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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김재철
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수27
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2017
2016
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지구온난화의 주요문제인 화석연료의 고갈문제를 해결하기 위해 세계적으로 노력하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 방법 중 하나인 신재생에너지는 주목을 받고 많은 국가들이 기술개발에 힘쓰게 되었다. 국내에서는 신재생에너지를 활성화시키기 위하여 발전사업자에게 총발전량에서 일정 비율을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하는 신재생에너지 의무할당제를 도입하였다. 풍력발전은 신재생에너지 의무할당제를 만족하기 위한 가장 중요한 수단이다. 하지만 풍력발전은 터빈의 대형화로 인한 소음 및 시각적인 위압감 등 문제로 인해 설치 장소의 한계를 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 해상풍력발전단지가 건설되고 있다. 해상풍력발전단지는 설치장소의 문제를 해결할 수 있는 좋은 방안이다. 하지만 대용량 해상풍력발전단지는 간헐적인 출력 특성으로 인해 계통의 안정도에 영향을 줄 수 있기 때문에 계통연계 규정을 엄격하게 따라야 한다. 규정 중 계통 사고 발생 시 계통전압 감소율과 사고시간에 따라 풍력발전과 계통의 연계 동작이 결정되는 LVRT(Low Voltage Ride Through)가 존재한다. 계통 사고 시 풍력발전 시스템이 바로 탈락하지 않고 계통 사고 복구에 기여하도록 하는 규정이다.
한편 해상풍력발전단지와 육지계통 간 거리가 멀기 때문에 고전압 직류 송전(HVDC) 시스템을 이용한다. 계통에서 사고 발생 시 해상풍력발전단지와 연계 된 HVDC 시스템 또한 계통 사고 복구에 반드시 기여해야 한다. 계통에서 사고가 발생하게 되면 HVDC 시스템에서는 무효전력을 계통에 공급하게 되고 상대적으로 유효전력 출력이 감소하여 DC Link 측에 에너지가 축적하게 되어 DC전압 상승을 초래한다.
본 논문은 DC전압 상승을 억제하는 제어방안을 제안하였다. 계통 사고 시 DC Link의 DC전압 상승을 계측하여 해상풍력발전단지 측 컨버터의 제어함으로써 통신지연으로 인한 DC전압 상승을 억제하고 사고 제거 후 정상전압까지 도달하는 시간을 단축시키는 장점이 있다. 뿐만 아니라 Chopper Resistor을 이용하여 DC전압 상승 및 전력 입출력 불평형을 완화 시킬 수 있다. 이를 검증하기 위해 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 모델링하고 효과를 확인하였다.
한편 해상풍력발전단지와 육지계통 간 거리가 멀기 때문에 고전압 직류 송전(HVDC) 시스템을 이용한다. 계통에서 사고 발생 시 해상풍력발전단지와 연계 된 HVDC 시스템 또한 계통 사고 복구에 반드시 기여해야 한다. 계통에서 사고가 발생하게 되면 HVDC 시스템에서는 무효전력을 계통에 공급하게 되고 상대적으로 유효전력 출력이 감소하여 DC Link 측에 에너지가 축적하게 되어 DC전압 상승을 초래한다.
본 논문은 DC전압 상승을 억제하는 제어방안을 제안하였다. 계통 사고 시 DC Link의 DC전압 상승을 계측하여 해상풍력발전단지 측 컨버터의 제어함으로써 통신지연으로 인한 DC전압 상승을 억제하고 사고 제거 후 정상전압까지 도달하는 시간을 단축시키는 장점이 있다. 뿐만 아니라 Chopper Resistor을 이용하여 DC전압 상승 및 전력 입출력 불평형을 완화 시킬 수 있다. 이를 검증하기 위해 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 모델링하고 효과를 확인하였다.
목차
국문초록 ⅵ영문초록 ⅷ제 1 장 서론 11.1 연구배경 11.2 논문의 구성 4제 2 장 해상풍력단지 연계용 HVDC 및 LVRT 규정 52.1 전압형 HVDC 52.1.1 MMC HVDC의 구성 52.1.2 HVDC시스템의 DC Link 62.2 LVRT 규정 7제 3 장 DC Link 제어 방안 113.1 기존 제어 방안 113.1.1 풍력발전기 De-loading 제어 방안 113.1.2 Chopper Resistor 제어 방안 133.2 문제점을 보완한 제어 방안 173.2.1 문제점을 보완한 De-loading 제어 방안 173.2.2 De-loading 제어와 Chopper Resistor 의 협조 구성 20제 4 장 시뮬레이션 234.1 시뮬레이션 구성 234.1.1 해상풍력발전단지 연계용 HVDC시스템 모델링 234.1.2 계통 사고 모의 254.2 시뮬레이션 분석 284.2.1 기존 De-loading 제어 284.2.2 Chopper Resistor 제어 방안 294.2.3 컨버터의 De-loading 제어 방안 304.2.4 문제점을 보완한 De-loading 제어 방안 314.2.5 De-loading 제어 및 Chopper Resistor의 협조 제어 324.3 시뮬레이션 결과 334.3.1 Case 2 제어방법에 따른 효과 검증 344.3.2 Case 3 제어방법에 따른 효과 검증 364.3.3 Case 4 제어방법에 따른 효과 검증 384.3.4 Case 5 제어방법에 따른 효과 검증 404.3.5 Case 6 제어방법에 따른 효과 검증 424.3.6 Case 별 제어방법에 따른 효과 비교 44제 5 장 결론 46참고문헌 48
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