Development of Energy Sharing Networking for Zero-Energy Community

2016년 12월 16ZC1600-01-2032P

제로에너지 커뮤니티 실현을 위한 에너지

공유 네트워킹 핵심 기술 개발

Development of Energy Sharing Networking for Zero-Energy

Community

제 출 문

본 연차실적보고서는 주요사업인 "제로에너지 커뮤니티 실현을 위한 에너지 공유 네트워킹 핵심기술 개발"의 2차 년도 결과로서, 본 과제에 참여한 아래의 연구팀이 작성한 것입니다. 2016 년 12 월 연구책임자 : 책임연구원 이일우 (에너지IT기술연구실) 연구참여자 : 책임연구원 박종현 (스마트플랫폼연구부) 책임연구원 김종원 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 김진태 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 박완기 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 신영미 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 한진수 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 최창식 (에너지IT기술연구실) 선임연구원 박소영 (에너지IT기술연구실) 선임연구원 최문옥 (에너지IT기술연구실) 선임연구원 허세완 (에너지IT기술연구실) 선임연구원 정진두 (에너지IT기술연구실) 연 구 원 이정인 (에너지IT기술연구실) 연 구 원 최종우 (에너지IT기술연구실) 책임연구원 김성환 (초연결통신연구소) 책임연구원 이성수 (초연결통신연구소) 책임연구원 조진희 (초연결통신연구소) 책임연구원 권동승 (초연결통신연구소)

요 약 문

Ⅰ. 제 목

제로에너지 커뮤니티 실현을 위한 에너지 공유 네트워킹 핵심 기술 개발

Ⅱ. 연구목적 및 중요성

연구 목적 소비자가 직접 공급/소비하는 C2C 중심의 에너지 자급/공유를 위한 IoE(Internet of Energy) 기반 실시간 에너지 자원 관리 시스템 기술 개발을 통하여 혁신적 분산 에너지 패러다임 지원 시스템 확보 연구의 중요성 ㅇ 2016년 파리에서 개최된 COP21을 통한 국제협약에 따라 모든 국가가 탄소배출 저감에 대한 의무를 지게 되었으며, 우리나라도 ’30년까지 BAU 대비 37% 저감했다는 계획을 발표한 바 있음. 또한, COP22 회의를 통해 COP21의 내용을 재확인함. ㅇ 에너지 소비의 지속적 증가 및 탄소배출 저감 요구에 따라 에너지 효율화를 바탕으로 한 합리적인 에너지 소비 및 신재생에너지 기반의 분산자원 활성화가 추진되고 있음 ㅇ 신재생에너지를 기반으로 하는 분산자원을 활용하는 마이크로그리드 기술 및 이를 활용한 제로에너지 커뮤니티 구축 수요 증가 ㅇ 유틸리티(한전)의 일방적 전력 공급에서 벗어나 분산자원 기반 마이크로그리드 체제로의 급격한 전환이 이루어지고 있으며, 이에 따라 커뮤니티 에너지 자급자족과 잉여 에너지 공유를 위한 기반 인프라 핵심 기술 개발이 필요 ㅇ 국가 전력수급난 해소를 위한 ICT역할이 증대되고,‘I-My-Me 에너지 다이어트 서비스 실현’하고자 하는 미래부 및 범부처의 ICT 융합 육성 정책과 부합, 국가 미래/산업정책 측면의 핵심R&D 기술로 적합

ㅇ ETRI에서는 제4차 산업혁명을 선도하는 ICT Innovator 연구원 Vision을 위해 IDX/ODC (Intelligent Digital Transformation/Open Digital Connectome) 기반의 Enabling Framework 핵심원천 기술 개발의 목표를 추진하고 있으며, 이를 통해 에너지 분야에서의 Specific Enabler를

실현코자 함 ㅇ 세계적/국가적 아젠다인 기후변화대응과 온신가스 감축을 위하여 에너지 자립형(자체 생산/소비) 제로에너지 커뮤니티 기반기술 필요 - 에너지ž정보의 양방향(in-out) 유통을 통해 서비스와 시장의 유연성 확보를 위한 실시간 제어ž공유시스템 기술 개발 필요 - 소비자 측 자원의 효율적 관리, 공급과 수요 균형(그리드 밸런싱)을 맞추기 위한 일련의 제어ž공유 메커니즘 ㅇ 미래부 및 산업부의 기술 및 정책적 패러다임 변화에 부합하는 선도적 기술개발 추진 및 미래 시장/기술 경쟁력 확보를 위한 핵심기술 개발/확보 추진 - 미래부 IoT 초연결 시대에 부합하는 IoE (Internet of Energy) 기반

신에너지 서비스 - 중앙집중식 일방적 에너지 공급시대에서 분산전원 중심의 마이크로그리드 구축 추진 ㅇ 제로에너지/에너지공유/초연결 시대 도래에 따른 IoT 기반의 에너지 기술 기반의 스마트 마이크로그리드 플랫폼 구축 필요

Ⅲ. 연구내용 및 범위

연차별 연구 목표 ; IoE 기반 ZEC-SES 핵심 기술 개발 및 국제 표준화 연차별 연구 범위 ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 관리(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화

Ⅳ. 연구결과

본 연구의 주요 결과에 대한 요약은 다음과 같다. ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 - 다중 마이크로그리드 환경 적용 분산자원 동적 클러스터링 및 개별 마이크로그리드 분산형 관리 기술 개발

- 계층적 다중 마이크로그리드 환경 구성 및 체계적 MG 에너지관리를 위한 Intra-MG EMS 기능 고도화 및 Inter-MG EMS 기본 기능 개발

- 제로에너지 스마트 에너지서비스 지원을 위한 마이크로그리드 IoE 게이트웨이 및 IED/RTU 탑재 IoE 서버 기능 개발 - IED/RTU 기능 하드웨어 기능 업그레이드 및 분산자원(PV, ESS) 적용 시스템 통합 시험 및 시스템 적용 운영 ㅇ ZEC-SES 관리(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 - Intra-MG EMS 개별 기능 독립 운영 모듈화 코어 콤포넌트 기능 개발 - 국제표준(IEC 61850) 적용 분산자원 정보모델 개발 및 정보 수집/제어 기능 개발 및 적용

- Intra-MG EMS 및 Inter-MG EMS 통합 적용을 위한 빅데이터 수집/분석 처리 기능 고도화 개발

- Intra/Inter-MG EMS 응용프로그램 정합용 라이브러리 및 IEC61850 클라이언트 시뮬레이터 개발

- ETRI 12연구동(소비자원, ESS 자원) 및 4주차장 PV 자원 연계 실환경 적용 정보 수집 및 시스템 알고리즘 적용 시험

ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발

- SQRA(Security, QoS, Reliability, Availability) 유무선 네트워크 구축을 위한 Sub-GHz 무선 네트워크 적용 QoS 기능 구현 및 시스템 기능 시험 - DC-PLC 기술 및 Sub-GHz 무선 네트워크 기술의 ETRI 4주차장 태양광 발전시스템 적용 및 Intra-MG EMS 환경 시스템 연동 시험/운영 - 4 Port 태양광 모듈 지원 DC-PLC 기술 태양광 발전 모니터링 하드웨어 및 소프트웨어 기능 개발 및 시스템 적용 시험 - 전력 미터 데이터 수집 서버 및 DR제어/직접부하제어 EMS 서버 연결을 위한 Legacy BEMS 연동 서버 기능 개발

- Intra-MG EMS 시스템 기능 연계 ZEC-SES 공급/저장 장치 실시간 제어기술 개발 및 시스템 연동 시험

ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 - Intra-MG EMS 최적운영 기술 개발

- 다중 마이크로그리드 환경에 대한 Inter-마이크로그리드 운영환경 시뮬레이션 모델 개발

- 시뮬레이션 기반 Intra-MG EMS 및 Inter-MG EMS 최적운영 시뮬레이션 결과 도출(Intra-MG EMS 최적운영에 따른 ESS 충방전 스케줄, Intra-MG EMS 외부운영조건 제한 하에서의 최적운영)

- 태양광 발전량 예측 및 수요 예측 알고리즘 개발 및 성능 평가 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 - 에너지 공유 네트워킹 테스트베드 구축을 위한 3주차장 태양광 발전 시스템 구축 및 전기자동차 충전환경 구축 - 5연구동 및 실내체육관 전력량계 통신시스템 (ETRI 5연구동 및 실내체육관 설치) - 제로에너지 커뮤니티 에너지관리시스템 국제 표준화 추진(ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 기고서 3건) 및 국제표준안 제안 아이템 도출(ITU-T SG20)

