초록 ▼

본 연구는 태양광 전원과 Li 에너지 저장장치를 포함하는 마이크로 그리드의 운용특성 및 계통연계 해석에 대한 것으로 연구성과는 다음과 같다.
1. 태양광 전원의 출력특성 해석
태양광 전원의 출력특성은 일반적으로 설치장소의 위치에 따른 일조량과 기후 그리고 날씨 특성에 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 태양광전원이 설치된 지역의 위치 및 날씨와 기후특성에 의해서 나타나는 불규칙한 출력특성을 파악하고, 태양광 패널에서 발생되는 하루 동안의 전체 전력량을 계산하기 위해 모니터링 시간 간격을 10분으로 하여 하루 24시간에 대

본 연구는 태양광 전원과 Li 에너지 저장장치를 포함하는 마이크로 그리드의 운용특성 및 계통연계 해석에 대한 것으로 연구성과는 다음과 같다.
1. 태양광 전원의 출력특성 해석
태양광 전원의 출력특성은 일반적으로 설치장소의 위치에 따른 일조량과 기후 그리고 날씨 특성에 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 태양광전원이 설치된 지역의 위치 및 날씨와 기후특성에 의해서 나타나는 불규칙한 출력특성을 파악하고, 태양광 패널에서 발생되는 하루 동안의 전체 전력량을 계산하기 위해 모니터링 시간 간격을 10분으로 하여 하루 24시간에 대해서 전체 144개의 시간구간에 대해서 리만 적분식을 사용하여 태양광 패널의 전체 출력 전력을 구하였다.
2. Li 배터리의 특성 해석
태양광 발전은 출력전력이 시간적 제한을 가지며 변동성도 크기에 이를 보완하기 위해서는 에너지 저장장치와의 연계운전이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 LiFePO₄ 배터리를 사용하였으며, 태양광 전원과 Li 배터리가 연계되어 그리드에 독립적으로 전력을 공급하는 시스템에서 임의로 3일 동안의 시간구간을 선정하였으며, Li 배터리에 연결된 그리드 부하가 짧은 시간동안 과부하로 상태로 동작하여 부하동작시간 동안 Li 배터리의 충전률이 100%에서 10%로 급속하게 낮아지는 악조건에서 Li 배터리의 동작특성을 해석하였다. 실험결과로 부하동작에 의한 Li 배터리의 출력전압과 전류, 셀 각각의 출력전압의 최대값과 최소값의 변화, 셀 온도 등의 세부적인 해석이 가능하였다.
3. 계통연계 특성해석
태양광 전원과 Li 배터리가 연계되어 계통에 전력을 공급하는 경우에 대한 해석으로, 계통의 기존 대용량 발전기와 역할을 구분하여 태양광 전원과 Li 배터리가 계통의 부하가 증가하는 시간동안에만 일정한 전력을 공급하도록 하여 발전원별로 부하분담이 효율적으로 이루어지도록 하였다. Li 배터리가 태양광 전원과 연계하여 계통에 일정한 전력을 공급하기 위해서는 태양광 전원의 평균출력값이 필요하며, 이를 위해 오랜 기간동안 많은 시간구간에 대한 데이터로부터 평균값을 구하였다. 태양광 전원과 Li 배터리가 계통에 공급하는 일정전력은 부하분담율을 높이기 위해 하루 전체 시간이 아닌 계통부하가 증가하는 낮 시간동안이나 하루 중 피크시간 동안에만 공급되도록 운영하였다.
4. PSSSE를 사용한 정상상태 해석
마이크로 그리드의 정상상태 해석을 위해서 PSSE 33버전 소프트웨어를 사용하였으며, PV 모델과 에너지 저장장치 모델은 PSSE에서 제공한 정상상태 모델을 사용하였다. 이때 태양광 전원의 출력 변동성에 의해 기존 발전기들의 출력을 증가하게 되는 경우 특정선로에서 과전력이 전송되거나 모선전압이 크게 변하는 문제가 발생할 수 있으며, 이 경우 선로와 모선에 FACTS 설비를 설치하여 과조류와 전압강하를 효과적으로 제어할 수있음을 보였다.
5. PSCAD를 사용한 과도해석
전력계통의 과도현상을 해석 소프트웨어인 PSCAD를 사용하여 태양광 전원과 Li 배터리를 포함하는 마이크로 그리드에서 태양광전원의 출력변화와 부하변화에 의한 Li 배터리의 출력변화를 가정하여 그리드에서의 모선전압, 위상각, 선로조류 그리고 계통주파수에 대한 과도해석을 하였다.
6. DSATools를 사용한 미소신호 안정도 해석
태양광 전원과 Li 배터리가 계통에 연계되어 운전하는 경우의 미소신호 안정도 해석을 위해 PSAT와 SSAT를 사용하여, 태양광 전원과 Li 배터리의 대표적인 운용상태에서의 진동모드 해석을 하였다. 이때 태양광 전원과 에너지 저장장치는 UDM 모델을 사용하였으며, 기존의 발전기들과의 연계운전시 기존 발전기들의 전기 기계적 진동모드에 미치는 PV와 에너지 저장장치의 영향에 대한 해석을 하였다.