에너지

에너지는 에너지 보안, 환경 보호 및 운영 안전, 시스템 효율성, 분산 시스템의 신뢰성 및 제어,
청정 에너지 기술 등 다양한 문제가 관련된 복합적인 분야입니다.

NI CompactRIO 및 NI LabVIEW를 사용하는 분산 생성 기반 스마트 미니 그리드 시스템

"NI 플랫폼을 사용하여 개발된 SMG 시스템은 신뢰할 수 있고 일관된 솔루션이며 농촌 전력 공급 시스템의 성능을 향상시키면서 분산 전력을 최적으로 사용하는 플랫폼을 만들어 국가의 전력 부문을 강화할 수 있는 고유한 위치에 있습니다."

- Alekhya Datta, 에너지 및 자원 연구소 (TERI)

과제
특히 에너지 자원이 고갈되는 신흥 경제국에서 에너지 안보 및 에너지 접근을 강화하고, 효율적이고 지능적으로 전력을 생성하는 것은 인도의 국가 수준에서도 똑같이 중요합니다.
솔루션
최첨단 전력 전자 장치로 구동되고 NI CompactRIO 하드웨어 및 NI LabVIEW 시스템 설계 소프트웨어를 기반으로하는 초고속 디지털 기술을 통해 제어되는 인도에서 최초의 스마트 미니 그리드 (SMG) 시스템 개발 , 전체 전력 시스템에 대해 더 높은 수준의 유연성, 신뢰성, 효율성 및 안전성을 보장합니다.
  • 그림 1. TERI에서 개발 한 SMG 시스템의 완전한 단일 라인 다이어그램

  • 유틸리티 변경 및 과제에 대처하기 위해 인도의 많은 유틸리티 회사는 스마트 그리드 기술을 구현할 계획입니다. SMG 시스템은 스마트 전력망의 하위 집합이며 일반적으로 11kV 이하에서 작동하고 커뮤니티에 전기를 공급하는 지능형 배전 네트워크로 정의됩니다.

    마이크로 하이드로, 풍력 터빈, 바이오 매스 및 태양 광 발전과 같은 다양한 재생 가능 발전기와 결합된 디젤 발전기와 같은 소형의 기존 발전기를 포함하여 다양한 분산 에너지 자원(DER) 에 의해 공급됩니다. SMG는 기존의 전력망에 연결하거나 격리하여 국부적 부하에만 전기를 공급할 수 있습니다.

    SMG는 디지털 정보 통신 기술 (ICT)의 응용 프로그램이며 고급 감지, 통신, 전력 생성, 전달 및 궁극적으로 마이크로 그리드 영역 내에서 최종 사용을 최적화 하기 위한 제어 기술. SMG는 동적 통신과 전기 네트워크의 균형을 제공하여 손실을 최소화하고 그리드의 안정성을 높입니다.
  • SMG의 장점

    SMG의 이점은 다음과 같습니다.

    • 수요 측 관리 및 수요 측 대응 육성
    • 정전을 줄이고 그리드의 신뢰성, 효율성 및 안정성을 높입니다.
    • 탄소 발자국 감소 및 화석 연료 소비 최소화
    • 고객에게 전기 수요를 관리하기 위해 더 나은 자율성을 제공합니다.

    SMG 시스템에 대한 TERI의 이니셔티브

    아시아 태평양 파트너십 프로그램의 후원으로 TERI는 신 재생 에너지 부에 제안서를 제출했으며 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization은 호주 연방 환경, 물, 유산 및 예술부에 제안서를 제출했습니다. 인도 지역에 적용 할 수 있는 분산 발전 기반 SMG 시스템 및 제어 기술을 개발 및 시연하고 인도에서 SMG의 배치를 촉진하기 위한 자금을 확보합니다. 여러 발전 자원과 다양한 부하를 최적화 하기 위해 TERI는 인도 하리 아나에있는 TERI Retreat의 연구 시설 중 하나에서 SMG 시스템을 설계하고 개발했습니다.

    TERI SMG 모델의 고유 기능

    TERI SMG 모델의 고유한 기능은 다음과 같습니다.