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획

ㅇ 분야 별 주요 확보기술을 통하여 개발된 핵심 기술 위주 기술이전 추진 및 상용화를 위한 기업 사업화 지원 ㅇ 범부처 및 9대 국가전략 프로젝트인‘스마트 시티-건물에너지관리’분야를 위한 핵심 요소기술로 활용 ㅇ 다음과 같은 기술 및 서비스를 대상으로 빌딩/단지의 마이크로그리드 기반의 커뮤니티 적용 지능형 에너지 서비스 모델에 활용 - 단지형 통합 관리 수요관리 모델 적용 - 단지 수용가 전력 통합 관리 - 에너지 운용 최적화 - 단위 수용가 피크관리 - 기 실증사업 지역 기술 적용 및 검증 ㅇ 고도화된 마이크로그리드 기술을 활용한 에너지/정보의 양방향 흐름을 기반으로 한 신 시장창출이 가능한 Transactive Energy 모델에 활용 - 건물/단지의 마이크로그리드 커뮤니티 간 공유(P2P), 시장 연계형(DR) 에너지 공유/거래 서비스 모델로 활용 - 마이크로그리드 분산자원 및 가상발전소(VPP) 자원의 효율적 활용을 위한 분산자원 클러스터링 운영/제어 연계 신에너지 서비스 모델로 활용 - 신에너지 서비스 사업자용 통합관제/마켓 운영 BM 창출형 플랫폼 제공 ㅇ 정부 제도/시장 정책 수립 참여를 통해 관련 인프라로 제안하고 기술을 주도함과 동시에 정부 사업에 플랫폼 적용을 통해 관련 산업에 대한 영향력(impact)을 제고 - 전력/스마트그리드 산업에 활용 - 스마트시티 및 에너지 신산업에 활용 - EMS 및 ESCO 분야 장치 산업에 활용

Ⅵ. 기대성과 및 건의

ㅇ 본 과제 추진을 통하여 제로에너지 커뮤니티 구축을 위한 에너지 공유/거래 핵심기술 개발을 통하여 에너지 공유기술 및 EMS/분산자원 분야의 IPR 확보 및 기술적 선점 ㅇ Virtual Clustering 기반의 제로에너지 커뮤니티 공유 핵심 원천 기술을 확보하고, 유무선 융합 네트워크 기술 및 실시간 에너지 정보 측정/모니터링/제어 핵심원천 기술 확보를 통해 ODC 플랫폼 기반의 에너지 분야 Specific Enabler 핵심원천 기술 개발/확보 ㅇ 공공인프라 구축 사업 참여 및 신에너지 서비스 모델 창출을 통하여 제로에너지 커뮤니티 서비스에 대한 사업화 및 새로운 시장 창출에 기여 ㅇ ODC (Open Digital Connectome) 기반 MEB (Modular Enabler Blocks)를

도메인(홈/빌딩, 산업단지, 시티 등)에 적용 패키지화하여 다양한 서비스 모델(빌딩/단지용 지능형 에너지 사업화 모델, 커뮤니티 간 Transactive Energy 모델, 분산자원 연계 통한 스마트시티/친환경에너지타운 모델)을 발굴 및 적용

연차실적 보고서

과제유형

1. 기초미래선도형 ( ) 2. 공공인프라형 ( ○ ) 3. 산업화형 ( )

대과제명

초연결통신 공공‧인프라 기술개발

세부과제명

제로에너지 커뮤니티 실현을 위한 에너지 공유 네트워킹 핵심 기술 개발

세부과제

책임자

소속 및 부서

에너지IT기술연구실

_직위

(직급)

실장 (책임연구원)

성명

이 일 우

총연구기간

2015년 01월 01일 부터 2017년 12월 31일 까지 ( 36개월)

당해연도

연구기간

2016년 01월 01일 부터 2016년 12월 31일 까지 ( 12개월) ( 2 차 년도)

총

연

구

비

정부출연금

5,041,9121 천원

당

해

년

연

구

비

정부출연금

1,701,912 천원

민간부담금

0 천원

민간부담금

0 천원

계

5,041,9121 천원

계

1,701,912 천원

참여인력(M/Y)

총 연 구 기 간

39 명 ( 21.0 M/Y)

당해연도 연구기간

17 명 ( 6.8 M/Y)

참여기관

기관명

연구책임자

기관명

연구책임자

참여연구기관

위탁연구기관

가천대학교 손성용 숭실대학교 윤성국

키워드

(6~10개)

제로에너지, 에너지 공유, 스마트그리드, 마이크로그리드, 에너지 거래, 분산전원, 에너지 액츄에이터

정부출연금사업 연차평가 보고서를 제출합니다.

2016 년 12 월 일

세부과제책임자 : 이 일 우 (인)

직 할 부 서 장 : 황 승 구 (인)

한국전자통신연구원장 귀하

목 차

제 1 장 서 론

18

제1절 연구 배경 및 필요성

19

제2절 연구목표 및 내용

22

1. 연구개발 목표

22

2. 총괄 연구개발 내용 및 범위

22

3. 당해연도 연구개발 내용 및 범위

23

제 2 장 기술개발 추진 현황 분석

25

제1절 국내외 기술개발 현황

26

1. 국내 기술개발 현황

26

2. 국외 기술개발 현황

27

제2절 선도기술 현황 분석

29

제 3 장 해당 연도 세부 연구개발 내용

30

제1절 추진실적 요약

31

1. 기술개발 추진 일정

31

2. 해당 연도 추진 실적 요약

33

제2절추진실적 세부 내용

36

1. 세부 결과물 내용 구성

36

2. ZEC-SES 통합관리 시스템 기술 개발

37

3. ZEC-SES(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발

50

4. ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발

62

5. ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석

81

6. ZEC-SES 시스템 실증 테스트베드 환경 구축 및 표준화

106

제3절 문제점 및 해결

115

1. 개발 진행 중 문제점

115

2. 문제점 해결 방안 및 대책/건의 사항

115

제4절 기술개발 결과

116

1. 특허

117

2. 논문

120

3. 기술문서

123

4. 국제표준 기고서

125

5. 시작품

126

6. 기술이전

128

제 4 장 연구개발 결과의 활용 계획

129

제1절 기대 효과

130

1. 기술/경제적 파급효과

130

2. 정책적 파급효과

131

제2절 성과활용 계획

133

제3절 성과홍보 및 대외 연구협력

135

1. 전시회 참가

135

2. 협동연구 관련 연구협력

139

2. 주요사업의 결과/성과물 기반의 정부사업 수주

139

제4절 기술이전 활성화를 위한 기술이전 Q-Mark

140

1. 기술이전 Q-Mark

140

제 5 장 결 론

141

제 6 장 연구시설 및 장비 현황

144

참고문헌

146

약어표

150

표 목차

[표 3-1] 국제표준 기고서 (JTC1 SC25 WG1 2016. 9월 회의)

108

[표 4-1] 본 사업의 정책적 파급 활동 주요 내역 (정책 수립 참여

등)

128

[표 4-2] 기술 수요처 및 참여가능 기업

130

그림 목차

[그림 1-1] 대내외적 환경 변화에 따른 제로에너지 커뮤니티 기술

개발 개념도

15

[그림 1-2] 에너지산업의 방향/정부 정책 추진방향

16

[그림 1-3] 사업 추진 방향

17

[그림 3-1] 에너지 거래 기반 분산 자원 가상 클러스터링 제공 구조

33

[그림 3-2] 에너지 거래 기반 분산 자원 가상 클러스터링 결과

시각화

34

[그림 3-3] 계층적 다중 마이크로그리드 환경 구성

35

[그림 3-4] ZEC 에너지 서버 시스템 계층적 구조

35

[그림 3-5] ZEC 에너지 서버 시스템 계층적 구조 시각화

36

[그림 3-6] Intra-MG EMS 기능 구조도

37

[그림 3-7] Inter-MG EMS 기능 구조도

38

[그림 3-8] 멀티 마이크로그리드 환경 통합 관리을 위한 IoE 메시지

버스 구성도

39

[그림 3-9] IoE 서버 프로그램 구동 화면

41

[그림 3-10] IoE 메시지 중계용 Broker 프로그램 구동 화면

41

[그림 3-11] IoE 데이터(PV 전압/전류/전력) 수집 클라이언트

프로그램 구동 화면

42

[그림 3-12] IoE 데이터(PV 인버터 내부 온도) 수집 클라이언트

프로그램 구동 화면

42

[그림 3-13] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 보드 상세구성

43

[그림 3-14] Exynos 4412 CPU Module 상세구성

43

[그림 3-15] SUN 모듈 연결용 UART 인터페이스 연결구성

44

[그림 3-16] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 기능 구성도

44

[그림 3-17] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 조립 시제품

44

[그림 3-18] 프로그램을 통한 PV/ESS 제어용 IED 및 태양광

정보수집용 RTU 구현

45

[그림 3-19] Intra-MG EMS 기능 개발 및 운영

46

[그림 3-20] Inter-MG EMS 기능 개발 및 운영

47

[그림 3-21] Intra-MG 에너지 정보 모델

47

[그림 3-22] PV 분산자원 정보 모델 (발전량)

47

[그림 3-23] PV 분산자원 정보 모델(상태)

48

[그림 3-24] ESS 분산자원 정보 모델(충방전)

48

[그림 3-25] ESS 분산자원 정보 모델(상태)

