마이크로그리드의 개요

마이크로그리드의 정의

마이크로그리드(Micro-Grid)는 소형 분산 에너지원(Micro-Source or Distributed Energy Resources : DER)으로 이루어진 분산 전원망의 일종으로서 계통 연계 운전과 단독 운전이 가능한 방사형 네트웍이다.
다수의 수용가들을 위하여 수요지 근처(on-site)에서 전력을 생산 및 공급 하는 기술로 기본적으로 여러 수용가의 부하 및 분산 발전기들이 하나의 덩어리(Cluster)를 형성하게 되는 새로운 개념의 배전망이다.
아래 그림에 위스콘신 주립대학교의 Lasseter 교수가 제안한 마이크로그리드의 개념도를 나타내었다.

기존의 분산 전원은 화력 복합발전 방식으로 많이 이루어져 있으며 발전기의 규모와 기계적 관성이 비교적 크고 별다른 전력 변환 장치 없이 계통에 연계되어 운전됨.
최근의 신재생 에너지 발전 등에 의한 기존의 분산 전원용 전력 변환장치는 일반적으로 전류 제어 방식을 채택하여 부하측 전압은 계통측 전압에 의해 종속적으로 제어되는 형태이다.

최근 수용가들이 컴퓨터 등의 민감한 부하에 의해 고품질 전력을 요구함에 따라 전압 문제(Voltage Sag, Swell) 등 전력 품질을 유지할 수 있는 제어 방식으로 전압 제어 방식의 전압형 인버터를 채용한 마이크로그리드의 개념이 제안됨.

단일 수용가 혹은 복수 수용가를 대상으로 서비스
분산 전원(distributed energy resources; DER)을 포함하며 대용량의 송배전망과 연결하거나 분리가 가능
하나의 송전망에서 다른 송전망으로의 연결전환이나 다양한 운영 모드의 선택이 가능
송배전 전력망과 완전 분리되어 상시 운영되기도 하고, 정상 상태에서 송배전 전력망에 연결되어 일시적으로 운영되거나, 대규모 장애 발생에 의한 비상 상태에서는 망과 완전하게 분리되어 독립망(islands)으로 동작한다.

마이크로그리드는 외부 계통에서 보았을 때 독립적으로 제어 가능한 하나의 전원 시스템으로 동작한다.

이 시스템은 전력뿐만 아니라 일반적으로 열도 함께 공급할 수 있으므로 에너지 생산 및 공급 효율을 올릴 수 있다.

여기에 사용되는 분산 발전 기술의 대부분이 전력전자 기술을 적용하고 있어, 시스템에 유연성을 제공하고 안정적인 동작을 보장한다.

또한 일부 발전기들의 부하 변동에 대한 늦은 응답 특성 및 계통 외란을 일시적으로 보상하기 위해 에너지 저장 장치의 채용을 권장하기도 한다.

마이크로그리드는 전력 시스템의 신뢰도 향상을 위한 해결책이다.
개방형 아키텍쳐와 표준화에 의해 Plug & Play 기능이 구현되면 분산전원이나 에너지 저장 장치를 연결하거나 분리할 때 마치 PC의 USB 장치 연결처럼 할 수 있게 된다.
분산 네트워크와 결합된 분산 전원(DER)의 활용으로 계통 신뢰도를 증대시키고 부하 밀집 지역에 가깝게 발전 에너지원을 위치시켜 전력 전송 시스템의 전력 융통량을 줄임으로써 총체적인 전력 전송 비용을 낮출 수 있다.