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VSC-HVDC 적용 기술의 경제성 평가 분석 - HVAC, LCC-HVDC, VSC-HVDC (CIGRE WG-B4.46 492 Report를 중심으로) -
Economic Analysis of Voltage Source Converter(VSC) HVDC Technologies - HVAC, LCC-HVDC, VSC-HVDC (focusing on CIGRE WG-B4.46 492 Report) - 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.982 - 983  

여서현 (전남대학교) ,  선휘일 (전남대학교) ,  김선필 (전남대학교) ,  박성미 (한국승강기대학교) ,  유동욱 (한국전기연구원) ,  박성준 (전남대학교)

초록
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본 논문은 CIGRE 492 보고서를 따른 것으로 최근 해외 선도 기업 및 미국, 유럽, 중국 등에서 도입하고 있는 LCC-HVDC, VSC-HVDC와 기존 송전시스템인 HVAC의 기술 및 경제적 효율성을 비교분석하였다. 분석 방법은 동일한 조건을 설정하여 각 시스템에 모의 적용하였으며, (1) HVAC와 VSC-HVDC와의 비교 (2) LCC-HVDC와 VSC-HVDC와의 비교를 진행하였다. 그 결과 시간 흐름에 따라 AC보다 DC에서의 경제적 효율성을 확인하였고, 또한 HVDC의 전류형과 전압형의 비용 분석에서는 오차범위, 추가적 편익 등을 고려할 시 전압형의 경제성에 대한 긍정적 측면을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 일반적인 PWM 방식을 택하였으나, 추후 연구에서는 최근 선도 기술이라 평가받는 MMC 방식의 전압형 HVDC를 적용하여 연구하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 우선 HVAC와 HVDC의 현금 흐름 분석을 통하여 도출한 손익분기점을 비교하여 HVDC의 경제성을 확인할 것이다. 또한 LCC-HVDC와 VSCHVDC에 동일한 조건을 적용한 경제성 평가를 토대로 전압형 HVDC 시스템이 가지는 경제적 이점에 대하여 확인하고자 한다.
  • 본 3절에서는 CIGRE492 보고서에서 진행한 모의 경제성 평가를 토대로 VSC-HVDC가 가지는 경제적 이점에 대해 파악하고자 한다. 우선 HVAC와 HVDC의 현금 흐름 분석을 통하여 도출한 손익분기점을 비교하여 HVDC의 경제성을 확인할 것이다.
  • 본 논문에서는 VSC-HVDC와 기존 송전시스템(HVAC, LCC-HVDC) 간 비교 및 CIGRE 492 보고서에 따른 모의 조건 적용에 의한 경제성 평가를 통하여 VSC-HVDC가 가지는 이점에 대해 분석하였다. VSC-HVDC는 HVAC에 비하여 시간 흐름에 따른 누적비용 NPV에서 DC가 AC보다 약 20년 정도 앞섬을 확인할 수 있었다.
  • 이와 같은 환경 변화는 미국, 유럽, 중국 등의 국가와 ABB, Siemens, Alstom 등의 기업에 의해 선도적인 HVDC 송전 시스템을 도입하려는 노력으로 이어지고 있으며, 기존 송전시스템의 단점을 보완하는 VSC-HVDC가 그 대안으로 각광받고 있다. 본 논문에서는 기존 기술과의 비교를 통해 VSC-HVDC의 장점에 대해 파악하고자하며, 특히 모의 적용 사례를 기반으로 한 경제성 분석을 통하여 전압형 HVDC가 가지는 경제적 이점에 대해 알아보고자 한다.

가설 설정

  • 동일한 조건 하에서 대용량 원거리 계통을 연결한 모의 사례 분석으로서, 거리 1000km, 용량 1500MW, 계통 연계에 따른 규제는 없으며 두 시스템 모두 연간 8,300시간 사용, 총 30년을 운전한 것으로 가정한다. 또한 3.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HVDC란 어떤 시스템인가? HVDC는 교류 전력을 직류로 변환하여 전력을 효율적이고 안전하게 송전하는 전력 송전시스템이다. 전력변환 구성 방식 및 전력반도체 소자에 따라 크게 사이리스터를 이용한 LCC(Line Commutated Converter, 전류형), IGBT 를 이용한 VSC(Voltage Sourced Converter, 전압형) 방식으로 구분되며, VSC-HVDC 기술은 PWM, MMC, HML, CTL 등의 방식으로 분류된다.
현재 국내 HVDC 적용지는 어디인가? 현재 국내 HVDC 적용지는 LCC-HVDC 방식의 1호기(전류형, Alstom의 기술 도입, 제주-해남간 180kV), 2호기(전류형, LS산전의 케이블 기술, Alstom의 변환소 기술 도입, 진도-제주간 250kV)만이 도입되어 있다. 반면 미국, 유럽, 중국 및 해외 선도 기업에서는 HVDC 고급 기술의 보유로 인하여 전압형 HVDC를 적극 적용하고 있다.
본 논문에서는 CIGRE492 보고서에서 진행한 모의 경제성 평가를 토대 VSC-HVDC가 가지는 경제적 이점을 파악하고자 한다, 이에 대한 경제성 분석 절차의 구체적 흐름은? ① Case Study Analysis - 핵심 기술의 성능 파라미터 확정, 기술의 실현성 확인, 정보수집 및 투자 확정, 정책 검토 등 ② Cost - 고려 가능한 모든 비용 비교 및 분석 ③ Benefit - 가치 환산 가능한 기능적, 경제적, 기술적 등 분석 ④ Cash Flow - 비용편익 분석을 기반으로 NPV에 따른 투자결정
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