49

[그림 3-26] BEMS Load 정보 모델

49

[그림 3-27] 다중 MG 환경에서 에너지 정보 교환 구조

50

[그림 3-28] Intra-MG 에너지 빅데이터 처리 기술 구조도

51

[그림 3-29] Inter-MG 에너지 빅데이터 처리 기술 구조도

52

[그림 3-30] ETRI PV용 IEC61850 SCL

53

[그림 3-31] ETRI ESS용 IEC61850 SCL

53

[그림 3-32] IEC61850 클라이언트 시뮬레이터 GUI 구성

54

[그림 3-33] IEC/RTU 적용 IEC8150 기능 시험 환경 구성

55

[그림 3-34] IEC61850 기반 ETRI PV 계량/상태 정보 수집 화면

55

[그림 3-35] IEC61850 기반 ETRI ESS 계량/상태 정보 수집 화면 56

[그림 3-36] 분산자원 에너지 정보 수집 반응 시간 시험 결과

57

[그림 3-37] ESS 대상 액츄에이터 분산자원 제어 반응 시간 시험

결과

57

[그림 3-38] SUN 무선네트워크 Radio 설정 모드

58

[그림 3-39] ZEC-무선 네트워크 QoS 시스템 구성도

59

[그림 3-40] QoS 모드 1번을 위한 SUN RF 설정

60

[그림 3-41 QoS 모드 2번을 위한 SUN RF 설정

60

[그림 3-42] 태양광 모듈 모니터링에서의 QoS 형상 관리

61

[그림 3-43] 4개 패널용 직류전력선통신 장치

62

[그림 3-44] 4채널 직류 전력선통신 장치

63

[그림 3-45] 4개 패널 감시용 전력선통신 장치

64

[그림 3-46] SUN 모듈이 연결된 PLC 마스터

64

[그림 3-47] Intra-MG EMS와 Legacy EMS 연동 구조

65

[그림 3-48] Legacy BEMS 연동 서버를 통한 미터링 데이터 수집 기능

66

[그림 3-49] Legacy BEMS 연동 서버를 통한 DR제어/즉시부하제어 API

66

[그림 3-50] 15분 단위 미터링 데이터 수집 기능 시험 화면

67

[그림 3-51] DR제어 및 즉시부하제어 기능 시험 화면

67

[그림 3-52] PV 무선 미터링 플랫폼 기능 개념도

68

[그림 3-53] PV 무선 미터링 하드웨어 플랫폼 주요 특징 및 사양 68

[그림 3-54] PV 무선 미터링 플랫폼 자체 기능 실험 환경

69

[그림 3-55] 추출 PV 파라미터 기반 전압/전류 계산식 유도

70

[그림 3-56] PV 테스트베드 구축에 필요한 하드웨어 플랫폼 ID 맵핑

70

[그림 3-57] PV 태양광 발전 테스트베드

71

[그림 3-58] PV 테스트베드에 구축된 무선 모니터링 하드웨어 플랫폼

71

[그림 3-59] PV 테스트베드 무선 모니터링 GUI 화면

72

[그림 3-60] PV 테스트베드 무선 모니터링 운용 샘플 데이터

72

[그림 3-61] IEC61850 기반 ESS 제어 기능

73

[그림 3-62] ESS 제어 기능 시험 환경

74

[그림 3-63] ESS 제어 기능 확인 시험을 위한 IEC61850 Client

Simulator 화면

74

[그림 3-64] ESS 유효 출력 변경 (0kW -> 10kW) 시험 화면

75

[그림 3-65 ESS SOC 작동범위 변경(0~90% -> 20~80%), 충방전 모드

변경(대기->방전) 시험 화면

76

[그림 3-66] Intra-MG 테스트베드 DER 현황

77

[그림 3-67]] Intra-MG EMS 최적운영기능 동작 기반 통신 인터페이스

78

[그림 3-68] Intra-MG EMS 최적운영기능 동작 흐름도

79

[그림 3-69] Intra-MG EMS 최적화 문제 Solver 동작 흐름도

80

[그림 3-70] 마이크로그리드 시뮬레이션 모델 구성

81

[그림 3-71] 양방향 PCS 전기회로 및 제어기 구성

82

[그림 3-72] P&O MPPT 알고리즘 흐름도

82

[그림 3-73] 제로에너지 마이크로그리드 운영 흐름도 및 시뮬레이션

결과

83

[그림 3-74] SOC 기반 마이크로그리드 독립운영 흐름도 및

시뮬레이션 결과

84

[그림 3-75] 다중 마이크로그리드에서의 지역 전력 거래 시장

85

[그림 3-76] Multi-MG 참여를 위한 개별 MG EMS의 기능 변화

86

[그림 3-77] Inter-MG EMS의 지역전력시장으로서의 역할

87

[그림 3-78] 입찰 반복에 따른 Inter-MG EMS에서의 Market Clearing

Price 도달

87

[그림 3-79] 각 Intra-MG EMS의 Inter-MG EMS에의 수요공급곡선 제출

88

[그림 3-80] 소규모 분산자원 전력거래 유형

89

[그림 3-81] Intra-MG EMS 최적운영에 따른 ESS 충방전 스케줄

89

[그림 3-82] Intra-MG EMS 외부운영조건 제한 하에서의 최적운영 90

[그림 3-83] Intra-MG EMS 외부운영조건 만족 실패 시의 대응 운영90

[그림 3-84] Inter-MG EMS 없이 계통과 SMP 거래 시의 경제성과,

계통과의

상계거래와,

Inter-MG

EMS를

통한

지역전력시장 거래 경제성 비교

91

[그림 3-85] Inter-MG EMS 잉여 전력 과도 상황 거래 단가 하락

92

[그림 3-86] 대기 투명도에 따른 인자

93

[그림 3-87] 월별 가강수량

93

[그림 3-88] 패널 설치각과 태양 입사각

94

[그림 3-89] 위도에 따른 천정각

95

[그림 3-90] 대기온도와 일사량 기반 패널 온도 예측

96

[그림 3-91] 월별 보정 계수

96

[그림 3-92] 측정값과 예측값의 상관관계

97

[그림 3-93] 계절별 대표 부하 패턴

98

[그림 3-94] 탄젠트시그모이드와 선형 활성 함수

99

[그림 3-95] 예측 오류

101

[그림 3-96] 2016년 4월14일 시간별 비교

101

[그림 3-97] ETRI 마이크로그리드 2를 위한 태양광 발전 시스템 102

[그림 3-98] 태양광 발전 인버터 장치

103

[그림 3-99] 전기자동차 충전 시스템

103

[그림 3-100] 5연구동 및 실내체육관 전력량계 통신시스템

104

[그림 3-101] 태양광 인버터 기반 CTTS의 개념도

104

[그림 3-102] CTTS의 무정전 절체 스위칭 절차

105

[그림 3-103] CTTS 상위수준 시뮬레이션 모델 및 결과

106

[그림 3-104] CTTS 하드웨어 보드 설계 및 제작

106

[그림 3-105] CTTS 하드웨어 제어기 및 개발 환경

106

[그림 3-106] 다중 마이크로그리드 형상 구조

107

[그림 3-107] ITU-T SG20 대상 다중MG 환경 IoT 기반 에너지

서비스(표준안 도출)

108

[그림 3-108] ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 NWIP 문서(15067-3-1)

109

[그림 3-109] ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 WD 문서 (15067-3-1)

109

[그림 3-110] ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 기고서 발표자료(15067-3-1)

110

[그림 4-1] BM 프로세스 모델에 다른 단계별 전략

129

[그림 4-2] 시장 진입 전략

129

[그림 4-3] 기술이전 Q-Mark 인증서

136

제 1 절 연구 배경 및 필요성

ㅇ ’16년 파리에서 개최된 COP21을 통한 국제협약에 따라 모든 국가가 탄소배출 저감에 대한 의무를 지게 되었으며, 우리나라도 ’30년까지 BAU 대비 37% 저감하겠다는 계획을 발표한 바 있음. 또한, COP22 회의를 통해 COP21의 내용을 재확인함 ㅇ 에너지 소비의 지속적 증가 및 탄소배출 저감 요구에 따라 에너지 효율화를 바탕으로 한 합리적인 에너지 소비 및 신재생에너지 기반의 분산자원 활성화가 추진되고 있음 ㅇ ’50년까지 에너지 수요는 2배로 증가할 것으로 예상되고 있으며, 반면 탄소배출은 절반으로 감축되어야 하는 상황임. 이에 따라 합리적 에너지 소비를 통해 에너지 소비를 효율화하고 신재생에너지 기반의 분산자원 활성화가 필요함 ㅇ 유틸리티(한전)의 일방적 전력 공급에서 벗어나 분산자원 기반 마이크로그리드 체제로의 급격한 전환이 이루어지고 있으며, 이에 따라 커뮤니티 에너지 자급자족과 잉여 에너지 공유를 위한 기반 인프라 핵심 기술 개발이 필요 ㅇ 미래부 및 산업부의 기술 및 정책적 패러다임 변화에 부합하는 선도적 기술개발 추진 및 미래 시장/기술 경쟁력 확보를 위한 핵심기술 개발/확보 추진

- 미래부 IoT 초연결 시대에 부합하는 IoE(Internet of Energy) 기반 신에너 [그림 1-1] 대내외적 환경 변화에 따른 제로에너지 커뮤니티 기술 개발 개념도

