KR101722393B1 - 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법 및 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법 및 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법에 관한 것으로, 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계; 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계; 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서에 따라 내외부 전력망을 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계; 생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 계산하는 단계; 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계; 상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성하는 단계; 생성된 염색체에 대한 전체 전력망의 소요비용을 계산하는 단계; 상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체를 재생성하는 단계; 상기 전체 전력망 내 케이블이 상호간에 교차하는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 전체 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 전체 전력망 구조를 선택하여 설계하는 단계;를 포함한다.

Description

해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법 및 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법{Method of selecting position for offshore substation in the wind power plant and method of designing for power grid design in the wind power plant}

본 발명은 해상에 설치되는 풍력 터빈을 이용하여 전력을 생산하는 해상풍력발전단지에서 생산한 전력을 육상으로 안정적으로 전달하기 위한 최적의 해상 변전소의 설치 위치를 선정하고, 이에 따라 최적의 위치에 설치된 해상 변전소를 통해 해상풍력발전단지의 전력망을 보다 경제적으로 설계하고자 하는 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법 및 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법에 관한 것이다.

석유 등의 광물 자원 고갈의 문제를 해결하기 위해, 태양열, 수력, 지열, 풍력, 해양 에너지, 바이오메스(biomass) 에너지 등의 다양한 대체 에너지 자원 개발이 진행되고 있다.

그 중에서도 풍력 에너지 자원을 개발하기 위해서는 풍력 터빈을 호수, 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 설치하고, 설치된 지역에 부는 바람의 운동 에너지를 풍력 터빈의 회전 날개에 의한 기계 에너지로 변환하여 전기를 획득한다.

하지만 호수, 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 주로 설치되는 풍력 터빈은 설치 장소의 한계가 존재할 뿐만 아니라, 그 크기 또한 대형화됨에 따라 발생하는 소음문제, 설치 및 운반 문제 등이 함께 발생하였다. 이러한 육상풍력발전의 문제를 해결하고자 풍력 터빈을 해상에 설치함으로써, 상술한 육상풍력발전의 문제를 해결할 수 있게 되었다.

하지만, 이러한 해상풍력발전은 해상에 설치된 풍력 터빈을 통해 획득한 에너지를 육상으로 전달하는데 많은 비용이 소요되고, 이처럼 많은 비용을 들여 에너지를 육상으로 전달하는 과정에서 높은 에너지 손실이 생기는 문제점이 발생했다.

한국 공개특허공보 10-2011-0092395 한국 등록특허공보 10-1400317

본 발명의 일 측면은 해상에 설치되는 풍력 터빈을 이용하여 전력을 생산하는 해상풍력발전단지에서 생산한 전력을 육상으로 경제적이고, 안정적으로 전달하기 위한 최적의 해상 변전소의 설치 위치를 선정하는 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법을 개시한다.

본 발명의 다른 측면은 최적의 위치에 설치된 해상 변전소를 통해 해상풍력발전단지의 전력망을 보다 경제적으로 설계하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법을 개시한다.

본 발명의 일 측면에 따른 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법은 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망과 관련된 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계; 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계; 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서에 따라 내외부 전력망을 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계; 생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 각각 계산하는 단계; 및 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 소요비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계;를 포함한다.

특히, 상기 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망과 관련된 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계는 상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치, 풍력 터빈의 용량, 풍속데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용, 내외부 전력망 전압 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 입력받을 수 있다.

특히, 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계는 상기 복수 개의 풍력 터빈에 고유 번호를 미리 할당하고, 상기 복수 개의 풍력 터빈을 임의로 위치시키는 단계; 및 임의로 위치시킨 상기 복수 개의 풍력 터빈에 대하여 동일 그룹 내 서로 연결된 배전 선로의 개수가 동일하도록 상기 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계;를 포함할 수 있다.

특히, 상기 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서에 따라 내부 전력망에 대한 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계는 상기 해상풍력발전단지 내 복수 개의 풍력 터빈 중 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈의 위치에 따라 방사형, 루프형, 복합형 중 적어도 하나의 형태로 이루어지는 내부 전력망 구조를 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법은 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계; 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계; 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서에 따라 내외부 전력망을 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계; 생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 계산하는 단계; 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계; 상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성하는 단계; 생성된 염색체에 대한 전체 전력망의 소요비용을 계산하는 단계; 상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체를 재생성하는 단계; 상기 전체 전력망 내 케이블이 상호간에 교차하는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 전체 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 전체 전력망 구조를 선택하여 설계하는 단계;를 포함한다.

