DERMS로 급변하는 에너지 공급 및 수요의 균형 조정

에너지 수급 균형 조정은 에너지 산업의 가장 중요한 도전 과제입니다. 재생 가능 자원에 대한 의존도가 높아지면서 수급 불균형은 갈수록 문제화되고 있습니다. 산업계가 노후화된 중앙 플랜트에서 분산형 에너지 자원으로 전환함에 따른 분산 에너지 자원 관리 시스템(DERMS)의 활용 방안에는 어떤 것들이 있는지 성공적인 DERMS 프로젝트를 통해 자세히 알아보겠습니다.

DERMS란?

이름에서 알 수 있듯이 DERMS는 그리드에서 사용 가능한 분산 에너지 생성 및 저장 장치 관리를 위해 사용됩니다. DERMS 소프트웨어 플랫폼은 다양한 소스로부터 분산 에너지 자원(DERs)을 예측, 모니터링, 제어 및 조정하도록 설계되었습니다. 여기에는 전력망 전체에 걸친 태양 전지, 풍력 발전소 및 스토리지 시스템이 포함됩니다.

운영자는 DERMS를 통해 분배 시스템에 있는 모든 자원의 위치를 한 눈에 파악할 수 있습니다. 복잡한 에너지 그리드의 경우, 이러한 시스템은 일시적인 재생 에너지 부지를 포함한 많은 수의 분산 자산을 관리할 수 있습니다.

DERMS의 사용 이점

간소화된 가시성과 제어를 통해 사용자는 에너지 환경을 신속하게 파악하고 전력 흐름에 필요한 의사결정을 내릴 수 있습니다. 시스템 운영자가 개별 장치와 연결되지 않은 에너지원을 과도하게 담당하고 있는 경우 에너지 흐름을 파악하기가 어렵습니다. 이러한 통찰력 부족은 수요와 공급 변동시 의사결정에 부정적인 영향을 미치며, 이는 수익성 감소로 이어질 수도 있습니다. DERMS는 에너지 인프라 전반을 함께 컴파일하여 운영자가 필요할 때 적절한 수준으로 제어에 "개입하여 조율"할 수 있게 합니다.

DERMS는 에너지 사용을 최적화 외에도 하루 중 언제 얼마만큼의 에너지가 생산되는지 한눈에 모니터링하고 한도를 지정할 수 있도록 해줌으로써 에너지 판매 수익 최적화에도 도움이 됩니다.

이러한 시스템은 전력 공급을 최적화하고 일시적 과부하로 인한 정전을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다. 특정 발전 유형에서는 유독 정전 문제가 더욱 자주 발생하는 경향이 있습니다.

재생 에너지를 위한 DERMS

바람이나 햇빛과 같은 자연 요소의 변화를 예측할 수 없는 재생 에너지 분야에서 일관되지 못한 에너지 공급은 더욱 큰 문제로 다가옵니다. DERMS는 이러한 발전원을 제어하고 이러한 수급 불일치가 전력망과 에너지 사용 및 판매에 미치는 영향을 최소화합니다.

몇 개의 서로 다른 발전원을 통합하는 그리드를 상상해보십시오. 여기에는 서로 다른 지역에 위치한 수력 발전소와 풍력 발전소가 있습니다.

이러한 전력 증가가 발생하면 시스템을 압도하는 전례 없는 에너지 급증 현상으로 인해 전력망에 정전이 발생할 위험이 커집니다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 에너지가 전력망에서 더 멀어져야 하며, 이는 더 많은 에너지 낭비를 초래합니다.

분산 그리드 전체를 제어할 수 있는 DERMS를 사용하면 운영자가 이러한 이례적인 전력 급증 현상을 보다 효과적으로 관리할 수 있습니다. 예를 들면 댐의 한 영역의 수문을 닫아 수력 발전소의 에너지 공급을 줄이는 것도 효과적인 방법일 수 있습니다. 이를 통해 바람에 의해 발전 전력량이 급증해도 비정상적인 정전 현상 없이 그리드에 안전하게 공급될 수 있습니다.