지 서비스 - 중앙집중식 일방적 에너지 공급시대에서 분산전원 중심의 마이크로그리드 구축 추진 ㅇ 국가 전력수급난 해소를 위한 출연처(미래창조과학부) 정책 및 기술수요가 증대되고 있으며, 미래부 및 범부처의 ICT융합 육성 정책과 국가 에너지 미래/산업정책 지원하기 위한 핵심 R&D 필요한 상황임 - 9대 전략산업 : 신재생 Hybrid 시스템 - 마이크로그리드*_{, 전력저장장치와 결합한 공급 시스템 반영} ※ 마이크로그리드 : 분산전원 등을 기반으로 건물, 학교, 시티 등에서 에너지 자급자족을 실현하기 위한 기술 개념 (예, 제로에너지빌딩) - 범부처,「국가중점과학기술 전략로드맵 전략」(’13.12): 스마트 에코 빌딩 R&D 로드맵 (빌딩 내 에너지 자원 최적 운용) ㅇ 에너지 자립형(자체 생산/소비) 제로에너지 커뮤니티 기반기술 필요 - 에너지ž정보의 양방향(in-out) 유통을 통해 서비스와 시장의 유연성 확보를 위한 실시간 제어ž공유시스템 기술 개발 필요 - 소비자 측 자원의 효율적 관리, 공급과 수요 균형(그리드 밸런싱)을 맞추기 위한 일련의 제어ž공유 메커니즘 [그림 1-2] 에너지산업의 방향/정부 정책 추진방향 ㅇ 제로에너지/에너지공유/초연결 시대 도래에 따른 IoT 기반의 에너지 기술

기반의 스마트 마이크로 그리드 플랫폼 구축 필요 - 에너지 요소(기기, 서비스, 자원)를 인터넷 기술로 통합/관리할 수 있는 마 이크로그리드 플랫폼 확보 ㅇ 에너지 생산, 저장, 소비가 연계된 마이크로그리드 기술 분야는 전력분야와 ICT분야가 융합되어 전력시스템의 효율성향상 및 안정된 에너지 공급을 목표로 하는 스마트그리드 기술의 궁극적 목표 분야임 ㅇ 마이크로그리드를 기반으로 한 실시간 에너지 공유 및 거래 분야는 세계적으로 초기 기술 개발 수준*_{에 머물러 있으므로, 국내 기술 역량의 집중을 통한} 선제적 시장 점유가 가능한 분야로 조기 기술개발 필요

※ 미국 GWAC(Grid Wise Architecture Council) : Transactive Energy Framework (’14.)

ㅇ “Energy from Neighborhood!!”의 연구개발 캐치프레이즈 목표아래, ODC 기반의 에너지 분야 국가/사회 현안 해결과 국님에게는 신재생 분산에너지의 확대 보급 및 제공을 위한 기술 개발 추진 ㅇ 수요관리시장의 민간 거래 허용에 따른 민간에서 자체 수요자원 관리 및 운용을 위한 마이크로그리드용 에너지 네트워킹 핵심 기술 지원 및 솔루션 제공 필요 ㅇ 분산자원 중개거래 시장 개설에 따른 마이크로그리드 분산자원의 관리 필요성이 증대되고 있으며, 이를 통한 신 비즈니스 창출의 기회 확보 ㅇ IoE(Internet of Energy) 기반의 최신 네트워크 패러다임에 부합하는 스마트 마이크로그리드 플랫폼 구축 핵심기술 확보를 통한 에너지IT 시장 환경에 선도적 개척 필요 [그림 1-3] 사업 추진 방향

제 2 절 연구 목표 및 내용

1. 연구개발 목표

소비자가 직접 공급/소비하는 C2C 중심의 에너지 자급/공유를 위한 IoE 기반 실 시간 에너지 자원 관리 시스템 기술 개발을 통하여 혁신적 분산 에너지 패러다 임 지원 시스템 확보 세부 연구개발 목표 ㅇ 신규 사업자 및 비즈니스 모델 창출을 위한 개방형 IoE (Internet of Energy) 기반 스마트 에너지 프레임워크 기술 개발 ㅇ 커뮤니티 내 자원 Utilization 향상을 위한, 분산자원 연계형 IoE 기반 가 상 클러스터링 기술 개발 ㅇ 커뮤니티 수요ž공급 자원 실시간 제어를 위한, PMU급 실시간 에너지 액츄 에이터 기술 개발 ㅇ 전력피크 대응, 그리드 밸런싱 등을 위한 에너지 수급 최적화 알고리즘 기 술 개발

ㅇ 사업성 확보를 위한 Inter-Microgrid Transactive Energy 기술 실증

2. 총괄 연구개발 내용 및 범위

1 차 년도 연구개발 목표 및 내용 연구 목표:

IoE 기반 ZEC-SES 핵심 기술 설계 및 기반 기술 개발

ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 구조 설계 ㅇ ZEC-SES 관리 (모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 설계 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 2 차 년도 연구개발 목표 및 내용 연구 목표:

IoE 기반 ZEC-SES 핵심 기술 개발 및 국제 표준화

ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 관리 (모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발

ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 3 차 년도 연구개발 목표 및 내용 연구 목표:

IoE 기반 ZEC-SES 시스템 통합 및 예비 실증 테스트

ㅇ ZEC-SES 시스템 테스트베드 적용 및 기술 보완 ㅇ ZEC-SES 관리 (모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 검증 및 보완 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 검증 및 보완 ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화

3. 당해연도 연구개발 내용 및 범위

ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 - 분산자원 가상 클러스터링 및 분산형 관리 기술 개발 - ZEC-SES 에너지 서버 시스템 구축 - ZEC-SES 에너지 게이트웨이 하드웨어/소프트웨어 기능 개발 - ZEC-SES 액츄에이터 하드웨어/소프트웨어 기능 개발 - 액츄에이터 (IED/RTU) 적용 IoE 기반 클라이언트 플랫폼 개발 ㅇ ZEC-SES 관리 (모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발

- 개방형 IoE (Internet of Energy) 기반 ZEC-SES 서버 프레임워크 코어 콤포 넌트 모듈화 기술 개발

- ZEC-SES 프레임워크 구성을 위한 국제 표준 기반 ZEC 에너지 정보모델 기능 설계 및 구현

- 커뮤니티 에너지 정보 빅데이터 수집/분석 및 처리 기술 개발 - PMU급 IED/RTU 적용 표준(IEC 61850) 소프트웨어 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발

- SQRA (Security, QoS, Reliability, Availability) 기반 ZEC 유무선 융합 네트워크 기술 개발

- ZEC-SES 디바이스 적용 DC-PLC/SUN 융합 네트워크 기능 개발 (하드웨어/소 프트웨어)

- ZEC-SES 에너지 GW-Legacy EMS 연동 인터페이스 기능 개발 - ZEC-SES 공급/저장 장치 실시간 제어기술 개발

ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 - 독립 마이크로그리드 운영 환경 시뮬레이션 모델 개발

- Inter-마이크로그리드 운영환경 시뮬레이션 모델 개발 - 시뮬레이션 기반 커뮤니티 에너지 수급 최적화 알고리즘 성능 및 효과 평가 /분석 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 - ZEC-SES 통합 운용을 위한 시스템 환경 구축 (태양광 발전, 전기자동차 충 전 및 미터링) - ETRI 내 독립 마이크로그리드 테스트베드 및 운용 환경 set-up - ZEC-SES 프레임워크 국내 표준화 추진 - 국제표준화 추진을 위한 표준화 제안 (NP레벨)

제 1 절 국내외 기술개발 현황

1. 국내 기술개발 현황

ㅇ 분산자원 중개시장 개설 (’17.1월 예정), 중개사업모델 시범사업 (’16.10월 예정)에 따른 중개시장 운영규칙 등 관련 시장·운영시스템의 개발 계획 수립 - 신재생에너지 등 소규모 분산자원 (프로슈머)을 통해 생산된 전기를 전력시 장이나 전기소비자에게 직접 판매할 수 있도록 허용 - 30년까지 대학 (10개 이상), 산업 단지 (100개소 이상), 도서 지역 (유인도 절반)을 대상으로 마이크로그리드 사업을 확대 - 전기자동차 충전사업자가 전력거래소에서 직접 전력을 구매할 수 있도록 전 기사업법을 개정 및 재판매도 허용 ㅇ 마이크로그리드를 고려한 프로젝트 진행 - 에너지저장장치(ESS) 보급, 스마트그리드 확산사업 등 에너지(전력) 인프라 구축 중심 정책 추진 중 - 분산전원 기기/장치 보급 (한전, 전기연 등) 중심으로 사업을 추진 - 전력계통 연계를 위한 분산전원 전력 품질/신뢰성 향상 기술 개발이 우선 진행되고 있음

- 산업부의 제주실증단지, K-MEG(Korea-Micro Energy Grid) 사업이 완료단계 이며, 스마트그리드 확산사업이 2016년부터 추진될 예정 - ICT 기반 공유 네트워킹 및 최적운전 기술 개발 분야는 R&D 기술개발이 미 흡함  전력공유 및 전력거래에 대한 시장 및 정책적 환경 개선 - ’16년 1월 에너지 분야 진입규제 개선, ’16년 3월 프로슈머 이웃 간 전력거 래 실증사업을 통해 수원 솔대마을1)_{, 홍천 친환경에너지 타운 2개 지역을} 선정 - 소규모 분산자원의 수집과 전력시장 연계, 사업자의 수익성을 확보하기 위 한 포트폴리오 구성 등은 시장과 제도의 설계가 필수적으로 병행되어야 하 며, 이에 대응한 기술 개발과 사업화 모델 발굴 필요한 수준 ㅇ 전력거래 시장 활성화를 위한 법률적 시장지원 마련 - ’13년 11월에 발의된‘전기사업법 일부개정법률안’에서 수요관리(Demand Response)사업자에게 전력거래소 회원 자격을 부여 - 신재생 등 소규모 분산자원을 통해 생산된 전기를 전력시장이나 수용가에게

