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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노대석
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2019
2018
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최근, 정부에서는 차세대 성장 동력 산업의 하나로서 녹색성장 정책을 추
진하고 있으며, 그 일환으로 재생에너지 3020 이행계획에 의거하여 2030년
까지 신재생 에너지전원의 비중을 전체 에너지전원의 20% 정도로 확대하는
보급 사업을 적극적으로 수행하고 있다. 이런 정부의 신재생에너지 확대개
발정책에 따라 태양광과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 도입되어
운용됨에 따라, 배전계통의 전압상승 등 전력품질에 관련된 많은 문제점들
이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여, 전력회사에서는 태양광전원이 연
계된 배전계통에 선로전압조정장치(SVR, Step Voltage Regulator)를 도입하
고 있으며, 또한 분산형전원 배전계통연계기준을 제시하여 배전계통의 전압
안정화에 노력하고 있다. 특히, 최근에는 전기저장장치(ESS, Energy Storage
System)를 신재생에너지전원의 급격한 출력변동성에 대한 전압안정화 방안
으로 활용하여, 배전계통에서 태양광전원의 수용성을 향상시키기 위한 연구
가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 이와 같은 노력에도 불구하고, 태양광
전원과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 연계됨에 따라 수용가 전압
상승과 관련된 문제점은 여전히 발생하고 있다.
따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계된 배전계통에 소수발전기 최적
전압제어를 통한 태양광전원 수용성 향상 방안을 제안한다. 대용량 태양광
전원이 연계된 배전계통에서의 SVR에 의한 전압제어 문제점과 연계되어 운
전 중인 소수력발전기(MHG, Micro Hydropowr Generator)의 역률제한에
따른 운전가능범위와 전압제어의 한계점을 분석한다. 이를 통해 소수력발전기의
전압제어모드별 계통전압 영향을 평가하여 최적전압제어 알고리즘과
수용가 전압의 규정전압 범위를 유지시키는 민감도 분석에 의한 태양광전원
의 배전계통 수용성 향상 평가 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘을 바
탕으로 PSCAD/EMTDC 모델링을 수행하고, 태양광전원과 소수력발전기 용
량 변경 및 설치위치 변경 등 다양한 시나리오를 기반으로 수용가 전압특성
을 분석하였다. 또한, 제안한 최적전압제어 알고리즘을 구현하여, 여자시스
템 시뮬레이터와 실 계통 적용을 통해 대용량 태양광전원이 연계된 배전계
통에서 소수력발전기의 무효전력제어에 따른 수용가 전압안정화와 배전계통
수용성 향상 효과를 확인하였다.
진하고 있으며, 그 일환으로 재생에너지 3020 이행계획에 의거하여 2030년
까지 신재생 에너지전원의 비중을 전체 에너지전원의 20% 정도로 확대하는
보급 사업을 적극적으로 수행하고 있다. 이런 정부의 신재생에너지 확대개
발정책에 따라 태양광과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 도입되어
운용됨에 따라, 배전계통의 전압상승 등 전력품질에 관련된 많은 문제점들
이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여, 전력회사에서는 태양광전원이 연
계된 배전계통에 선로전압조정장치(SVR, Step Voltage Regulator)를 도입하
고 있으며, 또한 분산형전원 배전계통연계기준을 제시하여 배전계통의 전압
안정화에 노력하고 있다. 특히, 최근에는 전기저장장치(ESS, Energy Storage
System)를 신재생에너지전원의 급격한 출력변동성에 대한 전압안정화 방안
으로 활용하여, 배전계통에서 태양광전원의 수용성을 향상시키기 위한 연구
가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 이와 같은 노력에도 불구하고, 태양광
전원과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 연계됨에 따라 수용가 전압
상승과 관련된 문제점은 여전히 발생하고 있다.
따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계된 배전계통에 소수발전기 최적
전압제어를 통한 태양광전원 수용성 향상 방안을 제안한다. 대용량 태양광
전원이 연계된 배전계통에서의 SVR에 의한 전압제어 문제점과 연계되어 운
전 중인 소수력발전기(MHG, Micro Hydropowr Generator)의 역률제한에
따른 운전가능범위와 전압제어의 한계점을 분석한다. 이를 통해 소수력발전기의
전압제어모드별 계통전압 영향을 평가하여 최적전압제어 알고리즘과
수용가 전압의 규정전압 범위를 유지시키는 민감도 분석에 의한 태양광전원
의 배전계통 수용성 향상 평가 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘을 바
탕으로 PSCAD/EMTDC 모델링을 수행하고, 태양광전원과 소수력발전기 용
량 변경 및 설치위치 변경 등 다양한 시나리오를 기반으로 수용가 전압특성
을 분석하였다. 또한, 제안한 최적전압제어 알고리즘을 구현하여, 여자시스
템 시뮬레이터와 실 계통 적용을 통해 대용량 태양광전원이 연계된 배전계
통에서 소수력발전기의 무효전력제어에 따른 수용가 전압안정화와 배전계통
수용성 향상 효과를 확인하였다.
목차
제1장 서 론 1제1절 연구의 배경 및 필요성 1제2절 본 논문의 구성 3제2장 분산형전원 연계계통 전압제어 한계 분석 5제1절 태양광전원이 연계된 배전계통의 운용특성 5제2절 선로전압조정장치(SVR)에 의한 전압제어 7제3절 소수력발전기의 역률제한운전에 의한 전압제어 9제3장 소수력발전기의 최적전압제어 알고리즘 구현 19제1절 전압제어모드 특성 및 최적전압제어모드 19제2절 소수력발전기의 최적전압제어 알고리즘 구현 23제4장 소수력발전기의 배전계통 수용성 평가 알고리즘 구현 28제5장 PSCAD/EMTDC을 이용한 소수력발전기 및 배전계통 모델링 34제1절 소수력발전기 모델링 34제2절 태양광전원 모델링 38제3절 부하 모델링 41제4절 전체 배전계통 모델링 43제6장 시뮬레이션 및 결과 분석 45제1절 시뮬레이션 조건 45제2절 PSCAD/EMTDC에 의한 모델링 성능검증 50제3절 소수력발전기의 최적전압제어 알고리즘 검증 57제4절 소수력발전기의 최적제어 기준전압에 따른 전압특성 63제5절 소수력발전기에 의한 수용가 전압 민감도 특성 66제7장 결 론 75참 고 문 헌 77본 논문과 관련된 투고논문 및 학술논문 81ABSTRACT 86부 록 88
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