특히, 상기 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계는 상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치, 풍력 터빈의 용량, 풍속데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용, 내외부 전력망 전압 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 입력받을 수 있다.

특히, 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계는 상기 풍력 터빈의 수량 또는 해상변전소의 수량에 따라 임의 또는 FCM 알고리즘(Fuzzy C-Means Algorithm)에 기초하여 복수 개의 풍력 터빈을 그룹별로 분류할 수 있다.

특히, 상기 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계는 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치가 해상 변전소와 풍력 터빈간 기설정된 이격거리 조건에 해당하는지 판단하여 최종 해상 변전소 위치를 선정할 수 있다.

특히, 상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성하는 단계는 상기 풍력 터빈의 연결 형태 정보, 내부 전력망의 구분점 정보, 상기 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈의 정보, 상기 해상 변전소의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 복수 개의 염색체를 생성할 수 있다.

특히, 상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체 재생성하는 단계는 기생성된 복수 개의 염색체를 임의의 그룹으로 분류하는 단계; 분류된 각 그룹 내에서 최소 비용을 갖는 염색체를 선택하는 단계; 선택한 염색체를 부모 염색체로 설정하고, 설정된 부모 염색체에 유전 연산자를 적용하여 복수 개의 자식 염색체를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.

특히, 상기 유전 연산자는 교배 연산자 또는 돌연변이 연산자를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상풍력발전단지 내 해상에 설치된 풍력 터빈을 통해 획득한 에너지를 육상으로 전달 시 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 최적의 해상 변전소 위치를 선정함에 따라, 이를 통해 해상풍력발전단지에서 획득한 에너지를 육상으로 전달함에 있어서 소요되는 비용을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 해상풍력발전단지 내 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 해상풍력발전단지의 내부 및 외부를 포함하는 전체 전력망에 대한 상세 구성도이다.
도 3은 풍력발전단지의 풍력 터빈의 출력에 따른 확률 밀도 함수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력발전 단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법의 순서도이다.
도 5는 풍력 터빈의 그룹화를 통한 내부 전력망 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 해상풍력발전단지의 내부 전력망 중 복합형 전력망 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 해상 변전소의 위치 결정을 위한 해저 케이블의 상세 구성도이다.
도 8은 해상 변전소의 위치별 비용 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법의 순서도이다.
도 10은 풍력 터빈의 관련 정보를 이용해 생성된 염색체의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 생성된 염색체를 나타낸 도면이다.
도 12는 염색체 그룹을 나타낸 도면이다.
도 13은 돌연변이 연산을 통한 염색체 재생산 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 자식 염색체 그룹을 나타낸 도면이다.
도 15는 해상풍력발전단지의 전력망 최적화 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 i번째 내부망 피더의 풍력 터빈 및 케이블을 나타낸 도면이다.
도 17은 교차된 내부 전력망 케이블을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 바다 위에 풍력 터빈을 설치하고, 해상에 부는 바람의 운동 에너지를 풍력 터빈의 회전 날개를 통해 기계 에너지로 변환하여 전기 에너지를 생산하는 해상풍력발전단지에 적용된다.

먼저 본 발명에 대하여 설명하기에 앞서 도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 해상풍력발전단지에 대하여 간략히 살펴보도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 해상풍력발전단지 내 구성을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 해상풍력발전단지는 전력을 생산하는 풍력터빈, 생산된 전력을 해상 변전소까지 전송하도록 해저 케이블로 이루어진 내부 전력망, 전력 전송의 효율을 위해 전압을 높이기 위한 해상 변전소, 및 육상의 전력계통까지 전력을 전송하도록 해저 케이블로 이루어진 외부 전력망을 포함한다.

이러한 구성으로 이루어지는 해상풍력발전단지의 내외부 전력망을 설계하기 위해서는 전력망 설계안에 대한 소요비용의 경제성을 분석하고, 생산된 전력을 육상으로 안정적으로 전달하는데 따른 신뢰성을 평가하는 과정이 전력망 설계와 함께 수반되어야 한다.