직 판할 수 있도록 허용하는 E-프로슈머(분산자원) 중개시장 ’17년 개설 예정 - 전력시장에서 전력거래를 할 수 있도록 하여 수요자원의 시장참여 기반을 마련함 - 신재생을 이용한 분산자원과 에너지 공유 기술 도입을 통해 에너지 공유 인 터그리드를 구성하고 소비자와 서비스 제공자가 함께 참여하는 에너지 오 픈 마켓 개발/운영 필요 ㅇ 지역별 에너지 자립 및 공유기술의 개발/보급 필요 - 지역별 에너지 자립을 완성하는 신재생 분산전원의 개발, 지역사회 공유 등 의 선순환 고리는 분산전원의 보급을 더욱 활성화 시킬 것임 - 에너지 공유를 위한 관리사업이 활성화되면 에너지 정책체계가 발전소 건설 의 공급보다 수요측면으로 전환될 가능성이 높음 - 커뮤니티 단위의 마이크로그리드 기반의 에너지 생산, 저장, 소비 및 거래 가 활성화될 수 있는 시점

2. 국외 기술개발 현황

ㅇ 국외 선진국들은 증가하는 수요 측 자원들의 효율적 관리, 전력망 신뢰성 보장 방안을 위한 기술 개발 및 실증 추진 중

ㅇ EU는 SCANERGY (a SCAlabel and modular system for eNERGY trading between prosumers), 핀란드는 Ready4SmartCities와 Design4Energy 프로젝트 진행 중 - 프로슈머 간의 에너지거래 측정 가능한 모듈 시스템 구축, 에너지 판매 및

구입가격 정보 확인, 정보 제공하며, 가상화폐(NRGcoin)를 프로슈머의 거 래 수단으로 활용 예정

ㅇ [미국] DoE(에너지성)는 스마트그리드「Multi-Year Program Plan(MYPP), 2010-2014」(’12.9)을 통해 핵심기술/달성목표 제시

- 3가지 목표: MG 상업화, 자가치유 배전그리드, DER/PV 수용

- 미국 GWAC(Grid Wise Architecture Council)은「Transactive Energy Framework」 초안 마련* (’13.10.)

- 건물, 시티 등 MG 단위에서의 에너지 생산/저장자원의 seamless한 연계/통합, 최적 운영 기술 등 관련 기술로드맵 수립 중

- Transactive Energy Framework (GWAC Dradt version)

• 분산 전원, 신재생 에너지원 등 수요 측 에너지 자원들의 증대로 현재의 제어 및 거래시스템으로 이들 자원들을 그리드망에 연동하는 것이 어려워짐에

따라 탄생한 전기 공급과 수용의 균형을 맞추기 위한 일련의 경제적/제어 메커니즘의 집합

• 미국 GWAC (Gridwise Architecture Council)_{에서 증가하는 수요 측 자원} 들을 효율적으로 관리, 전력망의 신뢰성 보장 방안을 마련하기 위하여 전기 에너지의 양방향 흐름 및 정보 통신 기반의 제어 기능을 기반으로 하는 신에너지 서비스 및 신비지니스 창출을 위한 Framework 초안 마련

ㅇ 미국/국제표준 OASIS (Advanced Open Standards for the Information Society) - 에너지 상거래를 위한 기본 정보기술은 EI (Energy Interoperation) v.1 및

EMIX (Energy Market Information Exchange) v.1을 발표함

ㅇ [네덜란드] TNO Enexis, 지역전기 유틸리티사, DNV KEMA, 델프트기술대학 등 공동연구로「Power Matching City」프로젝트 주진 중 (’12.~)

- 전력 생산자와 소비자들은 네트워킹하여 직접 전력을 매매하는 P2P기반 에 너지 거래 시스템 연구 개발

 독일은 신재생에너지에 대한 발전차액지원제도 (FIT, Feed in Tariff)로 전기소비자의 부담이 급격하게 증가하자, 신재생에너지 발전사업자가 스스로 도매시장에 전력판매 의무화로 소규모 자원의 전면적 시장참여 유도 - 중개사업자가 소규모 자원을 대신해 도매시장 참여에 필요한 행정 절차를 대 신하면서 거래비용을 절감 - 소규모 분산자원 모집 및 중개시장 형성 촉진을 위해 중개사업자에게 인센티 브(매니지먼트 프리미엄)를 제공

- 프라운호퍼는「Wind Farm Cluster」프로젝트를 통해 풍력 기반의 에너지 클러 스터링 기술 개발 중

제 2 절 선도기술 현황 분석

Transactive Energy

ㅇ 대상 국가/기관: 미국 / GWAC ㅇ 주요 내용

- 미국의 GWAC(Grid Wise Architecture Council)은「Transactive Energy Framework」초안 마련 (’13.10.) - 건물, 시티 등 MG 단위에서의 에너 지 생산/저장자원의 seamless한 연 계/통합, 최적 운영 기술 등 관련 기술로드맵 수립 중 <Transactive energy 개념>

Power Matvching City ㅇ 대상 국가: 네덜란드 ㅇ 주요 내용 - 전력 생산자와 소비자들을 네트워크 화하여 직접 전력을 사고파는 시스템 - TNO Enexis, 지역전기유틸리티사, DNV KEMA, 델프트기술대학 공동연구 - ’09년부터 시작되어 첫 단계 25가 구, ’11년 2단계 42가구 참여 <파워매칭시티의 적용 응용 사례> Wind Farm Cluster

ㅇ 대상 국가/기관: 독일 / 프라운호퍼 ㅇ 주요 내용 - 신재생 에너지 중에서 풍력(Wind) 기 반의 에너지 클러스터링 기술 및 이를 위한 관리시스템 기술 개발 적용 - 주요 기능: 전력 모니터링, 주파수 관리 지원, PQ 커브 관리 및 Ancillary 서비스 지원

<Wind cluster Management System>

DER Clustering

ㅇ 대상 국가: 폴란드 / Warsaw University of Technology(Institute of Heat Engineering) ㅇ 주요 내용

- 연구 수준의 접근 단계

- 분산전원에 대한 통합 관리를 통한 VPP(Virtual Power Plant) 자원화

제 1 절 추진실적 요약

1. 기술개발 추진 일정 일련 번호 개발 내용 추진 일정_(개월) 달성 도 (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ZEC-SES(Zero Energy Community-Smart Energy Service) 통합 관리 시스템 기술 개발 100% 1.1 클러스터링 및 분산형 분산자원 가상 관리 기술 개발 1.2 _{서버 시스템 구축}ZEC-SES 에너지 1.3 ZEC-SES 에너지 게이트웨이 하드웨어_{/소프트웨어} 기능 개발 1.4 ZEC-SES 액츄에이터 하드웨어_{/소프트웨어} 기능 개발 2 ZEC-SES 관리(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 100% 2.1 개방형 IoE(Internet of Energy) 기반 ZEC-SES 서버 프레임워크 코어 콤포넌트 모듈화 기술 개발 2.2 ZEC-SES 프레임워크 구성을 위한 국제 표준 기반 _ZEC 에너지 정보모델 기능 설계 및 구현

2.3 커뮤니티 에너지 정보 빅데이터 수집/분석 및 처리 기술 개발

2.4 적용 표준PMU급 IED/RTU_{(IEC 61850)} 소프트웨어 기술 개발 3 연동 인터페이스 기술 ZEC-SES 커뮤니티 개발 100% 3.1 SQRA(Security, QoS, Reliability, Availability) 기반 ZEC 유무선 융합 네트워크 기술 개발 3.2 ZEC-SES 디바이스 적용 DC-PLC/SUN 융합 네트워크 기능 개발(하드웨어/소프트 웨어₎ 3.3 ZEC-SES 에너지 GW-Legacy EMS 연동 인터페이스 기능 개발 3.4 장치 실시간 제어기술 ZEC-SES 공급/저장 개발 4 ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 100% 4.1 운영 환경 시뮬레이션 독립 마이크로그리드 모델 개발 4.2 운영환경 시뮬레이션 Inter-마이크로그리드 모델 개발 4.3 시뮬레이션 기반 커뮤니티 에너지 수급 최적화 알고리즘 성능 및 효과 평가_/분석

2. 해당 연도 추진실적 요약 5 ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 100 % 5.1 ZEC-SES 통합 운용을 위한 시스템 환경 구축_{(태양광 발전,} 전기자동차 충전 및 미터링₎ 5.2 ETRI 내 독립 마이크로그리드 테스트베드 및 운용 환경 set-up 5.3 ZEC-SES_{표준화 추진}프레임워크 목표 세부 연구 내용 실적 차이 (달성도) IoE 기반 ZEC-S ES 핵심 기술 개발 및 국제 표준화 ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 - 분산 자원 가상 클러스터링 구성 기능 개발 - ZEC 에너지관리 서버시스템 환경 구축 - ZEC Intra-MG EMS 기능 고도화 - ZEC Inter-MG EMS 기본 기능 개발

