본 연구에서는 최근 각광받고 있는 풍력-터빈 발전기의 동적 특성에 관한 시뮬레이션을 수행한다. 풍력을 이용한 전기의 생산은 기존의 화력발전에 비해 환경에 악영향이 거의 없고 풍력자원 또한 무한하다고 할 수 있다. 즉, 풍력발전 자체는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 풍력-터빈 발전기가 기존의 전력계통에 연계되면 전력계통에 미치는 영향은 동기발전기만으로 구성된 전력계통과는 다르며 특히 동적특성이 달라진다. 따라서 안정적인 풍력발전을 보장하기 위해서는 기존의 전력계통에 풍력발전기를 연계할 때 그 특성을 검토하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기에 대한 동적특성을 시뮬레이션 한다. 풍속의 변화, 부하의 변화 그리고 무한대 모선의 전압변화를 통하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기의 특성을 검토하였다.
본 연구에서는 최근 각광받고 있는 풍력-터빈 발전기의 동적 특성에 관한 시뮬레이션을 수행한다. 풍력을 이용한 전기의 생산은 기존의 화력발전에 비해 환경에 악영향이 거의 없고 풍력자원 또한 무한하다고 할 수 있다. 즉, 풍력발전 자체는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 풍력-터빈 발전기가 기존의 전력계통에 연계되면 전력계통에 미치는 영향은 동기발전기만으로 구성된 전력계통과는 다르며 특히 동적특성이 달라진다. 따라서 안정적인 풍력발전을 보장하기 위해서는 기존의 전력계통에 풍력발전기를 연계할 때 그 특성을 검토하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기에 대한 동적특성을 시뮬레이션 한다. 풍속의 변화, 부하의 변화 그리고 무한대 모선의 전압변화를 통하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기의 특성을 검토하였다.
In this paper, a simulation study on dynamic characteristics of wind turbine generators is performed. The generation of electricity using wind turbines is being recently spotlighted as a renewable way. The wind is an infinite primary energy source. Further, other environmental impacts of wind power ...
In this paper, a simulation study on dynamic characteristics of wind turbine generators is performed. The generation of electricity using wind turbines is being recently spotlighted as a renewable way. The wind is an infinite primary energy source. Further, other environmental impacts of wind power are limited as well. Therefore, the wind turbine generation itself has many advantages. However, when generators using wind turbines are connected to the conventional power system, the impact of the power system is different from that of the power system that consists of only synchronous generators, especially in dynamic characteristics. Therefore, it is essential to examine the characteristics of wind turbines in order to ensure reliable wind turbine generation in the power system containing wind turbine generators. In this paper, the dynamic characteristics of GE1.5MW wind turbine are simulated by using PSS/E. In the simulation of GE1.5MW wind turbine, wind speed variation, load change and voltage deviation of infinite bus are considered.
In this paper, a simulation study on dynamic characteristics of wind turbine generators is performed. The generation of electricity using wind turbines is being recently spotlighted as a renewable way. The wind is an infinite primary energy source. Further, other environmental impacts of wind power are limited as well. Therefore, the wind turbine generation itself has many advantages. However, when generators using wind turbines are connected to the conventional power system, the impact of the power system is different from that of the power system that consists of only synchronous generators, especially in dynamic characteristics. Therefore, it is essential to examine the characteristics of wind turbines in order to ensure reliable wind turbine generation in the power system containing wind turbine generators. In this paper, the dynamic characteristics of GE1.5MW wind turbine are simulated by using PSS/E. In the simulation of GE1.5MW wind turbine, wind speed variation, load change and voltage deviation of infinite bus are considered.
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문제 정의
본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 풍력-터빈 발전기에 대한 과도 동특성을 시뮬레이션 하였다.
이를 위해서 PSS/E에서는 createusrdll이라는 실행파일을 제공하는데 이를 이용하면 사용자 정의 모델를 상황에 맞게 컴파일 할 수 있다. 본 논문에서는 이 모델을 사용하여 풍력발전기의 과도특성을 해석한다. PSS/E와 더불어 PSS/E가 제공하는 Python함수들을 이용하여 보다 쉽게 풍력발전기의 과도특성을 시뮬레이션 할 수 있다.
