데이터 기반 차세대 스마트 그리드를 통한 지속 가능한 에너지 발전: 기술과 기술 검토
이 논문은 NGSG의 개념적 프레임워크를 제시하며, 이를 안정적으로 운영하기 위해 몇 가지 지능적인 기술 기능을 도입합니다. 이러한 기능에는 지능형 제어, 에이전트 기반 에너지 변환, 에너지 관리를 위한 엣지 컴퓨팅, IoT 기반 인버터, 에이전트 지향 수요 측면 관리 등이 포함됩니다. 또한, 데이터 주도의 NGSG 개발에 대한 연구가 논의되어 SG의 지속 가능한 운영을 위한 새로운 데이터 주도 기술(DDTs)의 사용을 용이하게 합니다.
1. 서론
전통적인 SG는 계속해서 변화하는 첨단 기술과 함께 요구사항을 완전히 충족할 수 없습니다. 지난 십 년 동안 환경 조건의 변화와 인구 증가, 그리고 비선형 역학을 SG에 부과할 수 있는 기술로 인해 깨끗한 에너지의 필요성이 전 세계적으로 증가했습니다. 스마트 전력망의 송전 및 배전 시스템에서의 비선형성은 전력 수요 증가로 인해 정전으로 이어질 수 있는 새로운 혼잡, 정전, 전압 및 주파수 변동을 초래할 수 있습니다. 비재생 가능 에너지 자원은 전력을 생산하는 더 쉬운, 빠른, 저렴한 방법이지만, 높은 배출량으로 인해 녹색 환경에 직접적인 장애물이 됩니다. 재생 가능 에너지 자원은 화석 연료 기반 발전에 대한 의존도를 줄이기 위해 증가하고 있지만, SG의 불확실성과 복잡성은 더 많은 분산 발전(DG), 증가된 시장 규모, 그리고 재생 가능 에너지 자원의 추가로 인해 증가하고 있습니다.
2. 현재의 스마트 그리드: 기술 아키텍처
SG는 유틸리티와 최종 사용자 간의 양방향 전력 흐름을 가능하게 하며, 정보, 전력 기술, 통신을 현존하는 전력 시스템과 결합하여 스마트 프레임워크를 구조화합니다. 이 에너지 기술은 효율적인 전력 분배, 저장 요소, 고장 감지, 전기 자동차, 그리드 데이터 감독, 하이브리드 RESs의 조합, 그리고 그리드 네트워크의 유연성을 지원하는 자동화 메커니즘을 제공합니다. Fig에서 보여주는 다양한 구성 요소들은 SG 에너지 기술을 구축하는 데 사용될 수 있습니다. 이들은 재생 가능 소스, 스마트 감독 시스템, 스마트 정보 시스템, 고급 저장 시스템, 스마트 보안 시스템, 센서, 그리고 그리드-라인을 포함합니다.
3. 차세대 스마트 그리드를 위한 추가 기술
NGSG는 전통적인 SG 기술과 비교하여 SG 환경에서 향상된 기능을 가능하게 할 수 있습니다. 현재의 SG 시스템의 보안 및 개인 정보 보호 문제는 NGSG에서 더 나은 방식으로 처리될 수 있으며, 이는 더 고급 기능을 통합하는 맥락에서입니다. NGSG의 진보는 그 다양한 부분에서 데이터 주도 기술의 사용에 완전히 의존합니다. NGSG의 개념적 프레임워크는 Fig에서 설명되어 있습니다. NGSG의 프레임워크는 엣지 컴퓨팅 장치, IoT 기반 인버터, 블록체인 기반 에너지 거래, 그리고 모니터링, 제어, 예측을 위한 계산적으로 효율적인 DDTs를 통합함으로써 구성될 수 있음을 알 수 있습니다. 또한, NGSG에서는 상호 운용성을 보장하기 위해 연결된 기술로부터 데이터를 수집하고 이를 공유하는 데이터 센터가 나타날 수 있음을 확인할 수 있습니다. DDTs를 적용하면 다양한 소스에서 수집된 데이터를 지능적으로 분석하여 지속 가능한 에너지 발전을 위한 결정을 돕는 데 활용할 수 있습니다. NGSG 프레임워크에서 사용되는 지능형 기술에 대한 자세한 설명은 다음 하위 섹션에서 찾을 수 있습니다.
4. 데이터 주도의 차세대 스마트 그리드
데이터 주도의 NGSG의 프레임워크는 Fig. 5에서 보여주는 중요한 단계들에 따라 형성될 수 있습니다. 이는 데이터 주도의 NGSG가 중요한 문제를 해결하고 최종 모델을 개발하는 방법을 보여줍니다. 피라미드의 바닥은 첫 번째 단계이고, 꼭대기는 마지막 단계입니다. Fig. 5에서 보여지는 NGSG 프레임워크 개발의 각 단계는 다음 하위 섹션에서 자세히 논의됩니다.
출처: IEEE Xplore
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