- 마이크로그리드 IoE 게이트웨이 및 IED/RTU 탑재 IoE 서버 기능 개발 - IED/RTU 기능 하드웨어 기능 업그레이드 및 분산 자원 (PV, ESS) 적용 시스템 통합 시험 없음 (100 %) - ZEC-SES 시스템 요구사항정의서 - ZEC 사업프로세스 정의, 사업관리계획 및 WBS - BEMS 연동 라이브러리 사용자 설명서 등 기술문서 _{6건, 프로그램 1건, 논문 3건} ZEC-SES 관리_{(모니터링/제어)} 소프트웨어 프레임워크 개발 - ZEC-SES 서비스 프레임워크 구조 설계 - Intra-MG EMS 독립모듈화 코어 콤포넌트 기능 개발 - 국제표준 (IEC 61850) 적용 분산자원 정보모델 개 발 및 정보 수집/제어 기능 개발

- Intra-MG EMS 및 Inter-MG EMS 통합 적용을 위한 빅데이터 수집/분석 처리 기능 고도화 개발 - IEC61850 클라이언트 시뮬레이터 개발 - ETRI 테스트베드 연동 에너지 정보 수집 및 시스 템 알고리즘 적용 시험 없음 (100%)

- ZEC-SES EMS 빅데이터 처리기 기능 설계 - Intra-MG REST API 고도화 항목

- Intra-MG 패러미터 오류 보정안 - Inter-MG EMS 시각화 기능 설계(안) 등 - ZEC-SES Intra-MG EMS 기본기능 소프트웨어 - IEC61850 ClientSimulator 설명서 및 소프트웨어 기술문서 7건, 프로그램 2건, 논문 _3건 ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발 - SQRA유무선 네트워크 구축 Sub-GHz 무선 네트워크 적용 QoS 기능 구현/시험 - DC-PLC 기술 및 Sub-GHz 무선 네트워크 기술의 ETRI 4주차장 태양광 발전시스템 적용 시험/운영 - 4 Port 태양광 모듈 지원 DC-PLC 기술 태양광 발 전 모니터링 하드웨어 및 소프트웨어 기능 개발 - 전력 미터 데이터 수집 서버 및 DR제어/직접부하제어

EMS 서버의 Legacy BEMS 연동 서버 기능 개발 - Intra-MG EMS 시스템 기능 연계 ZEC-SES 공급/저

장 장치 실시간 제어기술 개발 없음 (100%) - 무선 네트워크 QoS 기능 설계서 및 소프트웨어 - Sub-GHz 기반 태양광 모니터링 하드웨어 보드 - 4포트 DC-PLC 기반 태양광 모니터링 HW 보드 - IED/RTU용 프로세서 하드웨어 수정 버전 기술문서 4건, 시제품 1건, 소프트웨어 1건, 논문 _5건 ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 - Intra-MG EMS 최적운영 기술 개발 - Inter-마이크로그리드 운영환경 시뮬레이션 모델 개발 - Intra-MG EMS 및 Inter-MG EMS 최적운영 시뮬레이

션 (최적운영: ESS 충방전 스케줄 등) - 태양광 발전량 예측 및 수요 예측 알고리즘 개발 없음 (100 %) - ZEC 마이크로그리드 운영/제어 기능 설계서 - MG ESS 최적운영스케쥴 도출 SW 기술 시험 절차서 - 다중 마이크로그리드 최적제어 방안 분석서 - Inter-MG 내부 알고리즘 제안서 - ETR MG 상위수준 모델 설계서 기술문서 _{5건, 프로그램 1건, 논문 1건} ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화 - 에너지 공유 네트워킹 테스트베드:　3주차장 태양광 발전 시스템 및 전기자동차 충전환경 구축 - 5연구동 및 실내체육관 전력량계 통신시스템

- ZEC RC-EMS 국제 표준화 추진(ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 기고서 3건) 및 국제표준안 아이템 도출(ITU-T SG20, 다중 MG환경 IoT기반 에너지 서비스)

S/W

- 태양광 발전시스템 30kW급 - 전기자동차 충전시스템 환경

- 전력소비미터링 환경 구축 - ZEC-SES 에너지 서비스 표준 기고서 3건, 항목도 출 _1건 - ETRI 내 독립 마이크로그리드 테스트베드 설계서 기술문서 _{2건, 시제품 3건, 국제표준 기고서 2건,} 국제표준 항목 도출 _1건

제 2 절 추진실적 세부 내용

1. 세부 결과물 내용 구성 ㅇ ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 관리(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 ㅇ ZEC-SES 커뮤니티 연동 인터페이스 기술 개발 ㅇ ZEC-SES 운용 알고리즘 개발 및 시뮬레이션 기반 효과 분석 ㅇ ZEC-SES 시스템 실증 테스트 환경 구축 및 표준화

2. ZEC-SES 통합 관리 시스템 기술 개발 1) 분산자원 가상 클러스터링 및 분산형 관리 기술 개발 ㅇ 분산 자원 가상 클러스터링 구성 기술 개념 정의 - 분산 자원 가상 클러스터링 : 다중 마이크로그리드 환경에서 특정 목적 달 성을 위하여 동적으로 분산 자원들을 선택하여 그룹 생성, 목적 달성 후 그룹 해제 - 마이크로그리드 가상 클러스터링 : 다중 마이크로그리드 환경에서 특정 목 적 달성을 위하여 동적으로 마이크로그리드들을 선택하여 그룹 생성, 목적 달성 후 그룹 해제 ㅇ 분산 자원 가상 클러스터링 구성 서비스 시나리오 정의 - 다중 마이크로그리드 최적 운영 시나리오 : 통합 마이크로그리드 전체의 에 너지 수급 운영 비용 최소화를 위한 개별 마이크로그리드 간 에너지 공유 (거래) 스케쥴링을 통하여 에너지 공유 마이크로그리드 클러스터링(당해년 도 개발) - 가상 클러스터링 기반 비상 대응 시나리오: 계통으로부터의 전력 비상 배출 요청이 있거나 커뮤니티 내 특정 마이크로그리드로 비상 공급이 필요한 경 우, 최적의 전력 공급 자원들을 검색, 선택, 클러스터링 후 전력 공급(3차 년도 개발) ㅇ 분산 자원 가상 클러스터링 구성 기능 개발 [그림 3-1] 에너지 거래 기반 분산 자원 가상 클러스터링 제공 구조 - 다중 마이크로그리드 운영 기능 . 다중 MG 최적 운영: 선형함수 제출 이중 경매방식 알고리즘에 의한 최적

가격 결정 . 데이터 저장 관리: 결정된 최종 가격과 이에 따른 경제성 효과를 저장하 고, 저장된 값을 조회함 . 시각화 기능 : 다중 마이트로그리드의 최적 운영 효과를 시각화 - 개별 MG 운영 기능: 다중 마이크로그리드 운영 기능으로부터 전달 받은 가 격에 대하여 개별 마이크로그리드 운영 스케쥴링(구매, 판매, ESS)과 에너 지 수급 선형함수 생성 [그림 3-2] 에너지 거래 기반 분산 자원 가상 클러스터링 결과 시각화 2) ZEC-SES 에너지 서버 시스템 구축 ㅇ 계층적 다중 마이크로그리드 환경 구성 - 개별 마이크로그리드의 소비 패턴이 서로 상이하도록 구성하여 잉여 전력을 공유(거래)할 수 있도록 함 . MG1: 근무시간에 소비가 많고, 야간에 소비가 적음(ETRI 12연구동 6층 대 상) . MG2: 근무시간에 소비가 적고, 야간에 소비가 많음(ETRI 체육동) 아침, 점심, 저녁 식사시간에만 소비 있음(ETRI 식당동)

[그림 3-3] 계층적 다중 마이크로그리드 환경 구성 ㅇ ZEC 에너지 서버 시스템 개발 - Intra-MG EMS: 단일 마이크로그리드 환경에서의 마이크로그리드 내 분산 자 원들의 에너지 수급 관리 서버 - Inter-MG EMS: 다중 마이크로그리드 환경에서의 마이크로그리드 간 에너지 공유 및 다중 마이크로그리드 에너지 수급 관리 서버

- IoE 메시지 버스: Inter-MG EMS와 Intra-MG EMS간 에너지 수급 현황 및 최 적 운영 계획 상호 교환

[그림 3-5] ZEC 에너지 서버 시스템 계층적 구조 시각화 ㅇ Intra-MG EMS 기능 고도화

- 시각화 기능 : 사용자 인터페이스를 위한 GUI 기능 . 단일 마이크로그리드 운영 스케쥴 시각화 추가 개발 . 빅데이터 웹 페이지 접속 SSO (SIngle Sign On)적용

. 설정 패러미터 추가: 연동 서버 접속 정보(IP 주소, 포트) 설정 추가, 빅 데이터 접근을 위한 시큐리티 키 설정 추가

- MG 연동 인터페이스 : xEMS 및 MG 자원에 대한 표준 기반 인터페이스 및 통 합(Inter/Intra) MG-EMS 연동 인터페이스 기능 제공

