마이크로그리드에서의 과도상태 시 전력 수급 균형 전략 = Power Balancing Srtategy in the Microgrid during Transient
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2010
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원 : 전기공학과 전력시스템 2010. 2
발행연도
2010
작성언어
한국어
발행국(도시)
인천
형태사항
; 26cm
일반주기명
지도교수:원동준
소장기관
마이크로그리드(Microgrid)는 전력선 지·단락 사고, 대규모 발전기 탈락 등의 심각한 사고 발생 시 주 계통으로부터 분리하여 마이크로그리드(Microgrid) 내부 분산전원만을 이용하여 부하에 지속적인 전력 공급을 유지할 수 있는 전력 시스템이다. 하지만 마이크로그리드(Microgrid)가 주 계통에서부터 분리 된다는 것은 중요 발전기의 탈락을 의미하는 것이기 때문에 본래 목적을 이루기 위해서는 전력 수급 불균형에 대한 신속하고 적절한 제어 및 전략이 필요하다. 그러나 마이크로그리드(Microgrid)는 다음과 같은 단점들로 인해 기존 전력 계통에 비해 더욱 신속하고 적절한 방안이 필요하다.
전력 시스템 주파수 변동의 정도는 시스템 관성에 달려있는데 마이크로그리드(Microgrid)와 같이 전력전자 기반의 장치들이 주로 설치되는 관성이 작은 시스템은 외란에 대해 주파수가 빠르고 크게 변동할 것이다. 또한 마이크로그리드(Microgrid)에서는 기존 배전계통과 달리 부하 변동뿐만 아니라 태양광, 풍력 발전의 출력 변동이 동시에 일어나기 때문에 출력제어 가능 분산전원에 더욱 크고 급격한 출력 변동이 요구 될 수 있다.
본 논문에서는 인버터 기반의 분산전원들이 주로 투입되는 마이크로그리드에서의 독립운전 전환 및 독립운전 시 외란으로 인한 과도상태에서의 전력 수습 균형을 위한 전략을 제시 및 정의 하였고, 제시한 전력 수급 균형 전략은 기존 전력계통의 전력 제어 기법을 바탕으로 하고, 인버터 기반의 분산전원들로 인해 회전 관성을 갖지 못하는 마이크로그리드의 단점 보완을 목적으로 한다.
전력계통 시뮬레이션 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용한 네 가지 사례 연구를 통해 살펴 볼 수 있듯이 전력 수급 균형의 가장 중요한 역할을 담당하는 분산전원은 이미 잘 알려진 Frequency Droop Control을 이용하여 과도상태 시 Droop 특성 계수에 따라 자동으로 분산전원들 간의 전력 분배가 이루어지고 결국 모든 분산전원의 출력이 총 부하를 추종하여 전력 수급 균형을 이룰 수 있다. 전력저장장치는 태양광과 풍력 발전기 출력의 평활화에 쓰일 수도 있지만, 전력 수급 균형 관점에서는 연료전지 또는 디젤 발전기와 같이 응답 특성이 느린 에너지원의 초기 보상과 충·방전을 통해 마이크로그리드 전체의 유연성을 상승시켜 안정도 향상에 기여할 수 있다. 마지막으로 제어 가능 부하(Controllable Load) 운영을 통해서 과부하 또는 전력 부족 시 Load-Shedding을 통한 전력 수급 불균형 해결은 물론이고 경부하 상태에서의 태양광과 풍력 발전기의 과 출력으로 인한 전력 수급 불균형 시 Dummy Load 투입을 통해 잉여 전력을 흡수함으로서 위급 상황에서 벗어 날 수 있다.
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