[논문]배전선로 부하량 및 발전량 분석을 통한 신재생 접속허용용량 기준 상향에 대한 연구

김성만

doi:10.18770/kepco.2019.05.04.295

[국내논문] 배전선로 부하량 및 발전량 분석을 통한 신재생 접속허용용량 기준 상향에 대한 연구
Increasing Hosting Capacity of Distribution Feeders by Analysis of Generation and Consumption 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.5 no.4, 2019년, pp.295 - 309

김성만 (Korea Electric Power Corporation)

초록
AI-Helper

본 논문은 신재생을 배전계통에 추가 수용하기 위해 배전계통의 접속허용기준을 상향하여 운전하는 방안을 검토하고 실증한 결과를 분석하는 내용을 다룬다. 대한민국의 배전계통의 경우, 일반적인 공용배전선로는 최대 10 MVA까지 신재생이 접속할 수 있도록 규정하고 있으며 신재생으로 인해 발생하는 역조류에 의해 계통전압이 전기사업법에서 지정한 범위를 초과하지 않아야 한다. 그러나 배전계통에 상시 존재하는 최소부하 및 발전원의 발전 특성에 따라 신재생을 추가 접속할 수 있는 여유용량이 존재할 수 있음을 고려해야 한다. 따라서 배전계통의 접속허용용량 기준 상향 검토를 위해, 신재생이 접속허용한도인 10 MVA만큼 최대한 접속된 상황에서 모든 신재생이 배전계통운영자에 의해 감시되고 있는 배전선로를 선정하여 단계적인 추가 접속을 시행하였다. 신재생으로 인한 배전계통의 전력조류와 전압 프로파일 영향을 분석함으로써 현재의 기준을 초과하여 신재생을 접속 시킬 때 발생 가능한 계통영향 분석과 더불어 향후 고려해야할 요인을 정의한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper demonstrates that the verification and analysis of the increase of hosting capacity of distributed energy resources in distribution system for the high penetration of distributed energy resources. In the case of generally designed distribution feeders in South Korea, it can host up to 10 MVA of distributed energy resources and the over voltage due to reverse power flow is prohibited beyond the range by the law of electric utility. However, it should take into consideration that there are some factors of extra hosting capacity such as generation characteristics of distributed energy resources and minimum loads that always exist to distribution system. For these reason, we choose a specific distribution system hosted 10 MVA of distributed energy resources monitored by distribution system operator and verify the impact of increasing hosting capacity such as power flow and voltage profile of distribution system. By the result, we could find that it is possible to increase the hosting capacity and define the factors to expand the hosting capacity of distributed energy resources in distribution system.

주제어

표/그림 (52)

