초록 ▼

□ 연구개요
태양광 모듈의 상태진단이나 전력제어최적화를 위해, 개별 모듈의 조류를 상세히 분석할 수 있는 직류조류계산 모델을 운선적으로 개발하고, 응용 시뮬레이션 방안을 도출하였다. 직류시스템에서 발생할 수 있는 공통영역의 전압변화를 도출하여, 개별 기기(ESS 등)의 제어 정확성을 개선하고자 하였다. 부가적으로 전력변환장치에서 측정되는 전력량을 이용해 환경변수를 역(Reverse) 계산하는 방안을 개발, 실측 데이터 비교과정으로 모듈의 상태 진단을 수행할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
핵심이 되는 기술적 결과물은 전력

□ 연구개요
태양광 모듈의 상태진단이나 전력제어최적화를 위해, 개별 모듈의 조류를 상세히 분석할 수 있는 직류조류계산 모델을 운선적으로 개발하고, 응용 시뮬레이션 방안을 도출하였다. 직류시스템에서 발생할 수 있는 공통영역의 전압변화를 도출하여, 개별 기기(ESS 등)의 제어 정확성을 개선하고자 하였다. 부가적으로 전력변환장치에서 측정되는 전력량을 이용해 환경변수를 역(Reverse) 계산하는 방안을 개발, 실측 데이터 비교과정으로 모듈의 상태 진단을 수행할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
핵심이 되는 기술적 결과물은 전력출력 기반 전압예측 및 전력제어알고리즘 구성이다. 구성된 솔루션은 실제 시스템 기반의 데이터로 검증하고자 하였으며, 향 후 모듈화 및 제어시스템 탑재를 통해 직류시스템 운영에 활용될 수 있다. 또한 기존의 측정정보(전류, 전압, 온도, 일사량 등)를 활용할 수 있는 상태진단 및 비교검증 기법을 제시하고, 실제데이터를 이용한 비교검증 결과를 제시하였다. 신재생에너지의 증가와 함께 단지 규모의 제어관리시스템은 확대될 전망이며, 전력시스템 운영의 주요 관리 사항인 발전시스템 유지 및 운영에 대한 산업계의 니즈를 반영하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
주요연구목표 1 – 전력시스템 해석용 조류계산 기법
- 전력시스템 해석을 위해 연구에 사용될 태양광발전시스템에 대한 전기적인 모델링 및 시뮬레이션을 위한 연구를 수행하였다. 기존에 사용되는 태양광발전모듈의 파라미터와 구성방식을 면밀히 분석하여 전류 흐름을 설계하였다.
- 내부 DC 구조의 전기적 특성을 산출하는 수식을 전제로 구성되었다.
- 계통해석이 가능한 툴에, 실제 데이터를 입력, 성능을 테스트하고, 검증 및 보완 과정을 진행하였다. 구성된 알고리즘은 탑재 가능한 솔루션으로 코드화하였다.
- 실제 데이터를 활용한 사례연구로 검증을 진행하였다. 실제 출력정보를 바탕으로 전기적 모델의 정확성을 도출하고 보상장치 연동을 수행하였다.
주요연구목표 2 – 출력 기반 환경요소 도출 연구
- 통합 모듈의 전력방정식을 수립하고, 분석하였다. 연구목표 1에서 도출된 직류조류계산 기법을 바탕으로, Array 전류흐름을 고려하여, 특정 조건(고정 변수)에서 의 환경 변수(일사량 등)를 도출하기 위해, 정식화 과정에서 필요한 상관관계 분석을 진행하였다.
- 회로해석을 통해, DC 전력조류계산 방정식을 구성하고 조류해석을 진행하여 실측데이터를 바탕으로 검증을 진행하였다.
- 전기적 출력정보를 바탕으로 태양광발전의 주요 환경 요인을 도출할 수 있는 계산 모델을 정식화하고 데이터 생성방안을 연구하였으며, 실제 출력데이터와 비교 분석을 진행하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
분산전원의 제어관리시스템은 개발이 확대되고 있는 연구 분야지만, 전기적 출력에 대한 안정성 위주로 진행되고 있으며, 발전시스템 운영자 측면의 상태진단 연구는 미진한 실정이다. 측정 가능한 변수를 활용해 태양광시스템을 분석하고, 진단할 수 있다면, 운영에 큰 이점을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 태양광시스템 주요변수 중, 전기적 출력에 주목하여, 내부 직류시스템 분석기법 개발 및 환경변수 도출을 목적으로 하였으며, 기개발된 제어관리시스템에 필요시 탑재가 가능한 형태로 도출되었다. 또한, 계통연계 전용 시뮬레이션 기반의 검증을 포함하고 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2. 최종 목표 ... 4
• 1.2. 주요 연구 변경사항 ... 5
• 1.3. 종합 연구내용 및 결과 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2.1. 전력시스템 해석용 조류계산기법 개발 ... 7
• 2.2. 출력 기반 환경요소 도출 연구 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 31