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원자력 발전기 확대에 따른 계통 안정 운영 방안에 관한 연구

A Study on a Safe Power System Operation Despite to an Increase of Nuclear Plants

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.306 - 307  

이하림 (홍익대학교) ,  전영환 (홍익대학교) ,  한태경 (경원대학교)

초록
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제 4차 전력 수급 기본 계획에 의하면 2022년 계통에는 총 32기의 원자력 설비와 신재생 설비 용량의 약38%를 차지하는 풍력 설비가 신규 도입 된다는 것을 확인 할 수 있다. 하지만 원자력과 신재생에너지원은 화력 설비에 비해서 부하추종 능력이 저조하여 이 두 설비의 비율을 높이면 계통 운영에 심각한 문제를 발생 시킬 수 있다. 이에 본 논문에서는 2022년 off-peak 계통 상황에서의 원자력 설비 32기가 모두 연계되었을 때, 계통 주파수의 안정도를 분석하고자 하였다. 이를 위해 계통에서 사용하는 각종 정수를 추정하고 이것을 이용하여 주파수 분석 시뮬레이션 tool을 통해 주파수 변화를 모의 하였다. 최종적으로 2022년 계통에서의 최적 전원 설비 구성을 제안하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2022년 off-peak 상황에서 원자력 32기가 모두 online 일 때 원자력 설비의 1기 탈락 사고에도 안정적으로 계통이 운영될 수 있는 설비 구성을 구하고자 한다. 시뮬레이션에서 정의한 안정적인 계통은 주파수가 59.
  • 현재 세워진 제 4차 전력 수급 기본 계획을 바탕으로 2022년 계통의 off-peak 상황에서 수요에 대한 예측이 가능하다. 시뮬레이션 tool을 이용하여 원자력 설비가 계통 주파수에 영향을 미치지 않고 예측 수요를 충분히 공급 할 수 있는가를 연구하였다. 그 연구 결과를 바탕으로 미래에 일어날 사고를 방지할 수 있고 또한 신속한 대처가 가능하다.
  • 본 논문에서 사용한 계통 정수는 크게 4 가지이다. 주파수 응답의 1차 응답과 관련된 발전기 정수 KG, damping과 관련된 관성 계수 H와 부하 정수 KL 그리고 계통 정수 KS를 추정하는 방법에 대해 살펴보겠다.

가설 설정

  • 한국 전력 거래소에서 제공받은 2022년 off-peak data 파일을 이용하여 시뮬레이션을 진행하였다. Off-peak data는 peak data의 부하량이 60%라고 가정하여 생성하였다. Peak 상황에서는 예비력이 많고 다수의 발전 설비들이 기동되고 있기 때문에 주파수 안정에 문제를 일으키지 않을 것이라 볼 수 있다.
  • 2022년 off-peak 상황에서 원자력 32기가 모두 online 일 때 원자력 설비의 1기 탈락 사고에도 안정적으로 계통이 운영될 수 있는 설비 구성을 구하고자 한다. 시뮬레이션에서 정의한 안정적인 계통은 주파수가 59.8Hz 미만으로 내려가지 않는 계통이라 가정하였다.
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