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계통 부하량과 풍력발전의 확률적 관계를 고려한 발전량 적정성 평가 연구
A Study on Generation Adequacy Assessment Considering Probabilistic Relation Between System Load and Wind-Power 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.21 no.10, 2007년, pp.52 - 58  

김광원 (울산대학교 전기전자정보시스템공학부) ,  현승호 (울산대학교 전기전자정보시스템공학부)

초록
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본 논문에서는 발전량 적정성 평가를 위한 풍력발전 모형의 제안하였다. 풍력 발전량과 계통 부하량은 일 년을 주기로 하는 주기함수 형태이므로, 둘 중 하나의 물리량이 주어지면 다른 물리량의 발생 확률을 계산할 수 있다. 본 논문에서는 가상의 데이터를 바탕으로 두 물리량을 k-means 클러스터링 알고리즘으로 단계화하였고, 각 단계간의 확률적인 관계를 계산하였다. 제안하는 풍력발전 모형은 상태샘플링(state sampling)에 기반을 둔 몬테카를로 모의로써 발전량 적정성을 평가하는데 적합하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the wind-power model for generation adequacy assessment. Both wind-power and system load depend on time of a year and show their periodic nature with similar periods. Therefore, the two quantities have some probabilistic relations, and if one of them is given, the other can be de...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 계통 부하량과 풍속이 비슷한 주기를 갖는 시간의 함수임에 착안하여 계통 부하량과 풍력발전량간의 상관확률행렬을 만들고, 이를 이용하여 계통 부하량에 부합하는 풍력발전량을 확률적으로 결정할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 제안한 방법을 IEEE RTS의 발전량 적정성 평가에 적용하여 타당성을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 상태샘플링(state sampling 법으로써 풍력발전단지를 포함흐}는 전력 시스템의 발전량 적정성 해석을 하기 위한 풍력발전량 모형을 제안하였다.

가설 설정

  • - 상태샘플링에서 부하량과 풍속의 연관관계를 고려하여야 한다. 그림 6에는 풍속과 이에 의한 풍력발전량을 함께 도시하였는더K점선이 풍속임), 풍력발전의 정격출력은 25[MW]로 가정하였으며, cut-in, cut-out, 정격 풍속은 각각 4[m/s], 25血匂, 15[n"s]로 가정하였고, cut-in 풍속과 정격풍속 사이에서의 발전량은 그림 2의 특성곡선을 가정하여 결정하였다.
  • . 간단한 기본 신뢰도 정보만으로 신뢰도 평가가 가능하다.
  • 4) 신뢰도 지수가 충분히 수렴할 때까지 다음 과정을 반복한다.
  • IEEERTSI9] 에 가상의 풍력발전단지를 가정하여 제시한 방법으로 발전량 적정성을 평가하였다. IEEE RTS의 연간 첨두부하는 2, 850[MW]이며, 연중 시간별 첨두부하의 그래프는 그림 3과 같다.
  • 표 4에는 각 발전기의 기본 신뢰도 데이터가 수록되어 있다. 사례연구에서는 표 4의 발전기 외에 정격발전량이 25[MW]인 풍력발전단지를 RTS에 추가하였으며, 발전단지의 시간별 평균 풍속은 그림 4와 같다고 가정하였고, 최대 풍속은 18[m/s]이다. 그림 3과 4를 비교하면 부하곡선과 풍속곡선이 대체적으로 비슷한 양상인데, 이는 본 논문의 사례연구를 위하여 저자가 가정한 것이며, 풍속곡선이 부하곡선과 전혀 다른 경향을 보이더라도 제시한 방법을 적용하는 데는 문제가 없다.
  • 사례연구 시스템에서 첫 3일간의 부하곡선과 풍속 곡선을 그림 5에 함께 나타내었는데(점선이 풍속임), 그림에서 알 수 있듯이 부하곡선과 풍속곡선은 시간에 따른 주기적 특성을 보이므로 - 일년간의 시간별 풍속 곡선 데이터를 함수로 구현하고자 이와 같이 가정하였으며, 실제 풍속데이터는 일별로 다소 불규칙하다. 그러나 이 또한 제시한 방법을 적용하는 데는 문제가 되지 않는다.
  • 풍력발전량은 풍속과 매우 밀접한 관계가 있으며 풍력발전량과 풍속의 관계는 타 논문에서 자세히 언급하고 있으므로[7], 본 논문에서도 같은 형태인 그림 2의 관계를 이용하여 풍속으로부터 풍력발전량을 결정할 수 있다고 가정하였다. 사례연구의 풍력발전단지의 경우에는 발전량의 범위가 0~25[MW]이지만, 풍속의 범위를 고려하면 실제 발전량의 범위는 대략 15~25[MW]이다.
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참고문헌 (9)

  1. R. G. Deshmukh and R. Ramakumar, 'Reliability Analysis of Combined Wind-Electric and Conventional Generation Systems', Sol. Energy, Vol.28, No.4, pp.345-352, 1982 

  2. C. Singh and Y. Kim, 'An Efficient Technique for Reliability Analysis of Power Systems Including Time Dependent Sources', IEE Trans. on Power Systems, Vol.3, No.3, pp.1090-1096, August 1988 

  3. R. Billinton, H. Chen, and R. Chajar, 'A Sequential Simulation Technique for Adequacy Evaluation of Generating Systems Including Wind Energy', IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.11, No.4, pp. 728-734, December 1996 

  4. R. Billinton and G. Bai, 'Generating Capacity Adequacy Associated With Wind Energy', IEE Trans. on Energy Conversion, Vol.19, No.3, pp.641-646, September 2004 

  5. R. Billinton and W. Wangdee, 'Reliability-Based Transmssion Reinforcement Planning Associate With Large-Scale Wind Farms', IEEE Trans. on Power Systems, Vol.22, No.1, pp.34-41, February 2007 

  6. N. B. Negra, B. Bak-Jensen, and P. Sorensen, 'Aspects of Relevance in Offshore Wind Farm Reliability Assessment', IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.22, No.1, pp.159-166, March 2007 

  7. Andrea P. Leite, Carmen L. T. Borges, and Djalma M. Falcao, 'Probabilistic Wind Farms Generation Model for Reliability Studies Applied to Brazilian Sites', IEEE Trans. on Power Systems, Vol.21, No.4, pp. 1493-1501, November 2006 

  8. R. Karki, P. Hu, and R. Billinton, 'A Simplified Wnd Power Generation Model for Reliability Evaluation', IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.21, No.2, pp.533-540, June 2006 

  9. R. Billinton and W. Li, Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods, Plenum Press, New York, 1994 

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