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제주지역 계통운전조건을 고려한 풍력발전단지용 최소 BESS용량 산정
Estimation of minimum BESS capacity for regulating the output of wind farms considering power grid operating condition in Jeju Isalnd 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.33 no.4, 2013년, pp.39 - 45  

진경민 (포스코ICT 스마트그리드사업단) ,  김승현 (제주대학교 전기공학과) ,  김일환 (제주대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the estimation of minimum BESS capacity for regulating the output of wind farms considering power grid operating condition in Jeju Island. To analyze the characteristics of wind farm outputs with a BESS, the real data of wind farms, Sung-San, Sam-dal and Hang-Won wind farm, locat...

주제어

#풍력발전단지   #배터리 에너지 저장장치   #평활화 효과   #배터리충전상태  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 같은 변전소에 연결된 풍력발전단지를 전력계통의 입장에서 하나의 풍력발전단지로 가정하였을 경우 출력의 평활화를 고려한 BESS의 합리적인 용량 산정에 대하여 고려하였다.이러한 용량 산정을 위하여 제주도 동부에 위치한 성산변전소에 연결된 세 풍력발전단지인 성산,삼달,행원 풍력발전단지의 2012년 12월부터 2013년 2월까지의 출력 데이터를 기반으로 하여 각 풍력발전단지가 정상운전 되어 질 때와 내·외부의 사고에 의하여 단지가 탈락되었을 때에 대하여 분석하였다.
  • 본 논문에서는 하나의 변전소에 연결된 풍력발전단지들을 위하여 하나의 BESS를 설치하였을 경우에 이점에 대하여 서술하였다. 전력계통 운영자의 입장에서 하나의 변전소에 연계된 풍력발전단지들은 하나의 분산전원으로 볼 수 있기 때문에 분산전원의 출력 감발률이 제한 범위를 넘지 않도록 하기 위하여 BESS를 사용할 경우 각각의 단지에 설치하였을 경우보다 그 용량을 줄여도 같은 효율을 보일 수 있다는 것을 알 수 있었다.

가설 설정

  • 그림 7은 PSCAD/EMTDC를 이용한 시뮬 레이션 조건을 보여주고 있다. 각각의 단지는 병렬구성으로 성산변전소에 연결되어 있고 전력계통은 이상적인 전압원으로 가정하여 3단지의 출력은 동일 발생하였던 유효전력을 그대로 출력하도록 만들었다. 발전단지가 정격 출력도중 탈락 하였을 시 BESS는 단지의 정격출력을 모두 보상할 수 있어야하고 가장 큰 용량의 단지인 삼달풍력발전단지의 출력까지 보상할 수 있어야 함으로,변전소에 연결된 BESS는 위에서 모델링된 배터리를 확장하여 삼달 풍력단지 용량의 10%인 3.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 대부분의 풍력발전단지는 역률을 얼마로 맞추어 운전하는가? 현재 대부분의 풍력발전단지는 역률을 1로 맞추어 운전되어지므로 단지의 유효분 출력에 변동만을 기준으로 하여 출력 감발률이 기준 값보다 커질 경우 저장해둔 에너지를 보내어 합성출력이 기준 값보다 작아지도록 그림 4와같이 BESS의 제어 알고리즘을 설계하였다.
실제 풍력발전단지는 어떤 상황 시 갑작스럽게 계통이 탈락될 우려가 있는가? 실제 풍력발전단지는 차단 풍속이상에 바람 혹은 낙뢰·지진·해일 혹은 지락사고와 같은 내·외부적인 사고로 인하여 갑작스레 계통과 탈락될 우려가 있다.이러한 상황에서 출력변동을 억제하기 위하여 배터리에 충전된 전력을 계통에 공급하여 계통에 미칠 영향을 줄일 수 있다.
풍력발전단지의 출력의 분산전원의 감발률을 분당 10MW 의 범위를 유지하도록 BESS를 제어하여야 하는 이유는 무엇인가? 제주 전력계통이 HVDC로 본토와 연결되어 있지 않을 경우 주파수 운전기준 점은 남제주화력발전소의 기력 3,4호기가 된다.이 두발전기의 최대 증·감발 출력 값을 기준으로 하면 제주도내의 분산전원의 감발률은 분당 10MW를 초과하여서는 안 된다.5) 따라서 풍력발전단지의 출력이 위와 같은 기준을 넘지 않는 범위를 유지하도록 BESS를 제어하여야 한다.
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참고문헌 (5)

  1. Feasibility study on the application of ESS for wind turbines in Jeju, Jeju Special Self-governing Province, 2013 

  2. Satoshi Morozumi, NEDO Research Related to Battery Storage Applications for integration of Renewable Energy, New Energy and Industrial Technology Development Organization(NEDO), 2010 

  3. C. M. Shepherd, Design of Primary and Secondary Cells-Part2. An equation describing battery discharge, Journal of Electrochemical Society, Volume 112, Jul. 1965 

  4. Panasonic battery manufacturer's datasheet. 

  5. Method of stability power supply and study on how to increase limited capacity of wind turbines, Jeju Special Self-governing Province, Feb. 2012. 

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