. Inter-MG EMS와 Intra-MG EMS와의 연동을 위한 IoE 메시지 버스 추가 개 발 . IEC 61850 연동 인터페이스 안정화 및 일부 패러미터 변경 . BEMS 연동 인터페이스 개발 및 적용 - MG 현황 모니터링 기능 : 외부 현황 및 이벤트 수집 및 모니터링 기능과 MG 자원의 현황과 상태 정보 수집 및 모니터링 기능 제공 . 외부 현황(날씨, SMP) 수집 주기 수정 . BEMS 소비 데이터 수집 및 모니터링 기능 개발 . IEC61850 기반 분산자원(PV, ESS) 데이터 수집 및 모니터링 기능 안정화 . 수집 데이터 저장을 위한 데이터 저장 요청 REST API에 시큐리티(키기반) 적용 - MG 운영 및 제어 기능 : 마이크로그리드 정보 수집을 기반으로 수급 예측, 최적 운영, MG 제어 규칙 관리 및 MG 자원 제어 기능 제공 . 최적 운영 스케쥴링 알고리즘 최적화 및 안정화

. MG 자원 제어를 위한 IEC61850 연동 기능 개발 . 타 기능과의 통신 인터페이스 개발

- MG 데이터 저장 및 분석 기능 : 마이크로그리드 정보 수집을 기반으로 수집 된 데이터에 대한 데이터 정합(Adaptation), 수집된 정보의 데이터 저장 및 통계/패턴/경제성을 포함한 데이터 분석 기능 제공

. REST API에 시큐리티 적용 및 REST API 일부 패러미터 업데이트 . 저장된 데이터에 대한 배치 처리 고도화(데이터 임계치 적용) . 통계(평균, 총합), 경제성 분석 모듈 고도화 [그림 3-6] Intra-MG EMS 기능 구조도 ㅇ Inter-MG EMS 기능 개발 - 시각화 기능 : 사용자 인터페이스를 위한 GUI 기능 - 부가서비스 운영관리 기능 : 다중 MG 부가서비스 제공 및 운영 관리 기능 - 다중 MG 최적 운영 기능 : 개별 MG와의 전력 수급 선형함수 제출 기반 이중 경매 방식을 통하여 다중 MG 운영 비용을 최소화 . 최적 운영 기본 알고리즘 개발(당해년도) . 타 기능과의 연동과 경제성 분석은 3차 년도 수행 - 데이터 저장 관리 기능 : 주기적으로 수집된 개별 MG 현황, 외부 환경 정 보, 다중 최적 운영 결과를 저장, 관리, 통계 기능 수행 . 개별 MG 현황: 총 소비량, 총 발전량, 총 방전량, 총 충전량

. 외부 환경 정보: SMP . 최적 운영 결과: 시간대별 거래 가격(구입 및 판매), 시간대별 절감량(거 래량 및 거래비용) - 데이터 수집 및 연동 인터페이스 기능 : 개별 MG의 현황 및 외부 환경 정보 를 수집하고 이를 위한 연동 인터페이스 제공 . 개별 MG 현황 수집: IoE 메시지 버스 인터페이스 . 외부 환경 정보 수집: HTTP 기반 인터페이스 [그림 3-7] Inter-MG EMS 기능 구조도

3) ZEC-SES 에너지 게이트웨이 하드웨어/소프트웨어 기능 개발

ㅇ 멀티 마이크로그리드 환경에서 통합 관리를 통한 최적운영 환경을 제공하기 위한 IEC61850-7-420 분산자원 데이터모델 및 IoT 프로토콜 (MQTT) 기반 IoE 메시지 버스 기능 구조 설계, 1차 기능 구현 및 시험 완료

ㅇ RTU/IED 탑재용 IoE 서버 프로그램

- RTU/IED 탑재용 IoE 서버 프로그램은 세부적으로 (1) DER 정보 수집 및 제어 기능, (2) IEC61850 데이터모델 변환 기능, (3) IoE 메시지 버스 인터페이스 기능을 포함하도록 설계하였으며, 1차 기능 구현 및 단위 기능 시험 완료 (1) DER 정보 수집 및 제어 기능: DER(PV, ESS) 장치로부터 계량/상태

정보를 수집하거나 장치를 제어하기 위한 MODBUS/TCP 기반 통신 기능 블록 (2) IEC61850 데이터모델 변환 기능: MODBUS/TCP 통신으로 수집되는 DER(PV,

ESS) 계량/상태 정보 및 제어 정보를 IEC61850 데이터 모델로 변환 하는 기능 블록으로서, 기존 1차 년도 결과물인 IEC61850/MMS 기반 통신 인터페이스 기능과의 호환성 확보를 위하여 IEC68150 논리노드(Logical Node)의 계층 구조와 IoT 프로토콜(MQTT)의 Topic 계층 구조가 서로 매핑되도록 설계 및 구현

(3) IoE 메시지 버스 인터페이스 기능: Intra/Inter-MG EMS로부터 수신되는 [그림 3-8] 멀티 마이크로그리드 환경 통합 관리을 위한 IoE 메시지 버스

DER의 특정 계량/상태 정보 요청 또는 장치 제어 요청에 대한 응답 처리를 위한 인터페이스 기능과, Intra/Inter-MG EMS의 의해 주기적인 수집이 필요한 계량/상태 정보 집합(IEC61850의 Report Control Block에 해당)에 대한 주기적인 전송을 위한 인터페이스를 제공하는 기능 블록으로서, Pub/Sub 기반의 저전력 경량 IoT 프로토콜(MQTT)를 적용하여 구현 ㅇ IoE 메시지 버스 - IoT 프로토콜인 MQTT 기반 메시지 중계를 위한 서버(Broker)로서 오픈소스 기반 Mosquitto Broker 적용 - IEC61850 기반 분산자원 (PV, ESS) 데이터 모델에서 논리노드의 계층적인 구조와 동일하게 매핑되는 MQTT Topic 계층 구조를 적용하여 기존 IEC61850/MMS 방법을 사용하는 EMS에 적용이 용이하도록 구현

ㅇ Intra/Inter-MG EMS용 IoE 메시지 버스 인터페이스

- IEC61850 논리노드 구조와 동일하게 매핑된 Topic 구조에 의해 IoT 프로토콜(MQTT)의 와일드카드(Multi Level:‘#’, Single Level:‘+’)를 사용한 선택적인 집합 데이터 수집이 용이하도록 함 ㅇ IoE 메시지 버스 기능 시험 결과 예시: - 1차 년도 구축된 PV, ESS 시스템을 대상으로 IoE 메시지 버스 기반 계량/상태 정보 수집 기능을 시험 - 시험 환경은 (1) PV 계량/상태 정보를 수집하기 위한 RTU/IED 탑재용 IoE 서버 프로그램이 적용된 가상 RTU/IED 프로그램(1차 기능시험에서는 일반 PC 에서 운영 시험), (2) IoE 메시지 중계를 위한 오픈소스 기반 MQTT Broker 프로그램, (3) IoE 메시지 버스 인터페이스 기반 데이터 수집 클라이언트 프로그램 #1(Intra/Inter-MG EMS 탑재용), (4) IoE 메시지 버스 인터페이스 기반 데이터 수집 클라이언트 프로그램 #2(Intra/Inter-MG EMS 탑재용)으로 구성함 - 데이터 수집 클라이언트 프로그램에서 단일 IoE 서버 프로그램으로부터 서로 다른 PV 계량/상태 정보 집합을 주기적으로 수집하도록 설정하여 운영 시험 (1) IoE 서버 플랫폼이 적용된 RTU 탑재용 프로그램 구동 시험: PV 계량 정보 세트(다음 그림의 Report_Meas102) 및 상태 정보 세트(Report_Stus102)의 주기적인 전송(Publish) 상태 확인(세부 PV 상태/계량 정보 총 94개 데이터 항목에 대한 초당 1회 이상 전송 상태 확인 완료)

[그림 3-9] IoE 서버 프로그램 구동 화면

(2) IoE 메시지 중계를 위한 Broker 프로그램 구동 시험: 각 데이터 수집 클라이언트로부터의 데이터 수집 요청 정보 확인(수집 요청 데이터 세트에 대한 IEC61850 논리노드와 매핑되는 Topic에 대한 Subscribe 요청 확인)

(3) IoE 데이터 수집 클라이언트 프로그램 #1 구동 시험: PV 패널의 전압/전류/전력 데이터 수집 요청에 대한 주기적인 전압/전류/전력 데이터 수집 상태 확인 [그림 3-11] IoE 데이터(PV 전압/전류/전력) 수집 클라이언트 프로그램 구동 화면 (4) IoE 데이터 수집 클라이언트 프로그램 #2 구동 시험: PV 인버터 내부 온도 데이터 수집 요청에 대한 주기적인 PV 인버터 내부 온도 데이터 수집 상태 확인 [그림 3-12] IoE 데이터(PV 인버터 내부 온도) 수집 클라이언트 프로그램 구동 화면

4) ZEC-SES 액츄에이터 하드웨어/소프트웨어 기능 개발

ㅇ Exynos 4412 CPU Module을 기반으로 USB 포트를 통해 프로그램이 가능하고, USB-UART 포트를 통해 디버깅 화면출력 기능, UART를 통한 SUN 모듈과 통신기능, 이더넷 포트를 통한 상위 EMS와 통신기능을 갖춘 액츄에이터 하드웨어 모듈 기능 개발

ㅇ EMS 명령을 통해 PV 및 ESS를 제어하는 Intelligent Electronic Device (IED) 및 태양광 모듈의 정보수집 데이터를 EMS에 전달하는 Remote Terminal Unit (RTU) 구현