먼저, 전력망 설계안에 대한 경제성을 평가하기 위해서는 전력망 구성에 관한 초기 투자비용과, 해저 케이블의 전력손실비용과 보수비용을 포함하는 운영비용을 확인하고, 전력망 설계안에 대한 신뢰성을 평가하기 위해서는 해저 케이블의 고장으로 인한 수리기간 동안 풍력터빈에서 생산된 전력이 육상으로 전송되지 못하는 공급지장 에너지비용을 확인하는 과정이 수행되어야 한다.

이하에서는 도 2를 참조하여 복수 개의 풍력터빈으로 구성된 발전원과 상기 복수 개의 풍력터빈으로부터 생성된 전력이 육상 연계지점까지 이르는 과정에서 발생할 수 있는 전력손실과 유지보수 및 공급지장 에너지 요소 등의 해상풍력발전단지의 전력망 설계안에 대한 경제성 및 신뢰성 평가과정을 자세히 살펴보도록 한다.

먼저, 해상풍력발전단지의 전력망 설계에 대한 경제성 평가과정 중 초기투자비용 부문을 살펴보도록 한다.

초기투자비용은 해상풍력발전단지의 내부 전력망과 외부 전력망을 구성하는 해저 케이블의 자재비용과 설치비용으로 이루어지며, 전력망 전체 케이블 선로의 길이에 비례한다. 해저 케이블 자재비용은 내외부 전력망을 구성하는 해저 케이블의 전압과 허용전류에 의한 정격용량에 따라 단가가 결정되는데, 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

또한 해저 케이블의 설치비용은 해저케이블의 시공비용을 나타내는데, 해저 케이블 시공에 필요한 선박 임대료가 포함될 수 있고, 설치 환경과 계절, 시공 기간에 따라 비용 변동이 발생한다. 이러한 해저 케이블의 설치비용은 해저케이블의 ㎞ 길이에 비례하여 산정한다.

즉, 해저케이블의 전체 초기투자비용은 해상풍력발전단지의 내부 전력망과 외부 전력망을 구성하는 케이블 길이에 따른 해저케이블 자재비용과 설치비용으로 구성됨에 따라 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

이어서, 해상풍력발전단지의 전력망 설계에 대한 경제성 평가과정 중 운영비용 부문을 살펴보도록 한다.

내외부 전력망을 이루는 해저 케이블의 운영비용은 풍력터빈에서 생산된 전력이 해저 케이블을 흐르면서 발생하는 전력 손실비용과 해저 케이블의 고장으로 인한 케이블 보수비용으로 나누어지는데, 이때, 전력 손실비용과 보수비용은 연간 발생하는 비용으로 산정하여 살펴보도록 한다.

첫째, 전력 손실비용은 해저 케이블의 전력손실을 나타내는데, 이러한 전력 손실은 전류가 흐름에 따라 해저 케이블의 저항으로 인해 열손실이 발생하여 나타난다. 또한 전력손실은 해저 케이블의 저항과 상기 해저 케이블을 흐르는 전류의 거듭제곱에 비례한다. 하지만 풍력터빈에서 생산된 전력은 풍속에 따라 출력의 변동이 존재하기 때문에 풍력터빈의 정격 전류에 따른 손실전류로 변환이 필요하고, 이를 위해 손실 부하율을 적용하면 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

둘째, 내외부 전력망의 보수비용은 내외부전력망을 이루는 해저 케이블에 고장이 발생했을 때 수리에 필요한 모든 비용을 나타내는 것으로서, 케이블 운송을 위한 선박 운용 비용, 매설 및 수리 비용을 포함한다. 이때, 소요되는 보수비용은 해상이라는 특성상 육상에 비해 매우 크다. 케이블의 수리 비용은 케이블 1회 고장 시 예상되는 보수비용과 케이블의 고장률을 이용하여 계산할 수 있는데, 회당 보수비용은 내외부 전력망의 해저 케이블이 모두 동일하다고 가정하면, 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

이어서, 해상풍력발전단지의 전력망 설계에 대한 신뢰성 평가과정을 살펴보도록 한다.