    • 재생 가능 에너지 원의 최대 활용을 보장하기 위해 통합 된 다중 DER
    • 리소스 및로드 프로파일링, 제어 및 예측 수행
    • 자원 최적화 및 수요 관리를 위한 중앙 집중식 제어 (지능형 디스패치 컨트롤러)
    • 시작된 로드 우선 순위 지정-총로드가 중요, 필수 및 비 필수 로드로 분류되었습니다.
    • 데이터 수집 및 컨트롤 송수신을 위해 LabVIEW 시스템 설계 소프트웨어를 사용하는 통합 고속 FPGA 기반 디지털 통신
    • 설치된 센서를 통해 여러 전기, 날씨 및 물리적 매개 변수에 대한 실시간 데이터 수집 및 모니터링 완료
    • 시스템 구성 요소의 자동 연결 / 연결 해제를 통해 중단 최소화 및 네트워크 장애에 대한 빠른 대응
  • 그림 2. SMG 시스템을 위한 지능형 SDC

    그림 3. SMG 시스템에서 사용되는 NI cRIO-9022 및 C 시리즈 모듈

  • 그림 4. SMG SCADA 시스템 및 컨트롤러 인터페이스

    그림 5. SMG 시스템의 실시간 데이터 수집 대시 보드

  • TERI SMG 시스템은 다음 DER도 통합했습니다.

    • TERI Retreat 북쪽 블록의 지붕에 설치된 10.5kWP 태양 광 발전 (결정질 실리콘 기반 태양 광 모듈) 시스템
    • 바이오 매스 가스 화기 건물 옥상에 설치된 2kWP 태양 광 (결정질 실리콘 기반 태양 광 모듈) 시스템
    • TERI Retreat의 남쪽 블록 옥상에 있는 1kWP 박막 기반 태양광 발전 시스템
    • 3.3kW 풍력 터빈 발전기 (WTG)
    • 바이오 매스 가스 화기 건물에 있는 100kW 바이오 매스 가스 화기 (목재) 시스템
    • 에너지 저장 용 48V, 600Ah의 배터리 뱅크
    • 디젤 발전기 및 유틸리티 그리드

    TERI Retreat는 컨퍼런스 홀, 공식 및 주거용 건물, 실험실 및 운동장을 포함한 현대적인 시설을 갖춘 주거용 복합 시설입니다. 단지의 전력 수요는 계절, 주거용 건물의 점유 수준, 개최되는 회의 수 및 기타 여러 요인에 따라 크게 다릅니다.

    CompactRIO 및 LabVIEW를 사용하여 지능형 스마트 디스패치 컨트롤러 개발

    SMG 시스템의 핵심과 두뇌는 CompactRIO 플랫폼을 사용하여 개발된 스마트 컨트롤러 입니다. NI cRIO-9022는 NI 9227 전류 입력, NI 9225 아날로그 입력, NI 9481 릴레이, NI 9211 열전대 입력, NI 9205 아날로그 입력 및 NI 9403 양방향 디지털 I/O C 시리즈 모듈과 함께 사용되어 전기 및 날씨 데이터를 수집합니다.

CompactRIO 및 LabVIEW를 사용하여 지능형 스마트 디스패치 컨트롤러 개발

SMG 시스템의 핵심과 두뇌는 CompactRIO 플랫폼을 사용하여 개발된 스마트 컨트롤러입니다. NI cRIO-9022는 NI 9227 전류 입력, NI 9225 아날로그 입력, NI 9481 릴레이, NI 9211 열전대 입력, NI 9205 아날로그 입력 및 NI 9403 양방향 디지털 I/O C 시리즈 모듈과 함께 사용되어 전기 및 날씨 데이터를 수집합니다.

