초록 ▼

연구개요
본 연구는 풍력 연계 계통에서 무효전력 평활화 제어 알고리즘을 이용하여 효과적인 계통운영 및 전압제어, 나아가 수용 한계 증가를 그 목적으로 함으로써 기존의 에너지 저장장치 혹은 무효전력 보상장치와 같은 1차적, 미시적 방법을 통한 풍력발전기 출력증가를 하고자 하는 일반적인 연구와는 그 접근방법이 조금 다르다. 기존 풍력발전기의 무효전력 제어방법은 풍력발전기가 연계된 인버터의 출력제어 및 각 기기에 개별적인 보상을 해줌으로써 안정도 증진을 도모하고 있지만 이는 인터버 전류 제한 및 무효전력 보상장치의 신속한 투입이 어

연구개요
본 연구는 풍력 연계 계통에서 무효전력 평활화 제어 알고리즘을 이용하여 효과적인 계통운영 및 전압제어, 나아가 수용 한계 증가를 그 목적으로 함으로써 기존의 에너지 저장장치 혹은 무효전력 보상장치와 같은 1차적, 미시적 방법을 통한 풍력발전기 출력증가를 하고자 하는 일반적인 연구와는 그 접근방법이 조금 다르다. 기존 풍력발전기의 무효전력 제어방법은 풍력발전기가 연계된 인버터의 출력제어 및 각 기기에 개별적인 보상을 해줌으로써 안정도 증진을 도모하고 있지만 이는 인터버 전류 제한 및 무효전력 보상장치의 신속한 투입이 어렵다는 단점과 단순 조상설비의 투입이후 계통운영자가 요구하는 전압유지가 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 풍력 수용 한계량 증진을 위해서 계통에 추가적인 조상설비 투입이 아닌 디젤을 포함한 발전기 제어만을 통하여 풍력 수용량 향상을 모색해 볼 필요가 있다.
이는 무효전력 보상장치와 같은 추가적인 조상설비를 설치하지 않고 기존에 설계된 계통에서 최적운용을 통해 풍력 수용량 증가를 노리는데 그 목적이 있다. 이에 본 연구는 풍력 연계 계통의 전압제어지역 분할, 핵심모선 및 제어발전기를 선정하고 무효전력 평활화 제어 알고리즘을 적용하여 수용 한계량을 검토하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 풍력 수용 한계량 향상을 위한 발전기 무효전력 평활화 제어 알고리즘 개발로 1차년도에서는 발전기 무효전력 평활화 알고리즘 설계를 위해 발전기 무효전력 제어를 위한 여자기(Excitor)의 수치적 모델 파라미터를 산정하였으며, 핵심모선(Pilot Bus) 선정 알고리즘을 설계하여 2차년도에서 제주계통의 핵심모선을 선정했다. 또한, 평활화 된 무효전력 출력 조절 알고리즘을 설계하여 2차년도에서 비례적분 제어기를 이용하여 피드백 제어 알고리즘을 개발하였다. 마지막으로 3차년도에서는 정적 안정도 해석(P-V 해석 등)을 통해 풍력 수용 한계량을 산정했다. 이렇게 각 차년도의 연구 목표에 맞는 연구 결과를 도출하였다.

연구개발결과의 중요성
본 연구는 점차 신재생에너지의 비중이 증가되는 우리나라 발전 상황에서 주로 송전계통에 직접 연계되는 풍력 발전기의 발전 한계량을 산정할 수 있는 중요한 연구이다. 인버터를 포함한 제어기기 및 보상설비를 이용하여 무효전력을 보상해주는 것이 아니라 기존의 대용량 화력 및 원자력 발전기를 이용하여 무효전력을 제어함으로써 추가적인 보상설비 설치가 필요없고, 효율적으로 제어할 수 있다.
이를 통해, 계통 안정성을 고려한 풍력 수용 용량 검토 시 활용할 수 있으며, 풍력에너지 기술 중 필요 기술 개발로 연구 기반을 조성할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발의 필요성 ... 4
• (2) 최종 목표 및 연구 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 핵심모선(Pilot Bus) 선정 알고리즘 설계 ... 4
• (2) 발전기 무효전력 평활화 알고리즘 설계 ... 5
• (3) 핵심모선 및 참여발전기 선정 ... 6
• (4) 발전기 무효전력 출력 제어를 위한 비례적분(PI) 제어기를 이용한 피드백 제어 알고리즘 구현 ... 8
• (5) 발전기 무효전력 제어를 위한 여자기(Excitor)의 수치적 모델 파라미터 산정 ... 8
• (6) 계통 안정도 해석 및 풍력 출력 특성을 반영한 풍력 한계량 산정 ... 9
• (7) 연구 결론 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 12
• 끝페이지 ... 15