해상풍력발전단지에 있어서 신뢰성 비용이란, 내외부 전력망의 해저 케이블에서 발생한 고장으로 인해 풍력 터빈에서 생산된 전력이 수리 기간 동안 전송하지 못한 손실 에너지를 비용으로 환산한 것이다. 신뢰도 평가과정에서는 이러한 비용을 공급지장 에너지 비용이라고 하고, 상기 공급지장 에너지 비용을 계산하기 위해서는 풍력 터빈의 평균 출력, 해저 케이블의 고장률 및 수리율, 및 에너지 발전 단가비용이 필요하다. 이러한 공급지장 에너지 비용에는 선박 운용, 매설 및 수리, 인건비 등과 같이 케이블 고장 시 수리에 필요한 모든 비용이 포함되며, 해상의 기후에 따라 수리 시간 변동이 발생할 수 있다.

특히, 해상풍력발전단지의 내부 전력망을 이루는 해저 케이블은 풍력 터빈의 위치에 의해 각 구간이 결정된다. 또한 해저 케이블의 고장률과 수리율은 케이블 구간의 길이에 따라 케이블의 가용 및 비가용 확률이 결정되며, 각 케이블의 고장은 서로 독립적이다. 해저 케이블에서 고장이 발생했을 때 기대되는 공급지장 에너지 비용은 해당 구간 케이블의 비가용률과 해당 구간과 연계된 풍력 터빈의 평균 출력의 곱으로 얻을 수 있고, 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

상기의 수학식 5의 첫 번째 항은 내부 전력망의 공급지장 에너지를 나타낸 것으로서, 내부 전력망의 풍력 터빈에서 생산되었으나 해저 케이블의 고장으로 인해 해상 변전소로 전송되지 않은 연간 전력량을 나타낸다. 상기 내부 전력망의 공급지장 에너지에 에너지 발전 단가비용을 곱하면 연간 공급지장 에너지 비용이 산출될 수 있다.

또한, 하기의 표 1을 통해 풍력 터빈 3 대와 하나의 해상 변전소로 구성된 내부 전력망에서 발생하는 공급지장 에너지 비용을 산출하는 과정을 설명하도록 한다.

먼저, 하나의 해상 변전소로부터 2km 이격된 거리에 제 1 풍력 터빈이 위치하여, 상기 해상 변전소와 상기 제 1 풍력 터빈간 연결되는 해저 케이블을 제 1 해저 케이블이라고 한다. 또한, 상기 제 1 풍력 터빈으로부터 4km 이격된 거리에 제 2 풍력 터빈이 위치하여, 상기 제 1 풍력 터빈과 상기 제 2 풍력 터빈을 상호 연결하는 해저 케이블을 제 2 해저 케이블이라고 한다. 마지막으로, 상기 제 2 풍력 터빈으로부터 2km 이격된 거리에 제 3 풍력 터빈이 위치하여, 상기 제 2 풍력 터빈과 상기 제 3 풍력 터빈을 연결하는 해저 케이블을 제 3 해저 케이블이라고 한다.

이때, 상기 해저 케이블의 km 당 고장률은 0.008로 가정하고, 해당 구간의 해저 케이블 길이를 곱하면 각 구간별 고장률을 계산할 수 있다.

또한, 상기 수학식 5의 두 번째 항은 외부 전력망의 공급지장 에너지를 나타낸 것으로서, 풍력 터빈에서 생산된 전력이 해상 변전소와 육상연계지점 사이의 해저 케이블의 고장으로 인해 육상연계지점으로 전송되지 않은 연간 전력량을 나타낸다. 이러한 외부 전력망의 공급지장 에너지에 에너지 발전 단가비용을 곱하면 외부 전력망에서의 연간 공급지장 에너지 비용이 산출된다. 특히 외부 전력망 i 개 회선의 고장으로 인해 육상 전력계통으로 전송하지 못한 전력에 대한 기대 출력은 하기의 수학식 6을 통해 계산할 수 있다.

개 회선의 해저 케이블로 구성된 외부 전력망에서 고장이 발생할 경우 i 개 회선의 해저 케이블이 지닌 용량만큼 외부 전력망의 전송 가능 용량이 감소한다. 이때 해상풍력발전단지의 풍력 터빈에서 생산된 전력이 외부 전력망의 전송 가능 용량

을 초과할 경우, 육상 전력계통으로 전력 전송이 불가능한 상황이 발생한다. 따라서 풍력터빈은 발전 출력을 감소해야 하며, 감소한 전력은 모두 공급지장 에너지가 된다.

도 3은 풍력발전단지의 풍력터빈 출력에 따른 확률 밀도 함수를 나타낸 그래프로서, 외부 전력망의 전송 가능 용량에 따라 발생하는 공급지장 에너지(EENS)를 나타낼 수 있다.

