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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노대석
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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최근, 신 기후변화협약에 따라 탄소배출의 규제가 강화되고 있으며, 우리나라에서도 2030년까지 온실가스 배출량을 37% 감축하기로 결정하였 고, 태양광전원 및 풍력발전과 같은 신재생에너지전원과 에너지저장장치 (energy storage system, ESS)의 보급이 확대되고 있다. 이러한 배경하 에, 국내의 도서지역용 마이크로그리드에서는 디젤발전기의 가동률을 줄이고 CVCF(constant voltage & constant frequency) 인버터, 신재생에너 지전원과 ESS를 이용하여, 계통을 안정적으로 운용할 수 있는 CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반의 도서지역용 마이크로그리드에서는 관성을 가진 풍력발전기 기동 시 필요로 하는 유·무효전력을 CVCF 인버터가 적절
하게 공급하지 못하여, 풍력발전기가 계통에서 탈락되는 문제점 등이발생될 수 있다.
또한, CVCF 인버터용 배터리의 충전상태(state of charge, SOC)에 따라, 계통 부하보다 신재생에너지전원의 출력이 클 경우, 잉여전력이 CVCF 인버터용 배터리로 흡수되는 에너지 sinking 현상이 발생되고, 이로 인하여 배터리 전압이 급격히 상승하면, BMS(battery management system) 또는 인버터의 보호동작에 의해 CVCF 인버터가 마이크로그리드 에서 급격하게 탈락되어, 도서지역용 마이크로그리드에 정전이 발생하는 문제점이 일어날 수 있다. 한편, CVCF 인버터 기반의 도서지역용 마이크로그리드는 디젤발전기를 이용한 기존의 마이크로그리드에 비하여 설치비가 많이 발생한다. 따라서, CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드를 원활 하게 보급하기 위해서는 보다 정확하고 신뢰성 있는 경제성분석이 요구되고 있다.
따라서, 본 논문에서는 CVCF 인버터를 기반으로 하는 도서지역용 마이크로그리드를 안정적으로 운용하기 위하여, 정지형 무효전력 보상장치 (static var compensator, SVC)와 부하제어용 ESS 의한 전압 및 전력제어를 수행하는 도서지역용 마이크로그리드의 정상상태 운용알고리즘과 에너지 sinking 시에 발생 가능한 CVCF 인버터의 탈락을 사전에 방지할 수 있는 과도상태 운용알고리즘을 제안한다. 그리고, 본 논문에서 제안한 CVCF 인버터 기반 도서지역용 마이크로그리드의 운용알고리즘의유용성을 확인하기 위하여, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, CVCF용 인버터, 태양광전원, 풍력발전기, 부하제어용 ESS 그리고 SVC로 구성된 CVCF 인버터 기반의 도서지역용마이크로그리드의 모델링을 제시한다. 또한, CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드에 대한 정확하고 신뢰성 있는 경제성을 평가하기 위하여, 비용과 편익요소를 다양하게 고려하여, 전력공급 주체에 따른 경제성평가 알고리즘을 제안한다.
하게 공급하지 못하여, 풍력발전기가 계통에서 탈락되는 문제점 등이발생될 수 있다.
또한, CVCF 인버터용 배터리의 충전상태(state of charge, SOC)에 따라, 계통 부하보다 신재생에너지전원의 출력이 클 경우, 잉여전력이 CVCF 인버터용 배터리로 흡수되는 에너지 sinking 현상이 발생되고, 이로 인하여 배터리 전압이 급격히 상승하면, BMS(battery management system) 또는 인버터의 보호동작에 의해 CVCF 인버터가 마이크로그리드 에서 급격하게 탈락되어, 도서지역용 마이크로그리드에 정전이 발생하는 문제점이 일어날 수 있다. 한편, CVCF 인버터 기반의 도서지역용 마이크로그리드는 디젤발전기를 이용한 기존의 마이크로그리드에 비하여 설치비가 많이 발생한다. 따라서, CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드를 원활 하게 보급하기 위해서는 보다 정확하고 신뢰성 있는 경제성분석이 요구되고 있다.
따라서, 본 논문에서는 CVCF 인버터를 기반으로 하는 도서지역용 마이크로그리드를 안정적으로 운용하기 위하여, 정지형 무효전력 보상장치 (static var compensator, SVC)와 부하제어용 ESS 의한 전압 및 전력제어를 수행하는 도서지역용 마이크로그리드의 정상상태 운용알고리즘과 에너지 sinking 시에 발생 가능한 CVCF 인버터의 탈락을 사전에 방지할 수 있는 과도상태 운용알고리즘을 제안한다. 그리고, 본 논문에서 제안한 CVCF 인버터 기반 도서지역용 마이크로그리드의 운용알고리즘의유용성을 확인하기 위하여, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, CVCF용 인버터, 태양광전원, 풍력발전기, 부하제어용 ESS 그리고 SVC로 구성된 CVCF 인버터 기반의 도서지역용마이크로그리드의 모델링을 제시한다. 또한, CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드에 대한 정확하고 신뢰성 있는 경제성을 평가하기 위하여, 비용과 편익요소를 다양하게 고려하여, 전력공급 주체에 따른 경제성평가 알고리즘을 제안한다.
목차
제1장 서론 16제1절 연구의 배경 및 필요성 16제2절 본 논문의 구성 18제2장 도서지역용 마이크로그리드의 운용특성 분석 20제1절 도서지역용 마이크로그리드 운용특성 20제2절 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 운용특성 24제3장 CVCF 기반 마이크로그리드의 정상 및 과도상태 운용알고리즘 30제1절 정상 및 과도상태 운용전략 30제2절 정상상태 운용모델링 및 알고리즘 35제3절 과도상태 운용모델링 및 알고리즘 39제4장 PSCAD/EMTDC에 의한 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 모델링 43제1절 CVCF 인버터 모델링 43제2절 태양광전원 모델링 47제3절 풍력발전기(DFIG) 모델링 49제4절 부하제어용 ESS 모델링 54제5절 SVC 모델링 56제6절 CVCF 인버터 기반 도서지역용 마이크로그리드의 모델링 58제5장 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 경제성평가 알고리즘 60제1절 마이크로그리드의 경제성평가 모델링 60제2절 전력회사의 경제성평가 알고리즘 66제3절 발전회사의 경제성평가 알고리즘 68제6장 시뮬레이션 결과 및 특성 분석 70제1절 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 정상상태 운용특성 분석 70제2절 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 과도상태 운용특성 분석 75제3절 CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 경제성평가 86제7장 결론 106참고문헌 109본 논문과 관련된 투고논문 및 학술논문 112ABSTRACT 115
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