요즈음, 신재생 에너지 기반 풍력 발전 기술이 개발되고 있다. 풍력발전은 소음이 적고, 환경 훼손도 비교적 적은 편이라, 선진국에서는 풍력 발전이 많이 건설되고 있다. 우리나라는, 풍속이 4계절 유지되는 지역이 적어서, 발전효율이 낮고, 최근에는 산림훼손과 저소음 피해, 자연환경 파괴 민원이 자주 발생하고 있다. 본 논문에서는 FUZZY 규칙 및 군집분석 기반에서, 바람, 방향 그리고, 온도를 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 모의실험을 하였다. 모의실험 결과로 제안하는 새로운 알고리즘을 이용하면, 피치 제어 분석기법을 이용해서, 바람 조건, 방향조건에 적합한 풍력 발전 피치제어 효율성을 검증할 수 있었다. 더 나아가, 시각화 표현을 해서, 발전기 성능에 대한 조기 경보나 효율성을 자동으로 분석 할 수 있음을 입증하였다.
요즈음, 신재생 에너지 기반 풍력 발전 기술이 개발되고 있다. 풍력발전은 소음이 적고, 환경 훼손도 비교적 적은 편이라, 선진국에서는 풍력 발전이 많이 건설되고 있다. 우리나라는, 풍속이 4계절 유지되는 지역이 적어서, 발전효율이 낮고, 최근에는 산림훼손과 저소음 피해, 자연환경 파괴 민원이 자주 발생하고 있다. 본 논문에서는 FUZZY 규칙 및 군집분석 기반에서, 바람, 방향 그리고, 온도를 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 모의실험을 하였다. 모의실험 결과로 제안하는 새로운 알고리즘을 이용하면, 피치 제어 분석기법을 이용해서, 바람 조건, 방향조건에 적합한 풍력 발전 피치제어 효율성을 검증할 수 있었다. 더 나아가, 시각화 표현을 해서, 발전기 성능에 대한 조기 경보나 효율성을 자동으로 분석 할 수 있음을 입증하였다.
These days, it is developed renewable energy-based wind power technology. Wind power generation is relatively quiet, and environmental damage is relatively low. In developed countries, a lot of wind power generation is being built. In Korea, the generation efficiency is low because there are few are...
These days, it is developed renewable energy-based wind power technology. Wind power generation is relatively quiet, and environmental damage is relatively low. In developed countries, a lot of wind power generation is being built. In Korea, the generation efficiency is low because there are few areas where the wind speed is maintained for four seasons. In recent years, forest damage, low noise, and environmental degradation complaints are frequent. In this paper, we performed an experiment to manage pitch control effectively by analyzing wind, direction, and temperature in real time based on FUZZY rule and cluster analysis.Using the new algorithm proposed by the simulation results, we could verify the efficiency of wind power generation pitch control for wind condition and direction condition by using the pitch control analysis technique.Furthermore, visualization representations have proven to automatically analyze early warning and efficiency of generator performance.
These days, it is developed renewable energy-based wind power technology. Wind power generation is relatively quiet, and environmental damage is relatively low. In developed countries, a lot of wind power generation is being built. In Korea, the generation efficiency is low because there are few areas where the wind speed is maintained for four seasons. In recent years, forest damage, low noise, and environmental degradation complaints are frequent. In this paper, we performed an experiment to manage pitch control effectively by analyzing wind, direction, and temperature in real time based on FUZZY rule and cluster analysis.Using the new algorithm proposed by the simulation results, we could verify the efficiency of wind power generation pitch control for wind condition and direction condition by using the pitch control analysis technique.Furthermore, visualization representations have proven to automatically analyze early warning and efficiency of generator performance.
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문제 정의
뿐만 아니라, 군집분석 기반에서, 바람, 방향, 온도 등을 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 알고리즘을 제안 하였다[8-15]. 본 논문 에서는 풍력 발전기에서 매 초 단위로 발생하는 SCADA 데이터를 효율적인 분석 및 빅데이터 기반에서, 풍력발전기의 SCADA 시스템에서 데이터를 모델링한 후 빅데이터 플랫폼에서 실시간으로 시각화 하는 방안을 제시하였다.