이로써 시뮬레이션 조건에 따른 풍력-터빈 발전기의 동특성을 확인할 수 있었다. 이와 같은 과정으로 1기 무한대 모선을 이용하여 풍력-터빈 발전기가 도입되는 전력계통에서 발생할 수 있는 전압변동과 동적특성을 파악하기 위한 기초연구를 수행하였다.
제안 방법
1기무한대 모선에 이중여자 방식의 GE1.5MW 풍력-터빈 발전기를 연결하여 부하를 변화시켜 시뮬레이션 한결과 계통에 미치는 전압의 변화는 작았다. 이는 Fig.
PSS/E-32에 내장된 풍력-터빈 발전기의 단점인 풍속 변화에 대한 응답을 모의하기 위해 사용자 정의 모델을 인텔비주얼포트란과 비주얼C++을 이용하여 컴파일한 후풍속 변화에 대한 시뮬레이션을 수행하였고 또한, 부하변화와 선로사고를 가정하여 풍력-터빈 발전기의 응답을 시뮬레이션 하였다. 이러한 시뮬레이션은 풍력-터빈의 동특성을 파악하기 위해서는 전력계통에 연계하여 사고에 대한 응답과 풍속변화에 대한 응답 즉 계통에 미치는 영향을 파악하는 것이 중요하다.
2.2 시뮬레이션 및 결과
과도 안정도 시뮬레이션은 [Fig. 2]에서 설명된 GE1.5MW 이중여자 풍력발전기를 이용하여 풍속변화, 부하의 변동에 대한 POI에서의 전압변화와 선로사고시의 풍력발전기의 응답을 모의 하였다.
풍력발전기의 특성을 시뮬레이션하기 위해서 MATLAB, EMTDC 그리고 PSS/E 등이 사용되는데 본 논문에서는 PSS/E 32버전을 이용하여 풍력발전의 동적특성을 검토한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
풍력발전이 유럽을 중심으로 많이 보급되는 이유는?
풍력발전은 최근에 주목받고 있는 분야로써 가능성이 이미 입증되어 유럽을 중심으로 많이 보급되고 있는 신재생 에너지원이다[1]. 그 이유는 지구 온난화 문제를 해결하기 위해 이산화탄소의 배출량을 줄이고 새로운 전력 에너지원을 확보하기 위한 세계 각국의 노력의 산물이기 때문이다. 특히 우리나라의 경우, 전력을 생산하기 위한 대부분의 에너지를 수입하고 있는 실정에서 풍력발전은 매우 중요하다고 할 수 있다.
PSS/E의 4가지 타입 표준 모델은?
PSS/E는 기본적으로 4가지 타입의 표준 풍력모델 (type1∼type4)을 제공한다. 타입1은 농형유도발전기, 타입2는 가변저항을 가지는 농형유도발전기, 타입3은 이중 여자방식의 유도발전기 그리고 타입4는 영구자석형 동기 발전기이다. 현재 가장 많이 사용되는 모델은 타입3과 타입4이다.
풍력발전기 특성을 시뮬레이션 하는데 사용한 것은?
특히, 동적 특성의 경우 풍력발전기는 유도발전기를 주로 사용하므로 동기발전기와는 다른 많은 특성이 있다. 풍력발전기의 특성을 시뮬레이션하기 위해서 MATLAB, EMTDC 그리고 PSS/E 등이 사용되는데 본 논문에서는 PSS/E 32버전을 이용하여 풍력발전의 동적특성을 검토한다.
참고문헌 (5)
Brendan Fox, "Wind Power Integration-Connection and system operational aspects", IET Power and Energy Series 50, 2007, pp. 4-19 DOI: http://dx.doi.org/10.1049/PBPO050E
Kara Clark, "Modeling of Ge Wind Turbine Generators for Grid Studies", GE Energy April 16, 2010
Yuriy Kazachkov, "PSSE Wind Modeling Package for GE 1.5/3.6/2.5MW WInd Turbines", SIEMENS June 2009
Nicholas W. Miller, "Dynamic Modeling of GE 1.5 and 3.6MW Wind Turbine-Generators", GE Power Systems Oct. 27, 2003
"PSS/E-32 Program Application Guide Vol. 1", Shaw Power Technologies Inc.
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