측정 출력 신호 NI C 시리즈 모듈
태양 광 발전 스트링 DC 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
배터리 DC 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
풍력 터빈 발전기 위상 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
바이오 매스 가스 화기 위상 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
부하 전력 소비 AC 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
그리드 전력 AC 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)
인버터 AC 전류, 전압 NI 9227 (현재), NI 9225 (전압)

표 1. 전기 매개 변수 측정

측정 전형적인 변환기 전형적인 신호 NI C 시리즈 모듈
글로벌 태양 복사 Pyranometer 아날로그 전압 NI 9205
풍속 풍력계 펄스 트레인 NI 9205
바람의 방향 풍력계 아날로그 저항 NI 9205
주변 온도 열전대 아날로그 전압 NI 9211
모듈 온도 열전대 아날로그 전압 NI 9211
배터리 온도 열전대 아날로그 전압 NI 9211
실내 및 실외 습도 상대 습도 센서 아날로그 전압 NI 9205

표 2 . 날씨 / 물리적 매개 변수 측정

  • 그림 6. SMG 대시 보드 용 LabVIEW 소스 코드 (블록 다이어그램)

  • LabVIEW 플랫폼을 사용한 SMG SCADA 시스템 개발

    SMG 용 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템은 다음 LabVIEW 모듈을 포함하는 NI Developer Suite를 사용하여 개발되었습니다.

    • LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC) 모듈
    • LabVIEW Real-Time 모듈
    • LabVIEW FPGA 모듈
    • LabVIEW Electrical Power Suite (EPS)

    SCADA 시스템과 스마트 컨트롤러 간의 통신

    타사 GSM/GPRS SA 1802 C 시리즈 모듈이 CompactRIO와 SCADA 시스템 간의 통신 매체로 사용되었습니다. 다양한 데이터 노드에서 수집된 데이터는 Modbus 프로토콜을 사용하는 이더넷과 TCP/IP를 사용한 GSM 모뎀을 통해 전송되었습니다.

SCADA 시스템과 스마트 컨트롤러 간의 통신

타사 GSM / GPRS SA 1802 C 시리즈 모듈이 CompactRIO와 SCADA 시스템 간의 통신 매체로 사용되었습니다. 다양한 데이터 노드에서 수집된 데이터는 Modbus 프로토콜을 사용하는 이더넷과 TCP / IP를 사용하는 GSM 모뎀을 통해 전송되었습니다.

SMG 시스템을 위한 실시간 데이터 수집 대시 보드

LabVIEW DSC, LabVIEW Real-Time 및 LabVIEW FPGA 모듈을 포함한 NI Developer Suite는 전기 및 날씨 매개 변수 및 일일 에너지 소비와 같은 모든 실시간 정보가 제공되는 SMG 시스템 용 대시 보드를 개발하는데 사용되었습니다. SMG 시스템의 대시 보드는 이더넷 (Modbus 프로토콜)을 사용하여 SMG SCADA 시스템과 통신하는데 사용됩니다.

SMG 시스템의 응용

SMG 시스템은 다음 영역에서 사용할 수 있습니다.

  • 쇼핑몰, 호텔, 병원과 같은 산업 및 상업 단지
  • 아파트 및 타운십과 같은 주거 단지
  • 교육 기관
  • 전력망이 없는 시골 및 교외 지역
  • 통신 기지국

NI 플랫폼 기반 시스템의 이점

NI 플랫폼을 사용하여 개발된 SMG 시스템은 신뢰할 수 있고 일관된 솔루션이며 농촌 전력 공급 시스템의 성능을 향상시키면서 분산 전력을 최적으로 사용하는 플랫폼을 생성하여 국가의 전력 부문을 강화할 수 있는 고유한 위치에 있습니다. Jawaharlal Nehru National Solar Mission 및 Rajiv Gandhi Grameen Vidyutikaran Yojana와 같은 인도의 주력 프로그램 정부의 일부로 통합 될 수 있습니다. 이 시설은 신재생 에너지 노조 장관 인 Farooq Abdullah 박사와 명예로운 권력 노조 장관인 Shri Sushil Kumar Shinde, TERI 사무 총장인 RK Pachauri 박사가 성공적으로 의뢰했습니다.

글쓴이 정보:

Alekhya Datta
에너지 및 자원 연구소 (TERI)
분산 발전 센터 (CDG), 에너지 환경 기술 개발 (EETD) 부서, TERI – 에너지 및 자원 연구소, Darbari Seth Block, 인도 서식지 센터 (IHC) 단지, Lodhi Road, New Delhi 110003, India
Tel : +91 11 4150 4900 (Extn : 2146)
alekhya.datta@teri.res.in


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