자동차의 전력망 연계 평가를 위한 NREL의 중간 평가 결과

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자동차의 전력망 연계 평가를 위한 NREL의 중간 평가 결과

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2011-12-12

미국 에너지부의 국립 재생에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)에서 연구자들은 전기 자동차의 전력망 연계를 평가하기 위한 중간 시험 계획을 제공하는 기술적 보고서를 발표하였다. 시험 계획은 전력망에 전력을 제공하는 플러그인 전기 자동차의 능력을 시험하고 평가할 것이다. 더불어 IEEE Std. 1547에 따라 유틸리티의 연결과 단결에 따른 자동차의 능력도 평가할 것이다. 이 보고서의 의도는 유틸리티 연계를 위한 V2G 제품들의 평가를 위한 방법들을 제공하고 전기 자동차들과 플러그인 하이브리드 자동차들의 이용 확대를 위한 방법을 개발하도록 도와주고 미래의 청정 재생 에너지의 수송용 이용을 도와주는 것이다. 평가가 이루어지면 이 순서들은 V2G 제품들을 위한 시험 표준의 기초가 될 것이다. 시험 계획은 IEEE 표준 1547 시험들의 일부를 비현실적 또는 불가능하게 만드는 배터리 기반의 V2G 전력 전자기기의 독특함 때문에 1547 표준들을 만족시키기에 필요한 모든 시험들을 포함하지 않는다고 NREL의 연구팀은 말했다. 반대로 일부 추가되는 성능 시험들은 V2G 가능 자동차의 연속적인 전기 출력, 효율, 손실 등을 입증하기 위한 시험 계획을 포함한다. 거의 모든 시험들이 V2G 모드만을 위한다고 저자들은 강조하였다. 이는 전력망으로부터 배처리들을 충전하는 모든 자동차들을 포함하지 않는다. 단지 하나의 시험이 전력망-자동차 배터리 충전을 위해 제공되고 다양한 조건들에서 배터리를 충전하기 위해 소요되는 시간들을 측정하는 것이 포함되어 있다. 충전을 위하여 필요한 시간과 전력의 총량도 유틸리티 회사들이 관심을 가지고 있는 분야들이다. 유틸리티 회사들은 플러그인 하이브리드 자동차들을 위하여 전력을 제공하는 인프라구조를 반드시 제공해야 한다. 양방향 전력 흐름을 위한 전력 시스템의 연결이 가능한 자동차들이 떠오르는 자동차-전력망 연계 시스템들의 핵심 요소이다. 플러그인 전기 자동차들은 전력을 제공하거나 충전 속도를 모듈화하기 위하여 전력망과 통신한다. 전세계의 자동차-전력망 연계 시장은 매우 빠른 속도로 성장하여 2012년에 22억5천만불의 시장으로 성장할 것이다. 더불어 2020년에는 404억불의 시장으로 성장할 것이라고 글로벌데이타(GlobalData)의 새로운 시장 분석에 나타나 있다. NREL의 에너지 시스템 연계 책임자인 벤 크로포스키(Ben Kroposki)는 이 보고서가 V2G 제품들을 위한 시험 과정들의 미국 최초로 이용 가능하게 만들어 주며 전력망 성능의 최적화를 위한 전기 자동차들의 잠재력을 이용하는 일이 재생에너지 자원들, 에너지 저장, 부하 제어 등의 이용 확대를 통한 스마트 그리드로의 전환에 수단이 된다고 말했다. 출처 : http://www.greencarcongress.com/2011/12/nrel-releases-interim-test-plan-for-evaluating-vehicle-to-grid-applications.html

NREL releases interim test plan for evaluating vehicle-to-grid applications

8 December 2011

Simple block diagram of an EV with V2G. Source: Chakrabortyet al. Click to enlarge.

Researchers at the US Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) released a technical report that provides an interim test plan for evaluating vehicle-to-grid (V2G) applications. The test plan is designed to test and evaluate the plug-in vehicle’s capability to provide power to the grid, and to evaluate the vehicle’s ability to connect and disconnect from the utility according to a subset of the IEEE Std. 1547 tests.

The intent of the report is to provide a way to evaluate V2G applications for utility interconnection, helping to pave the way for wider use of EVs and plug-in hybrids, as well as clean renewable energy for transportation in the future. Once validated, these procedures could become the basis for testing standards for V2G applications.

The test plan does not include all the tests required to meet the 1547 standard due to the uniqueness of the battery-based V2G power electronics that makes some of the IEEE Std. 1547 tests unfeasible or impractical, the NREL team said. In exchange, some additional performance tests are included in the test plan to verify the V2G-capable vehicle’s continuous output power, efficiency and losses.

Almost all the tests described in the document are for V2G modes only, the authors emphasized, not for modes in which the vehicle is charging its batteries from the grid. Only one test is provided for grid-to-vehicle battery charging, and is included to estimate the time it takes to charge the battery based on varying conditions as the amount of time and power required to charge will be of interest to utilities who must provide the infrastructure to provide electricity to plug-in vehicles.

Example of V2G test setup. Click to enlarge.

Engineering vehicles capable of interconnecting to the power system for bi-directional power flow is a key component of emerging vehicle-to-grid systems, in which plug-in EVs communicate with the power grid to deliver electricity or modulate their charging rates. The global vehicle-to-grid (V2G) market is expected to grow at a rapid pace, reaching the $2.25 billion mark in 2012 and accelerating to $40.4 billion by 2020, according to a new market analysis from GlobalData.

This report offers the first nationally available set of test procedures for V2G applications. Unleashing the potential of electric vehicles to optimize grid performance will be instrumental as the world moves to a smart grid with much higher use of renewables, energy storage and load control.

—NREL Director of Energy Systems Integration Ben Kroposki

The report includes a general discussion on safety requirements and general test setup, as well as an overview of vehicle characteristics and test equipment. Each test scenario discusses the purpose of the test, test procedure, corresponding standards, and how the results are reported.

NREL has developed these procedures based on our experience testing V2G-capable electric and hybrid vehicles. As we test additional vehicles, we expect that the test procedure will evolve to become more universal.

—Sudipta Chakraborty, NREL research engineer and lead author of the report

Funding for the development of the test procedures was provided by the US Department of Energy’s Office of Electricity Delivery and Energy Reliability.

Resources

• S. Chakraborty, W. Kramer, B. Kroposki, G. Martin, P. McNutt, M. Kuss, T. Markel, and A. Hoke (2011) Interim Test Procedures for Evaluating Electrical Performance and Grid Integration of Vehicle-to-Grid Applications (NREL/TP-5500-51001)