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[국내논문] 태양광발전시스템 독립계통 안정화 기술개발
Technology Development for Stabilization of PV Independent System 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.5, 2019년, pp.181 - 186  

홍경진 (광주대학교 전기전자공학부)

초록
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도서 지역과 같은 환경에서 기존 상용 독립계통 디젤 발전기에서 소모되는 화석연료를 저감하기 위해 독립계통 용량의 40% 이상을 부담하는 태양광발전시스템의 개발이 필요하다. 이러한 개발을 위해 우선적으로 도서 지역에 설치된 독립계통의 안정성을 향상시키고 고품질의 전력을 부하에 공급해줄 수 있는 대용량 인버터 개발이 필요하다. 또한, 독립계통 태양광 발전시스템을 위한 EMS용 발전제어 시스템은 태양광 발전원 계통과 연계된 디젤 발전기의 병렬운전 전력제어시스템으로서 부하율과 태양광발전에 따른 디젤 발전기 출력을 제어하여 해당 부하에 전력을 안정적으로 공급하는 시스템이 필요하다. 이러한 독립계통형 태양광 발전시스템으로 인해 독립계통 지역에 대한 태양광 보급 확대 및 독립계통의 전력안정도를 증가시킬 수 있으며 독립계통의 유 무효 전력 제어에 따른 화석연료 사용 저감이 추가적으로 기대되며, PCS 사용률의 증가로 경제성 조기 확보를 기대할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to reduce the fossil fuels consumed in conventional commercial independent diesel generators in the same environment as the island area, it is necessary to develop a photovoltaic system that will bear more than 40% of the independent system capacity. For this development, it is necessary to...

주제어

#Independent Grid Photovoltaic Power Generation System   #Diesel Generators   #EMS  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 에너지저장장치용 DC/DC 컨버터는 Battery Bank 와 DC-Grid에 연계되어 배터리의 충·방전 제어 및 태양광 발전량 변동, 부하변동에도 DC-Grid를 안정시킬 수 있는 전력변환장치로 고승압 비절연 DC/DC 컨버터를 개발함으로 낮은 배터리 전압을 이용하여 BMS 가격 저감이 가능하도록 한다. 또한, 배터리 충전 및 방전 모드전환 시 DC-Grid 전압 안정화를 위한 과도상태가 없는 모드전환 알고리즘을 적용한다.
  • 또한, 태양광 패널의 기생 커패시터로 인해 생긴 누설전류를 제거하는 DC/DC 컨버터를 개발함으로써 고효율 달성이 필요하다. 본 논문에서는 태양광발전시스템 독립계통 안정화와 관련하여 10kW 단위 모듈화 구성으로 태양광 패널의 발전용량에 따른 유연한 대응 기능을 할 수 있도록 적용한다.
  • 에너지저장장치용 DC/DC 컨버터는 Battery Bank 와 DC-Grid에 연계되어 배터리의 충·방전 제어 및 태양광 발전량 변동, 부하변동에도 DC-Grid를 안정시킬 수 있는 전력변환장치로 고승압 비절연 DC/DC 컨버터를 개발함으로 낮은 배터리 전압을 이용하여 BMS 가격 저감이 가능하도록 한다.

이론/모형

  • 에너지저장장치용 DC/DC 컨버터는 Battery Bank 와 DC-Grid에 연계되어 배터리의 충·방전 제어 및 태양광 발전량 변동, 부하변동에도 DC-Grid를 안정시킬 수 있는 전력변환장치로 고승압 비절연 DC/DC 컨버터를 개발함으로 낮은 배터리 전압을 이용하여 BMS 가격 저감이 가능하도록 한다. 또한, 배터리 충전 및 방전 모드전환 시 DC-Grid 전압 안정화를 위한 과도상태가 없는 모드전환 알고리즘을 적용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Battery Bank의 수명을 늘리는 방법은 무엇인가? 전력계통 망에서 태양광발전 전력이 일정 비율(통상 15∼20% 정도)을 초과할 경우 날씨 변화에 따라 불규칙하게 변동하는 태양광발전 전력에 의해 전력계통망 전체가 불안정해지는 문제가 있으며 에너지저장장치는 이러한 문제를 해결하려는 방안으로써 태양광발전 전력의 변동에 따라 전력을 충전시키거나 방전시킴으로써 불안정한 전력계통 망을 안정화시킬 수 있다. 또한, 날씨 변화가 심할 경우 태양광발전 전력량 또한 자주 바뀌게 되고, 그에 따른 에너지저장장치의 충·방전 횟수도 상대적으로 증가하게 되지만 에너지저장용으로 사용되는 Lithium 계열 Battery의 경우 충·방전 횟수에 제한이 있으므로 일정 비율 이내(약 30% 이내)의 잦은 전력 변화에 대해서는 Super Capacitor를 이용하여 완충시킴으로써 Battery Bank의 수명을 연장시킬 수 있다.
태양광발전용 DC/DC 컨버터란 무엇인가? 태양광발전용 DC/DC 컨버터는 태양광 패널과 DC -Grid에 연계되어 일사량에 따라 태양광 패널에서 항상 최대 전력을 발전할 수 있도록 만드는 전력변환장치로 다양한 종류의 태양광 패널을 적용할 수 있는 넓은 입력 전압 범위를 지원해야 한다. 또한, 태양광 패널의 기생 커패시터로 인해 생긴 누설전류를 제거하는 DC/DC 컨버터를 개발함으로써 고효율 달성이 필요하다.
Super Capacitor 용 DC/DC 컨버터는 어떤 크기의 모듈을 사용하는가? 의 충·방전 제어를 통해 DC-Grid를 안정화할 수 있는 전력 변환장치이다. DC/DC 컨버터는 15kW 용량의 모듈 단위로 구성하며, Super Capacitor Bank는 15kW 용량 의 전력을 10sec 동안 충·방전할 수 있는 값으로 선정한다.
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참고문헌 (6)

  1. I. H. Hwang, S, J. Seong, "Design and Operation Performance Analysis of Stanc-alone Type Photovoltaic Generation System," Trans. KIEE. Vol. 45, No. 7, pp. 942-946, 1996. 

  2. K. H. Kim, H. S. Kim, J. H. Park, "Maximum Power Point Tracking using Double Fuzzy Logic Controller for Grid-connected Photovoltaic System," Trans. KIEE. Vol. 60, No. 3, pp. 471-478, 2011. 

  3. J. N. Weon, W. K. Chae, H. J. Lee, J. B. Sim, C. H. Shin, "An Economic Evaluation and Sensitivity Analysis of Remote MicroGrid According to Design Objectives," Trans. KIEE. Vol. 66, No. 6, pp. 892-897, 2017. DOI: http://doi.org/10.5370/KIEE.2017.66.6.892 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. S. W. Hwang, W. K. Chae, H. J Lee, S. Y. Yun, and J. H. Kim, "A Study on the Optimal Resource Configuration Considering Load Characteristics of Electric Vehicles in Micro Grid Environment", Trans. KIEE., Vol. 64, No. 2, pp. 228-231, 2015. DOI: 10.5370/KIEE.2015.64.2.228 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. K. H. Kim, "Internet Management System for an Intelligent Remote Control and Monitoring", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 10, No. 4, pp. 1-5, 2010. DOI:http://doi.org/10.1016/S0038-092X(00)00153-5 

  6. Y. S. Hong, C. S. Kim, B. J. Yun, "A Management Method for Solar Photovoltaic Power Generation System Using Intelligence", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 6, No. 2, pp. 35-41, 2006. 

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