최대 전력생산량, 전력생산 목표량에 소요되는 최소 투자비용, 투자비용 회수기간 최소화 중에서 목적함수를 선택하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.The method according to claim 1,
The objective function selection step
A method for optimizing the design of a renewable energy grid, characterized in that the objective function is selected from a minimum power cost for the initial investment cost, a minimum investment cost for the power generation target amount, and a minimum cost recovery period.
상기 투자비용 회수기간 최소화는
생산전력을 자체 소비하고 잉여전력이 발생할 경우 방치하는 경우와, 외부에 판매하는 경우로 구분하여 투자비용회수기간을 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법11. The method of claim 10,
The investment cost recovery period minimization
The optimal design method for a new and renewable energy grid is characterized in that the investment cost recovery period is calculated by dividing the production power into self-consumption, surplus power, and sales to the outside
상기 투자비용 회수기간의 계산은 아래의 수학식 7 및 수학식 8에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 7
수학식 8
11. The method of claim 10,
Wherein the calculation of the investment cost recovery period is calculated by the following equations (7) and (8).
Equation 7
Equation 8
상기 최적화 계산단계는 비선형 문제에서는 GRP(Generalized Reduced Gradient) 비선형 방법을 사용하고, 선형 문제에 대해서는 Simplex LP(Linear Programming) 방법을 사용하여 아래의 수학식 9에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 그리드의 최적설계 방법.
수학식 9
x : 최적화 목적함수의 종속변수
The method according to claim 1,
Wherein the optimization calculation step uses a GRP (Generalized Reduced Gradient) nonlinear method for a nonlinear problem and a linear LP (Linear Programming) method for a linear problem, and is calculated by the following equation (9) Optimal Design Method of Grid.
Equation 9
x: dependent variable of optimization objective function
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160083238A KR101682860B1 (en) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160083238A KR101682860B1 (en) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101682860B1 true KR101682860B1 (en) | 2016-12-05 |
Family
ID=57576170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160083238A KR101682860B1 (en) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101682860B1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108170881A (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-15 | 中国建筑第八工程局有限公司 | A kind of adjustable solar street lamp production method based on BIM technology |
| CN111835005A (en) * | 2020-07-20 | 2020-10-27 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | Method and device for determining power grid transmission capacity of new energy base and related equipment |
| CN112186751A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | New energy effective capacity calculation method and system considering grid constraints |
| KR20220092259A (en) * | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 재단법인대구경북과학기술원 | Method for utility capacity optimization design of renewable energy hybrid system |
| CN115564139A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-03 | 淮阴工学院 | Energy value evaluation-based energy system running state optimization method and device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100029033A (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-15 | (주)엘지하우시스 | System of optimization-designing the solar cell generating system |
| US20100123425A1 (en) | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motor drive synchronization system and method |
| KR20150074462A (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 전자부품연구원 | Method for predict a generating energy of the light of the sun |
| KR101545136B1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-08-24 | 한국전기연구원 | Method and System for controlling generator output of islanded microgrids |
-
2016
- 2016-07-01 KR KR1020160083238A patent/KR101682860B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100029033A (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-15 | (주)엘지하우시스 | System of optimization-designing the solar cell generating system |
| US20100123425A1 (en) | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motor drive synchronization system and method |
| KR101545136B1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-08-24 | 한국전기연구원 | Method and System for controlling generator output of islanded microgrids |
| KR20150074462A (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 전자부품연구원 | Method for predict a generating energy of the light of the sun |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108170881A (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-15 | 中国建筑第八工程局有限公司 | A kind of adjustable solar street lamp production method based on BIM technology |
| CN111835005A (en) * | 2020-07-20 | 2020-10-27 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | Method and device for determining power grid transmission capacity of new energy base and related equipment |
| CN112186751A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | New energy effective capacity calculation method and system considering grid constraints |
| CN112186751B (en) * | 2020-09-24 | 2022-04-01 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | New energy effective capacity calculation method and system considering grid constraints |
| KR20220092259A (en) * | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 재단법인대구경북과학기술원 | Method for utility capacity optimization design of renewable energy hybrid system |
| KR102504362B1 (en) | 2020-12-24 | 2023-02-28 | 재단법인대구경북과학기술원 | Method for utility capacity optimization design of renewable energy hybrid system |
| CN115564139A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-03 | 淮阴工学院 | Energy value evaluation-based energy system running state optimization method and device |
| CN115564139B (en) * | 2022-10-31 | 2023-09-29 | 淮阴工学院 | Energy system running state optimization method and device based on energy value evaluation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | A mathematical approach to minimizing the cost of energy for large utility wind turbines | |
| KR101682860B1 (en) | Optimal design method of renewable energy grid and computer-readable record medium having program recorded for executing same | |
| Jha | Wind turbine technology | |
| Lata-García et al. | Optimal hydrokinetic turbine location and techno-economic analysis of a hybrid system based on photovoltaic/hydrokinetic/hydrogen/battery | |
| Diesendorf et al. | Implications of trends in energy return on energy invested (EROI) for transitioning to renewable electricity | |
| Nosratabadi et al. | Economic evaluation and energy/exergy analysis of PV/Wind/PEMFC energy resources employment based on capacity, type of source and government incentive policies: Case study in Iran | |
| Qandil et al. | Performance of hybrid renewable energy power system for a residential building | |
| Abdullah et al. | Small scale standalone solar and tidal hybrid power system in isolated area | |
| Katsigiannis et al. | Effect of wind turbine classes on the electricity production of wind farms in Cyprus Island | |
| Gupta et al. | Design of an autonomous renewable hybrid power system | |
| Gorla et al. | Use of Rayleigh distribution method for assessment of wind energy output in Cleveland–Ohio | |
| Al-Shetwi et al. | Techno-economic assessment and optimal design of hybrid power generation-based renewable energy systems | |
| Joshi et al. | Enabling Floating Solar Photovoltaic (FPV) Deployment: FPV Technical Potential Assessment for Southeast Asia | |
| Ferrari | Electric utility resource planning: Past, present and future | |
| Ali et al. | Evaluation of PV-wind hybrid energy system for a small island | |
| Belfkira et al. | Design study and optimization of a grid independent wind/PV/Diesel system | |
| Qais et al. | Optimal sizing and operational strategy of PV and micro-hydro | |
| Salkuti | Modeling of various renewable energy resources for smart electrical power systems | |
| Venkatachalam et al. | Techno economic environmental assessment of hybrid renewable energy system in India | |
| Silinto et al. | Feasibility Study of Solar-Wind Hybrid Power System for Rural Electrification at the Estatuene Locality in Mozambique | |
| Matsuura et al. | Optimal control of a hybrid system of photovoltaic and fuel cell in residential use | |
| Horhoianu et al. | Evaluation of an industrial microgrid using homer software | |
| Roy | Renewable energy based hybrid power system: the best way to keep the world pollution free from GHG | |
| Dangar et al. | Site matching of offshore wind turbines-a case study | |
| Rodríguez et al. | Preliminary Cost Assessment for Offshore Wind Energy in Puerto Rico |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191113 Year of fee payment: 4 |