그림 Fig. 1. 배전선로 용량초과 및 추가신설 개념도.
표 Table 1 전국대비 전북, 전남 배전선로, 접속신청용량 비교
표 Table 3 회선 신설 추진 현황 ('17.1-'19.8)
표 Table 2 1 MW 이하 신재생 접속진행현황 (기간 : '16.10.31-'19.8)
그림 Fig. 2. 분산형전원 종합운영시스템 구성도.
그림 Fig. 3. 분산형전원 종합운영시스템(메인화면).
그림 Fig. 4. 정읍 D/L 경과도.
그림 Fig. 5. 구간별 신재생 분포 용량.
그림 Fig. 6. 정읍D/L (10 MW) 구간 단선도.
그림 Fig. 7. 구간별 일반부하, 신재생 설비용량.
그림 Fig. 9. 부하량 패턴(60분 평균).
그림 Fig. 10. PQMS 계측 유효전력 (10분 평균).
그림 Fig. 11. 구간별 부하량 패턴 (10분 평균).
그림 Fig. 8. 부하량 분석 모니터링 일보 예시('19.6.1).
그림 Fig. 11. (Continued.) 구간별 부하량 패턴 (10분 평균).
그림 Fig. 12. 선로 개폐기별 유효전력과 역조류 흐름.
그림 Fig. 13. PQMS 계측값과 개폐기 유효전력(계산값) 비교 검증.
그림 Fig. 14. 구간별 발전량.
그림 Fig. 15. 설비용량 대비 최대 출력.
그림 Fig. 16. 일일 전압 초과 현황.
그림 Fig. 17. 선로 개폐기별 전압 분포.
그림 Fig. 18. 일일 전압 추이.
그림 Fig. 19. 일일 전압 추이 (CB 0 V 기준).
그림 Fig. 20. 정읍D/L (11 MW) 구간 단선도.
그림 Fig. 21. 구간별 일반 부하, 신재생 설비 용량.
그림 Fig. 25. 선로 개폐기별 유효전력과 역조류 흐름.
그림 Fig. 22. 부하량 패턴 (60분 평균).
그림 Fig. 23. PQMS 계측 유효전력 (10분 평균).
그림 Fig. 24. 10번 구간 부하량 패턴 (10분 평균).
그림 Fig. 26. 11 MW 연계 전후 CB 계측 유효전력.
그림 Fig. 27. 구간별 발전량.
그림 Fig. 28. 설비용량 대비 최대 출력.
그림 Fig. 29. 비태양광 출력 특성('19.7.2).
그림 Fig. 30. 일일 전압 초과 현황.
그림 Fig. 31. 선로 개폐기별 전압 분포.
그림 Fig. 32. 구간별 전압 분포 (최대 발전 12시 기준).
그림 Fig. 33. 일일 전압 추이.
그림 Fig. 34. 일일 전압 추이 (CB 0 V 기준).
그림 Fig. 35. 정읍D/L (12 MW) 구간 단선도.
그림 Fig. 36. 구간별 일반 부하, 신재생 설비 용량.
그림 Fig. 37. 부하량 패턴 (60분 평균).
그림 Fig. 38. 11번 구간 부하량 패턴 (10분 평균).
그림 Fig. 39. 선로 개폐기별 유효전력과 역조류 흐름.
그림 Fig. 40. 구간별 발전량.
그림 Fig. 41. 설비용량 대비 최대 출력.
그림 Fig. 42. 설비용량 대비 최대 출력('19.6.1~8.19).
그림 Fig. 43. 일일 전압 초과 현황.
그림 Fig. 44. 선로 개폐기별 전압 분포.
그림 Fig. 45. 일일 전압 추이.
그림 Fig. 46. 일일 전압추이 (CB 0V 기준).
그림 Fig. 47. Fig. 46의 전압값을 반전한 그래프.
그림 Fig. 48. 선형회귀분석 활용 예상전압.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라 정부에서는 신재생에너지 보급률을 증가시키기 위해 어떤 정책을 추진하고 있는가?	전세계적으로 신재생에너지 보급률을 증가시키기 위해 다양한 지원정책들을 시행하는 추세이며, 우리나라 또한 ‘재생에너지 3020 이행 정책’ 및 8차 전력수급기본계획 등을 통해 소규모 태양광을 중심으로 한 신재생확대를 정부에서 적극 추진하고 있다 [1]. 100 kW 미만 태양광에 대한 공급 인증서 가중치 부여, 1 MW 이하 신재생발전소의 접속보장, 한국형 FIT 등의 소규모 신재생 우대정책에 의해, 국내에 도입되는 신재생은 대부분 소규모 태양광을 위주로 배전계통에 접속하게 된다.
	향후의 여러 요인을 추가적으로 고려하여 정교하게 분석함으로써, 기존의 설비를 더욱 최대한 활용할 수 있는 방안은 무엇이 있는가?	1) 간헐적 출력 특성을 갖는 신재생을 상시 감시할 수 있는 감시제어시스템의 보완 및 확대를 통해 현재의 계통운영체계를 고도화함으로써 신재생으로 인한 계통의 변동성과 복잡화에 보다 체계적으로 대응할 필요가 있다. 정읍 배전선로의 경우 현재 기준보다 신재생이 1~2 MW 추가 운전된 반면 냉방 부하의 영향으로 계통운영 측면에서 큰 문제가 발생하지는 않았다. 그러나 배전선로별로 부하 여건이 모두 다르기 때문에 이러한 요소를 종합 분석하고 모니터링할 수 있는 모니터링 체계 확보가 필요하다. 2) 배전선로의 신재생발전 접속허용용량기준은 모든 배전선로에 똑같이 적용하기 위해 최악의 조건을 상정한 값이다. 그러나 실제로 배전선로 별로 신재생을 수용할 수 있는 능력은 차이가 있을 수 있다. 전선의 종류에 따라 열적허용용량과 전압 변동 발생 영향이 다르게 나타나며, 계통의 구성에 따라 요구되는 보호 수준 또한 다를 수 있다. 상기 언급한 계통운영체계의 고도화를 통해 모든 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 상황에서 전선 종류에 따른 열적 용량, 전압 변동, 전력 품질 및 계통보호체계영향 등을 종합적으로 분석하는 시스템 개발을 통해 현재의 고정적인 접속허용용량기준에서 동적인 접속허용용량기준으로의 전환을 통해 신재생을 보다 많이 접속시킬 수 있는 체계를 마련할 수 있다.
	설비 건설로 인한 투자비를 절감하면서 동시에 신재생 접속 대기 문제를 최소화할 수 있는 경제적이고 합리적인 방안은 무엇인가?	무엇보다 전력설비건설을 위한 정부 및 지방자치단체의 승인과 지역주민 간의 갈등을 해결해야 하는 외적 요소도 존재하므로 장기적인 측면에서는 한계가 있는 실정이다. 따라서 설비 건설로 인한 투자비를 절감하면서 동시에 신재생 접속 대기 문제를 최소화할 수 있는 경제적이고 합리적인 방안은 기존 설비 활용을 극대화 하는 것이며 이에 배전계통의 신재생 접속허용용량 기준 상향 검토 필요성이 대두되었다 [3].

참고문헌 (6)

제8차 전력수급기본계획, 산업통상자원부, 2017.
송배전용전기설비이용규정, 한국전력공사, 2019.
제3차 에너지기본계획, 산업통상자원부, 2019.
전기사업법, 산업통상자원부, 2019.
분산형전원 배전계통 연계 기술기준, 한국전력공사, 2018.
Youngbeom Jung, Byung-sung Lee, "Development of assessment algorithm for operating capacity on Distribution line using System Information," Fall Conference for Society Electrical Facility of KIEE, pp.47, Oct, 2013.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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