외부 전력망을 구성하는 해저 케이블의 용량을 늘리거나 회선 수를 늘린다면 고장으로 인한 공급지장 에너지를 줄일 수 있지만 해저 케이블의 비용이 매우 높으므로, 해저 케이블의 설치 비용과 공급지장 에너지 비용에 해당하는 신뢰도 비용 사이에서 적절한 균형을 맞추는 것이 중요하다.

이처럼, 해상풍력발전단지의 전력망은 안정적인 전력공급을 위한 전력망의 신뢰성을 확보를 위해 충분한 설비를 투자하고 발전단지의 운전기간 동안 발생할 수 있는 손실을 최소화하도록 설계되어야 한다. 즉, 설비의 신뢰성을 높이기 위해 과잉투자가 되는 것을 억제하고, 이와 동시에 적정 수준의 신뢰성이 확보될 수 있도록 균형있는 설비 투자가 되어야 한다. 그러므로, 전력망 구성에 관한 목적함수는 경제성과 신뢰성을 함께 고려하여 전체 비용이 최소화가 될 수 있도록 모델링되는 것이 최우선이 되어야 한다.

이에 따라, 해상풍력발전단지의 전력망 설계의 목적함수를 구성하도록 한다. 초기 투자비용은 풍력발전단지의 건설 기간 동안 소요되는 비용으로서, 목적함수 비용의 기준 시점으로 설정한다. 또한 운영비용과 공급지장 에너지비용으로 구성된 신뢰도 비용은 매년 발생하는 비용이기 때문에 초기 투자비용이 발생하는 기준 시점으로 환산한다. 이를 위해, 해상풍력발전단지의 수명(

)과 할인율(

)을 적용하여 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

하기의 수학식 8, 9, 10은 전력망 구성의 목적함수에 관한 제약조건을 나타낸 것이다.

상기 수학식 8은 내부 전력망 해저 케이블의 용량에 관한 제약조건을 나타내는 것으로서, 풍력 터빈 사이를 연결하는 내부 전력망의 해저 케이블의 용량은 연계된 풍력 터빈의 누적용량을 넘을 수 없다는 조건이다. 이러한 조건을 바탕으로 내부 전력망의 해저 케이블에 대한 선종을 선택한다.

또한, 상기 수학식 9는 외부 전력망 해저케이블의 용량에 관한 제약조건을 나타내는 것으로서, 해상 변전소의 변압기 전체 용량보다 외부 전력망의 해저 케이블의 용량이 더 커야 한다는 조건을 나타낸다.

더불어, 상기 수학식 10은 해상 변전소 위치에 관한 제약조건을 나타내는 것으로서, 해상 변전소를 구성하는 요소 중에는 해상 변전소에 헬리콥터가 이착륙할 수 있도록 헬리덱(Helideck) 설비가 존재한다. 헬리콥터가 풍력 터빈의 블레이드(회전날개)를 피해 안정적으로 이착륙할 수 있도록 최소 이격거리를 확보해야 한다. 또한 해상 변전소와 풍력 터빈도 내부 전력망의 해저케이블로 연결되어 있기 때문에 케이블의 고장에 따른 유지보수 작업 환경을 확보해야 한다. 이를 위한 이격거리로서, 풍력 터빈과 해상 변전소간에 최소 500 m를 이격하도록 한다. 풍력 터빈 간에도 유지보수 작업을 위한 최소 이격거리가 필요하지만, 풍력 터빈의 후류효과를 피하기 위해 이격하는 거리가 유지보수를 위한 이격거리보다 더 크기 때문에 풍력 터빈 간에는 이격거리 조건이 필요하지 않다.

이와 같이 경제성과 신뢰성을 함께 고려해야만 해상풍력발전단지의 내외부 전력망을 설계할 수 있는데, 이러한 전력망 설계를 하기에 앞서 전력망 설계에 큰 영향을 미치는 해상 변전소 위치를 선정하는 방법에 대하여 먼저 도 4를 참고하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력발전 단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법의 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법은 데이터 입력부가 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망과 관련된 적어도 하나의 데이터를 입력받는다(S210). 이때, 입력받는 데이터는 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치 정보, 풍력 터빈의 용량 정보, 풍속 데이터, 해저 케이블의 파라미터 정보 및 비용 정보, 내외부 전력망의 전압 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이어서, 그룹화부가 상기 해상풍력발전단지의 내부 전력망을 이루도록 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류한다(S220). 이를 위해 먼저, 상기 복수 개의 풍력 터빈에 고유 번호를 미리 할당하고, 상기 복수 개의 풍력 터빈을 임의로 위치시킨다.