그러나 이러한 관리를 위해서는 DERMS와 다양한 시스템의 통합이 필요합니다. 여기에는 배전 관리 시스템 (Distribution Management Systems, DMS), 정전 관리 시스템 (Outage Management Systems, OMS) 및 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템이 포함됩니다. 이러한 기술들을 결합시킴으로써 운영자는 전력망 전반에 대한 완전한 가시성을 확보하고 필수 의사결정에 필요한 인사이트를 얻을 수 있습니다. 즉, 복잡한 구조를 지나치게 단순화하지 않고 충분한 정보를 확보할 수 있습니다.

업계에서 흔히 직면하는 과제는 발전기와 스토리지 장치 등 다양한 시스템이 맞물려 가동되는 상황에서 모든 시스템이 서로 원활하게 통신할 수 있도록 하는것 입니다. 에너지 산업 내 개별 시스템에 사용되는 광범위한 프로토콜은 이러한 과제를 더욱 해결하기 어렵게 만듭니다.

유틸리티 제공업체가 이러한 통신을 실현하려면 독립적인 소프트웨어 시스템을 도입해야 합니다. 독립적인 시스템은 특정 프로토콜이나 장치에 구애받지 않으므로 에너지 환경을 포괄적으로 모니터링 할 수 있습니다. 각 에너지원에 대한 개별 시스템 사용은 더 많은 혼란과 비효율성을 초래할 수 있습니다. 독립적인 DERMS는 다양한 시스템과 장치를 원활하게 통합하고 연결되지 않은 장비의 복잡한 연결에 필요한 시각화를 제공합니다.

이러한 중앙집중식 시스템이 제공하는 또 다른 이점은 각각의 시스템에서 수집된 정보를 취합하고 하나의 보고서로 생성하거나 시각화하여 포괄적인 분석이 가능하다는 것입니다.

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zenon - 신재생에너지

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zenon – DMS

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DERMS 소프트웨어 사용 사례

이러한 독립적 플랫폼으로는 대표적으로 COPA-DATA의 zenon Software Platform이 있습니다. zenon은 DERMS 환경에서 서로 다른 프로토콜을 연결하는 데 사용됩니다. zenon은 국내 스마트 그리드 테스트 베드인 제주도의 한 프로젝트에서 풍력 발전소의 균형 조정에서 그 성능을 확실히 입증하였습니다.

DERMS를 사용하고 있는 한국 중부 발전은 zenon을 통해 혁신적인 전기 장비 제어 및 모니터링 시스템 (ECMS)을 공급했습니다. 이는 변전소 자동화 통신 프로토콜의 국제 단일표준으로 지정된 IEC 61850 프로토콜을 기반으로 가능했습니다.

이 프로젝트에서는 7개의 풍력 터빈과 고성능 리튬 이온 전지 배터리 관리 시스템(BMS)의 데이터 관리를 위해 다양한 소스의 데이터를 정확하게 모니터링할 수 있는 플랫폼이 필요했습니다. 또한 프로젝트가 재생 에너지를 다루고 있기 때문에 공급 변동 시에도 그리드에 전력 과부하가 일어나지 않아야 했습니다.

한국 중부 발전은 zenon을 사용하여 모든 분산 자원의 데이터를 운영자에게 표시해줌으로써 배터리에 저장되는 에너지 양과 그리드로 직접 전송되는 양을 제어할 수 있습니다. 더 나아가 운영자가 소프트웨어를 통해 배터리에 에너지를 저장해야 하는 시기에 대한 규칙을 정의함으로써 에너지 가치에 대한 데이터 통합으로 적시에 수익성 있는 에너지 관리가 가능해졌습니다.

예를 들어, 낮은 수요로 인해 에너지 가격이 더 저렴한 야간에는 시스템이 에너지를 배터리에 저장하여 최상의 가격을 얻을 수 있을 때만 그리드에 다시 판매되도록 합니다. 이는 DERMS가 에너지 효율 최적화뿐만 아니라 수익 최적화에도 기여함을 잘 보여줍니다.

에너지 수급 균형은 에너지 산업의 가장 주요한 과제 중 하나입니다. 그런데 재생 가능 자원에 대한 의존도가 높아지면서 문제는 더욱 심각해지고 있습니다. 향후에도 재생 에너지 발전 플랜트가 지속적으로 추진되면서 DERMS는 그리드 분산 발전 및 저장 장치 최적화에 필수 요소로 자리매김할 것입니다.

COPA-DATA로 DERMS를 구축하는 방법 자세히 알아보기

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The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.