U

A

R

T

USB-UART 디버그용 USB 프로그램용 USB 전원LED ETH0 ETH1 ETH Controller Micro SD 전원 스위치 5V 외부전원 5V DC-DC Exynos CPU PMIC Memory SD charger 4.2V 1.8V DC-DC EEPROM [그림 3-13] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 보드 상세구성

ㅇ Linux OS를 탑재시킨 메인 CPU인 Exynos4412는 Coretex-A9 Quad Core 32bit RISC 프로세서로서, LPDDR2 메모리와 NAND 플래시 및 PMIC로 구성된 MV4412 모듈에 탑재되어 좁은 면적에 다양한 기능과 인터페이스 및 호환성을 갖춤

ㅇ USB-UART 디버그 인터페이스를 제외하고 4개의 UART 인터페이스를 갖추고 있으며, 다수의 태양광 발전 PV 모니터링용 SUN 및 PLC 인터페이스를 갖출 수 있는 구조임 VDD TX GND RX RTU CN3 SUN Module VDD TX RX GND [그림 3-15] SUN 모듈 연결용 UART 인터페이스 연결구성

ㅇ CPU 모듈의 SRAM Bus 인터페이스를 활용하여 이중 Ethernet을 구현함으로써 태양광 인버터와 ESS의 동시제어가 가능하도록 IED의 제어용 통신 인터페이스를 갖추며, 저전압 IC용 1.8V ~ 5V 다중전압 생성으로 지속적으로 안정적인 전원공급이 가능 Exynos 4412 Module UART I/F x4 USB Eth1 Ctrl USB (OTG) 3.3V 4.3V 5V Voltage Regulator USB-UART 3.3V Eth2 Ctrl CPU Mem 1.8V Le ve l C on v. [그림 3-16] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 기능 구성도 [그림 3-17] 액츄에이터 (IED/RTU) 하드웨어 조립 시제품 ㅇ 단일 하드웨어 보드를 공유하여 사용하되, 별도의 프로그램과 서로 다른 인터페이스 활용을 통해 PV와 ESS 제어용 IED 및 SUN 또는 PLC와 연계하는 태양광 모니터링용 RTU 모두 구현

SUN SUN PLC PLC PV INV ESS MG

EMS IED INV/ESS

Energy 제어 PV Monitor SUN/ PLC RTU MG EMS

3. ZEC-SES 관리(모니터링/제어) 소프트웨어 프레임워크 개발 1) 개방형 IoE 기반 ZEC-SES 서버 프레임워크 코어 콤포넌트 모듈화 기술 개발 ㅇ Intra-MG EMS 기능 개별 독립 어플리케이션으로 개발 - 시각화 기능: Spring 프레임워크 기반 웹 어플리케이션, 주요 컴포넌트 Class로 개발됨 - 외부 현황 모니터링 기능: Java 기반 어플리케이션, 주요 컴포넌트 Class로 개발됨 - MG 제어 및 운영 기능: MATLAB 기반 어플리케이션 - MG 현황 모니터링 기능, MG 연동인터페이스: C++ 기반 어플리케이션

- 빅데이터 관리(RESTful API 포함) 기능, 통계 분석 기능: WAS 기반 웹 어플 리케이션, 주요 컴포넌트 Class로 개발됨 [그림 3-19] Intra-MG EMS 기능 개발 및 운영 ㅇ Inter-MG EMS 기능 개별 독립 어플리케이션으로 개발 - 시각화 기능: Spring 프레임워크 기반 웹 어플리케이션, 주요 컴포넌트 Class로 개발됨 - 외부 현황 모니터링 기능: Java 기반 어플리케이션, 주요 컴포넌트 Class로 개발됨 - 다중 MG 최적 운영 기능: MATLAB 기반 어플리케이션 - 개별 MG 현황 수집 기능, IoE 연동 인터페이스: C++ 기반 어플리케이션 - 빅데이터 관리(RESTful API 포함) 기능, 데이터 통계 기능: WAS 기반 웹 어

[그림 3-20] Inter-MG EMS 기능 개발 및 운영 2) ZEC-SES 프레임워크 구성을 위한 국제 표준 기반 ZEC 에너지 정보모델 기능 설계 및 구현 ㅇ Intra-MG 에너지 정보 모델 설계 - IEC61850 정보 모델 설계: PV, ESS - BEMS 소비 데이터 모델 설계 [그림 3-21] Intra-MG 에너지 정보 모델 ㅇ PV 분산 자원 정보 모델 개발 [그림 3-22] PV 분산자원 정보 모델 (발전량)

[그림 3-23] _{PV 분산자원 정보 모델(상태)}

ㅇ ESS 분산 자원 정보 모델 개발

[그림 3-25] _{ESS 분산자원 정보 모델(상태)} ㅇ BEMS load 정보 모델 개발 [그림 3-26] BEMS Load 정보 모델 3) 커뮤니티 에너지 정보 빅데이터 수집/분석 및 처리 기술 개발 ㅇ 다중 MG 환경에서 에너지 정보 교환 메커니즘 설계 - Intra-MG 내에서의 에너지 정보 교환

. IEC 61850 : PV-INV와 ESS-PCS와 연동(당해연도 적용) . IoT: PV-INV와 ESS-PCS와 연동(3차 년도 적용)

. TCP/IP 기반 자체 인터페이스 : BEMS와 연동(당해연도 적용) . HTTP : 외부 인터넷 서비스(기상청, 전력거래소)와 연동 - Inter-MG와 Intra-MG 간의 에너지 정보 교환 . IoE 메시지 버스: 개별 MG의 에너지 수급 현황 정보 전달 - Inter-MG와 Intra-MG 간의 에너지 정보 교환 . HTTP : 외부 인터넷 서비스(전력거래소)와 연동

[그림 3-27] 다중 MG 환경에서 에너지 정보 교환 구조 ㅇ Intra-MG 에너지 정보 빅데이터 처리 기술 고도화 - 입출력 정합 기능 : 빅데이터 입출력을 위한 API 및 접근 제어 기능 제공 . 발급된 암호화키 기반 RESTful API 접근 제어 모듈 개발 및 적용 . PV API 패러미터 변경 적용 - 데이터 관리 기능 : 빅데이터 조회, 저장, 변경 기능 제공 . 데이터 변경 기능 보완 . 데이터 저장 테이블 스키마 변경 적용: PV 발전 정보 테이블, Load 정보 테이블, Gird 정보 테이블 - 데이터 분석 기능 : 빅데이터 통계, 패턴 분석, 경제성 분석 기능 제공 . 평균 패턴 배치 처리 모듈 변경 및 안정화: 데이터 임계치 적용을 통하 여 정상 범위의 값들에 대해서 배치 처리 실시 . 통계(평균, 합) 처리 모듈, 경제성 분석 모듈 안정화 - 데이터 저장소 : 하둡 기반 빅데이터 저장소 제공

[그림 3-28] Intra-MG 에너지 빅데이터 처리 기술 구조도 ㅇ Inter-MG 에너지 정보 빅데이터 처리 기술 개발 - 입출력 정합 기능 : 빅데이터 입출력을 위한 API 및 접근 제어 기능 제공 . RESTful API : 빅데이터 저장소의 데이터 저장 및 조회를 위한 20여종 API 개발 . 접근 제어 : 발급된 암호화키 기반 RESTful API 접근 제어 모듈 개발 - 데이터 관리 기능 : 빅데이터 조회, 저장, 변경 기능 제공 . 관리 데이터 종류 : 개별 MG 에너지 수급 현황, 다중 MG 최적 운영 경제 성 효과, 총계, 평균, 거래 가격(구매, 판매), SMP - 데이터 분석 기능 : 입력 구간에 대한 총합, 평균 계산 - 데이터 저장소 : 하둡 기반 빅데이터 저장소 제공

[그림 3-29] _{Inter-MG 에너지 빅데이터 처리 기술 구조도}

4) PMU급 IED/RTU 적용 표준(IEC 61850) 소프트웨어 기술 개발

ㅇ IED/RTU 탑재용 PV/ESS 분산자원 정보수집 및 제어용 IEC61850 서버 프로그램 및 Modbus/TCP 기반 정합 기능 개발

- IEC61850 서버 프로그램은 PV의 인버터 또는 ESS의 PCS와 Modbus/TCP 통신을 통하여 계량/상태정보를 수집하거나 제어 신호를 전달할 수 있도록 구현 및 정합 - Modbus/TCP 통신을 통해서 수집된 계량/상태정보는 IEC61850 데이터 모델로 변환하여 Read/Reporting 서비스 형태로 IEC61850 클라이언트에 제공할 수 있도록 하고, Write 서비스를 통해 IEC61850 클라이언트로부터 수신되는 IEC61850 데이터 모델 형식의 제어 정보는 Modbus/TCP 형식으로 변환하여 해당 분산자원(PV의 인버터 또는 ESS의 PCS)으로 전달할 수 있도록 구현 - 1차 년도 설계된 IEC61850기반 PV 및 ESS 분산자원 정보모델을 기반으로

ETRI에 구축된 30kW급 PV와 20kW/40kWh급 VRFB ESS에 대하여 SCL(Substation Configuration Language)을 기반으로 각 분산자원에 대한 ICD(IED Capability Description) 파일 정의

[그림 3-30] ETRI PV용 IEC61850 SCL