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Experiences in wind farm operation are very limited in Korea, and the foundation for setting standards in power system connection is weak. Therefore, connection and operation standards for wind farms in other countries must be reviewed and power system operation criteria need to be established in or...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 제주 계통을 대상으로 다양한 계통 모의를 수행하고, 무효 전력 특성을 분석하는 것으로 추후 계통 연계 기준 수립 시 대규모 풍력 발전 단지의 무효 전력 제어 규정에 대한 필요성을 확인하고 이상의 모의 결과를 통해 풍력 발전의 계통 연계 기준 및 운영 기준 수립 시 무효 전력 제어 규정에 필요한 구체적인 고려사항을 도출하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같이 정리할 수 있다.
  • 본 논문은 제주 계통을 대상으로 다양한 계통 모의를 수행하고, 무효 전력 특성을 분석하는 것으로 추후 계통 연계 기준 수립 시 대규모 풍력 발전 단지의 무효 전력 제어 규정에 대한 필요성을 확인하고 제안하였다.
  • 최근 국내에서 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서 2030년까지 전체 1차 에너지 중 신 재생에너지의 비율을 11%까지 확보할 것을 목표로 하고 있다(1). 특히 제주 지역의 경우 상대적으로 좋은 풍황과 지자체의 추진 의지 등이 결합되어 많은 풍력발전 관련 사업신청이 쇄도하고 있다.

가설 설정

  • 표 2의 모의 계통연계는 제주 계통의 최대 부하 모델을 기준으로 수행하였으며, 550MW 부하 시를 기준으로 풍력 발전 단지 총 14개, 237MW 용량의 풍력 발전(DFIG)이 계통에 연계되었을 경우를 모의하였다. 이때 계통 발전기의 구성은 merit order에 따라 출력을 결정하고, HVDC는 정상적인 연계 운전을 가정하여 최대 150MW에서 최소 40MW의 출력을 낼 수 있도록 하였다.
  • . 이때, HVDC는 정상 운전을 가정하였으며, 풍력 발전 단지의 출력은 일반적인 풍력 발전 단지의 분간 최대 출력 변화가 정격의 20% 내외임을 고려하여, 풍속 변화를 통해 정격의 15% 변화하는 것을 모의하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
풍력 발전 단지의 유효 전력 출력 변화는 무엇을 유발하는가? 풍속 변화에 따른 대규모 풍력 발전 단지의 유효 전력 출력 변화는 계통의 주파수 변동과 함께 국지적인 전압 변동을 유발할 수 있다. 이는 선로의 loading 변화에 따른 무효 전력소모량 변화 특성에 따른 것으로, 대규모 풍력 발전 단지의 유효 전력 출력 증가는 연계 선로에서의 추가적인 무효 전력소모를 급격히 증가시킬 수 있다.
제주 계통의 단점은 무엇인가? 제주 계통은 육지 계통에 비해 매우 작은 규모를 갖고 있으며, 소수의 발전기가 특정 지역에 집중되어 건설된 특성을 갖는다. 따라서 계통 전체에서 전압 제어 또는 무효 전력 제어에 매우 취약하며, 계통에 사고가 발생하는 경우 계통 전체에 매우 심각한 저 전압이 발생하게 되고 이러한 계통 특징은 대규모 풍력 발전 단지의 연계에 따라 기존 발전기가 운전이 감소하는 경우 특히 심화될 수 있다. 즉, 제주 계통에서는 계통에 연계된 각 발전기와 함께 풍력 발전 단지의 무효 전력 제어 특성이 계통운영에 크게 영향을 줄 수 있으며, 이는 사고 시 무효 전력 보상을 통한 전압 회복만이 아니라 일반적인 계통 운영에 있어 해당 지역 전압의 유지관리 측면에서도 매우 중요하다고 할 수 있다.
제주계통 발전기의 역률이 양호한 수준을 보이는 이유는 무엇인가? 이때, 전체적인 발전기의 역률은 최대 부하 기준 0.9656으로 상당히 좋은 편으로, 이는 제주 계통의 특성 상 무효 전력의 대부분을 계통에 연계된 상당수의 무효 전력 보상 장치가 부담하고, 154kV 선로가 상당량의 무효 전력을 계통에 보상해 주기 때문이다.
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참고문헌 (5)

  1. 국가에너지 기본계획(안), 지식경제부& 에너지경제연구원, 2008. 

  2. "Wind Power Facility, Technical Requirements", Grid Code from Alberta Electric System operator, Canada. 

  3. "Discussion document for the review of requirements for wind turbine generators under system faulty conditions, commonly referred to as fault ride through", ESB National Grid., November 2003. 

  4. "Modeling and Wind Farms for Power System Stability Studies", Shaw Power Technologies, Inc. 

  5. "The Application of Wind Turbine Modelling in PSS/E", Shaw Power Technologies, Inc. 

저자의 다른 논문 :

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