우리나라는, 풍속이 4계절 유지되는 지역이 적어서, 발전 효울 이 낮고, 최근에는 산림훼손과 저소음 피해, 자연환경 파과 민원이 자주 발생하고 있다[1-3]. 본 논문에서는 FUZZY 규칙 및 군집분석 기반에서, 풍력 속도 및 방향을 실시간으로 분석하고, 실시간으로 그래프로 표시해주고, 피치제어를 효율적으로 관리하는 모의실험을 하였다[4-7]. 뿐만 아니라, 군집분석 기반에서, 바람, 방향, 온도 등을 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 알고리즘을 제안 하였다[8-15].
본 논문에서는 IEC 61400-25-2에서 규정하고 있는 데이터 규정을 한정하여 빅데이터 시스템을 구축하고 SCADA에서 축적하고 있는 데이터를 이전하여 빅데이터 시스템 상에서 분석한 결과를 바탕으로 오픈소스 라이브러리인 D3.js를 이용하여 시각화 과정을 모의 실험하고자 한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 다음과 같다.
우리나라와 같이 풍력발전을 하는데에 바라의 속도가 강하지 않은 지역은 반드시, 바람의 방향을 검출하고 바람의 방향이 바뀌게 되면 실시간으로 바람이 부는 방향으로 풍력 발전 날개의 회전면이 바람 방향과 최적의 각도로 유지하는 최적제어기술이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 풍력발전기를 설치 할 때에, 수시로 변화하는 기상조건에 최적의 풍력 발전 날개길이 및 날개 각도를 분석하기위해서 퍼지규칙을 이용해서, 최적의 풍력발전 알고리즘을 개발하고 모의실험 하였다. 모의실험 결과 본 논문에서 제안하는 새로운 알고리즘을 이용하면, 바람 조건, 방향조건에 적합한 풍력 발전량 증가 및, 풍력 발전기 24시간 시각화 자동화 표시로 풍력 발전기 원격 진단 및 조기 경보나 풍력 발전 효율성을 자동으로 분석 할 수 있는 알고리즘을 제안하고 모의실험 하였다.
그러나, 바람의 속도와 바람의 방향도 중요한 변수이기 때문에, 풍력발전을 최적화 하려면, 반드시 바람의 방향을 고려해야 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기위해서 바람의 속도 및 방향에 따라서 날개의 각도를 최적 제어하는 모의실험을 수행하였다.
제안 방법
둘째, IEC 61400-25-2에서 규정하고 있는 SCADA의 일부 데이터를 한정하고, 빅데이터 시스템으로 이전하고 관련된 논문 및 문헌 탐구를 통해 사용자의 편이성을 높이는 개선 항목들을 파악한다. SCADA 데이터에서 빅데이터 플랫폼으로의 데이터 이전 방법 등을 고려하였다.
둘째, IEC 61400-25-2에서 규정하고 있는 SCADA의 일부 데이터를 한정하고, 빅데이터 시스템으로 이전하고 관련된 논문 및 문헌 탐구를 통해 사용자의 편이성을 높이는 개선 항목들을 파악한다. SCADA 데이터에서 빅데이터 플랫폼으로의 데이터 이전 방법 등을 고려하였다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 풍력발전기를 설치 할 때에, 수시로 변화하는 기상조건에 최적의 풍력 발전 날개길이 및 날개 각도를 분석하기위해서 퍼지규칙을 이용해서, 최적의 풍력발전 알고리즘을 개발하고 모의실험 하였다. 모의실험 결과 본 논문에서 제안하는 새로운 알고리즘을 이용하면, 바람 조건, 방향조건에 적합한 풍력 발전량 증가 및, 풍력 발전기 24시간 시각화 자동화 표시로 풍력 발전기 원격 진단 및 조기 경보나 풍력 발전 효율성을 자동으로 분석 할 수 있는 알고리즘을 제안하고 모의실험 하였다.
본 논문에서는, 풍력발전 피치제어에서 가장 중요한 요소인 바람속도, 바람방향, 밀도, 온도 등을 고려해서 WEKA 데이터 마이닝 군집 분석기법을 이용해서 피치제어 블라인드 각도 자동 제어를 수향 하였다.
본 논문에서는 FUZZY 규칙 및 군집분석 기반에서, 풍력 속도 및 방향을 실시간으로 분석하고, 실시간으로 그래프로 표시해주고, 피치제어를 효율적으로 관리하는 모의실험을 하였다[4-7]. 뿐만 아니라, 군집분석 기반에서, 바람, 방향, 온도 등을 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 알고리즘을 제안 하였다[8-15]. 본 논문 에서는 풍력 발전기에서 매 초 단위로 발생하는 SCADA 데이터를 효율적인 분석 및 빅데이터 기반에서, 풍력발전기의 SCADA 시스템에서 데이터를 모델링한 후 빅데이터 플랫폼에서 실시간으로 시각화 하는 방안을 제시하였다.
