[논문]제주지역 재생에너지 수용을 위한 HVDC 및 BESS 활용에 관한 연구

곽은섭; 민재현; 정호철; 문채주

doi:10.13067/jkiecs.2021.16.6.1339

제주지역 재생에너지 수용을 위한 HVDC 및 BESS 활용에 관한 연구
A Study on HVDC and BESS Application for High Penetration of Renewable Energy Sources 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.16 no.6, 2021년, pp.1339 - 1348

곽은섭 (국립목포대학교 대학원) , 민재현 (한국전력공사) , 정호철 (한국전력공사) , 문채주 (국립목포대학교 스마트그리드연구소)

초록
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재생에너지 출력제한은 송전용량과 전력계통 안정성 부족을 포함하여 다양한 원인이 있다. 제주도 지역에서는 태양광 및 풍력 발전설비의 증가로 이미 전력수요에 비해 공급이 많아지는 사례가 자주 발생하고 있으며, 이에 따라 풍력발전의 출력제한 횟수가 증가하고 있다. 본 연구에서는 제주도 전력공급의 핵심 역할을 담당하고 있는 HVDC(고전압 직류)와 BESS(배터리 에너지 저장장치) 설비를 활용하여 재생에너지의 효과적인 수용과 전력계통의 안정적 운영 방향을 찾는 것이다. 그리고 이 논문에서는 각 설비들의 실질적인 운전방안을 제시하고 향후 태양광 및 풍력 발전설비의 확대에 따른 육지 전력계통의 운영 방향을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

There are variety of reasons for renewable energy curtailment, including lack of transmission availability and grid system stability. In the Jeju island region, there are many cases in which the supply of electricity is already increased compared to the demand for electricity due to the increase of solar and wind power generation facilities, and accordingly, the number of curtailments for wind power generation is increasing. This research aims to find the direction of efficient reception of renewable energy and stable operation of the power system using HVDC(High Voltage Direct Current) and BESS(Battery Energy Storage System) facilities that are in charge of power supply in Jeju island. And the paper suggests a practical operation plan for optimal system operation, and the direction of system operation of the land power system due to the expansion of solar and wind power generation facilities in the future.

주제어

표/그림 (20)

그림 그림 1. 제주지역 계통현황 Fig. 1 Configuration of the Jeju power system
그림 그림 2. #1 HVDC 구성도 Fig. 2 #1 HVDC diagram
그림 그림 3. #2 HVDC 구성도 Fig. 3 #2 HVDC diagram
표 표 1. 전력수요(부하) 수준별 발전기 최소운전 및 HVDC 운전 Table 1. Minimum operation conditions of generator and HVDC operation by power demand level(MW)
그림 그림 4. 제주지역 출력제어 현상 Fig. 4 Output control phenomenon in Jeju area
그림 그림 5. 기간별 HVDC 운전방안 Fig. 5 HVDC operation plan by period
표 표 2. 재생에너지 수준별 발전기 최소운전조건 및 HVDC 운전 Table 2. Generator minimum operation conditions and HVDC operation by renewable penetration level
그림 그림 6. #2 HVDC Bipole 일반제어 모드 Fig. 6 #2 HVDC Bipole general control mode
그림 그림 7. #2 HVDC 순환 제어 모드 Fig. 7 #2 HVDC Circulation control mode
그림 그림 8. 전력구간별 #2 HVDC Pole별 전력전송 방향 Fig. 8 Power transmission direction of #2 HVDC each power section
그림 그림 9. 설비고장별 주파수 변동 Fig. 9 Frequency fluctuation by facility failure
그림 그림 10. 주파수용 BESS 제어모드 Fig. 10 BESS control mode for frequency
표 표 3. 순환제어모드 적용 시 재생에너지 최대 출력가능량 Table 3. The maximum amount of renewable penetration when applying circulation control mode
표 표 4. BESS 제어모드별 출력식 Table 4. Output formula for each BESS control mode
그림 그림 11. 발전기 탈락 시 주파수 동요 (BESS 파라미터 수정 전) Fig. 11 Frequency fluctuations when the generator is dropped(before modifying BESS parameters)
그림 그림 12. 과도모드 제어조건 비활성화를 통한 BESS 응답특성 향상 Fig. 12 Improving BESS response characteristics by disabling transient mode control
표 표 5. 제주지역 BESS 제어파라미터 수정 Table 5. Modification of BESS control parameters in Jeju area
그림 그림 13. 발전기 탈락 시 주파수 안정(BESS 파라미터 수정 후) Fig. 13 Frequency stabilization in case of generator drop(after BESS parameter modification)
그림 그림 14. 설비고장별 주파수 및 BESS 출력 변화 Fig. 14 Frequency and BESS output change by facility failure
표 표 6. 순환 제어모드 적용 시 재생에너지 최대 출력가능량 Table 6. The maximum amount of renewable energy output when applying circulation control mode

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