뿐만 아니라, 오픈 소스인 하둡과 D3의 활용으로 이 시스템을 설계하고 구현함으로써 SCADA에서의 데이터조회, 다운로드, 엑셀 변환, 그래프 변환에서 분석과 같은 일련의 작업을 효율적으로 다양하게 비교할 수 있는 모의실험을 제안 하였다.
셋째, 플랫폼에서 추출된 데이터를 바탕으로 빅 데이터의 시각화 기법을 파악하고 오픈 소스 시각화 도구인 D3.js를 이용한 개발을 통해 문제점 및 필요한 부분을 찾아 구현 하였다.
본 논문에서 제안하는 알고리즘은 다음과 같다. 첫째, 시스템 구축의 비용과 시간을 고려하여 우선 실험 연구의 목적으로 가상 머신에서의 운영 테스트를 실행하고 실행한 결과를 도출하여 지속적인 연구 분석에 도움이 되도록 실제 머신에 이전할 수 있도록 하였다.
출력조건으로는 풍력발전 피치 최적제어를 제안 하였으며, 그림 5에서는 .퍼지 추론 입력 및 출력 멤버쉼 함수결과를 설명하고 있다.
대상 데이터
표 2 에서는, 풍력 발전 SCADA 실제 데이터를 설명하고 있다. 본 논문에서는 풍력 발전 SCADA 실제 빅데이터로 2015년 1월에서 12월 사이에 발생하는 데이터를 보여주고 있다.
이론/모형
본 논문에서 사용한 MATLAB 퍼지 추론 알고리즘은다음 표 3으로 요약된다. 입력 은 풍력 속도와 풍력 방향2개이며, 출력은 최적 피체제어 결과값이다.
후속연구
이러한 모의 실험을 수행하고 분석하면, 풍력발전기를 설치 할때에, 수시로 변화하는 기상조건에 최적의 풍력발전 날개길이 및 날개 각도를 분석하고 설계 하는데에 필요한 효율성 분석에 좋은 연구 결과를 창출 할 것으로 사료된다. 그림 5는 풍력 발전 의사 결정 결과의 화면을 나타낸다.
풍력발전기와 같이 각종 센서와 기계적인 데이터를 신속하게 분석하는 기술을 지속적으로 연구하여 여러 상황에 대한 다양한 패턴들의 경험 데이터를 분석하면, 풍력 발전기 수명, 성능을 개선 및 발전 효을 향상 시킬 수 있을 것으로 사료된다. 표 2 에서는, 풍력 발전 SCADA 실제 데이터를 설명하고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
풍력발전설비에서 양질의 전기를 만들기 위해 중요한 것은 무엇인가?
풍력발전설비를 안전하게 운영하고 양질의 전기를 가능한 안정적으로 생산하기 위한 각종 제어장치들이 필요하다. 양질의 전기를 만들기 위해서는 무엇보다도 풍력발전기의 회전수를 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 수시로 변하는 풍향과 풍속에 대응하여 회전자의 회전속도를 가능한 일정 하게 제어하고 태풍 등 강풍에 의해 회전자가 손상을 입지 않도록 안전하게 정지시켜야 한다[6].
풍력 발전의 장점은?
요즈음, 신재생 에너지 기반 풍력 발전 기술이 개발되고 있다. 풍력발전은 소음이 적고, 환경 훼손도 비교적 적은 편이라, 선진국에서는 풍력 발전이 많이 건설되고 있다. 우리나라는, 풍속이 4계절 유지되는 지역이 적어서, 발전효율이 낮고, 최근에는 산림훼손과 저소음 피해, 자연환경 파괴 민원이 자주 발생하고 있다.
우리나라에서의 풍력 발전의 단점은?
풍력발전은 소음이 적고, 환경 훼손도 비교적 적은 편이라, 선진국에서는 풍력 발전이 많이 건설되고 있다. 우리나라는, 풍속이 4계절 유지되는 지역이 적어서, 발전효율이 낮고, 최근에는 산림훼손과 저소음 피해, 자연환경 파괴 민원이 자주 발생하고 있다. 본 논문에서는 FUZZY 규칙 및 군집분석 기반에서, 바람, 방향 그리고, 온도를 실시간으로 분석해서, 피치제어를 효율적으로 관리하는 모의실험을 하였다.
참고문헌 (14)
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