이어서, 임의로 위치시킨 상기 복수 개의 풍력 터빈에 대하여 동일 그룹 내 서로 연결된 배전 선로(피더)의 개수가 동일하고, 연결된 배전 선로의 경로가 겹치지 않고 모든 풍력 터빈을 오직 한 번만 지나가도록 상기 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류한다.

이후, 전력망구조 생성부가 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서 즉, 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈이 배전 선로(피더)를 통해 연결되는 순서에 따라 내외부 전력망을 모두 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성한다(S230). 이때 생성되는 적어도 하나의 초기 전력망 구조는 상기 해상풍력발전단지 내 복수 개의 풍력 터빈 중 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈의 위치에 따라 방사형, 루프형, 복합형 중 적어도 하나의 형태로 이루어질 수 있다.

이후, 비용계산부가 앞서 생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 각각 계산한다(S240).

따라서, 위치선정부가 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 소요비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정한다(S250).

이러한 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치를 선정하는 방법에 대하여 예를 들어 보다 자세히 살펴보도록 한다.

해상풍력발전단지의 내부 전력망은 해상에 설치된 풍력 터빈에서 생산된 전력을 해상 변전소까지 안정적으로 전송하기 위한 것으로서, 내부 전력망의 해저 케이블을 이용하여 모든 풍력 터빈과 해상 변전소를 연결한다. 이러한 연결 방법은 모든 판매원이 방문할 도시를 최단거리로 이동하고 원래의 출발점으로 돌아오는 외판원 문제와 매우 유사하다. 하지만 외판원 문제의 경우에는 출발지점이 고정되어 있고, 외판원이 출발했던 원래 지점으로 돌아온다는 점에서 풍력발전단지의 내부 전력망 구성과 일부 차이가 존재한다. 내부 전력망 구성은 오직 풍력 터빈 좌표를 통해 결정되며, 해상 변전소의 위치는 고려하지 않는다. 즉, 다수의 외판원이 방문하는 지점을 모두 거쳤을 경우 출발지점으로 돌아오지 않고 외판원이 이동을 멈추는 개방된 다수의 외판원 문제(omTSP, open multiple traveling salesman problem)를 본 발명의 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치를 선정하는데 적용할 수 있다.

따라서, 풍력 터빈과 내부 전력망 케이블의 관계를 그래프 이론에 적용하여 살펴보면 다음과 같다. 풍력 터빈에 대응하는 교점을 V, 교점 사이를 연결하는 호에 대응하는 해저 케이블 연결을 E로 설정하면, 그래프

로 나타낼 수 있다. 그래프 이론을 기반으로

개의 내부 전력망의 각 배전 선로(피더)의 구성을

의 부분집합

로 정의하였으며, 이를 하기와 같이 수학식 11 내지 수학식 12로 표현할 수 있다.

즉, 개방된 다수의 외판원 문제(omTSP)는 내부 전력망의 피더 수만큼의 방문자가 이동하여 그 경로를 겹치지 않고 모든 풍력터빈을 오직 한 번만 방문하여 이동을 마치는 것으로서, 이는 하기의 수학식 13 내지 14와 같이 표현할 수 있다.

복수 개의 풍력 터빈으로 구성된 해상풍력발전단지의 내부 전력망은 도 5를 통해 확인할 수 있다.

도 5의 (a)는 풍력 터빈의 그룹화 과정에 앞서, 각각의 풍력 터빈에 고유번호를 미리 부여한 것을 나타낸다. 풍력 터빈의 그룹화 과정은 먼저 해당되는 풍력 터빈에 미리 부여된 고유번호를 나열하는 것으로 시작한다. 예를 들어, 해상에 20개의 풍력 터빈이 위치한다면, 각각의 풍력 터빈에 1번부터 20번까지 고유 번호를 부여하고 20개의 번호를 임의로 나열한 후 원하는 내부망의 피더 수만큼 분할한다.

즉, 5-10-9-4-3-8-7-2-1-6-11-16-17-12-13-18-19-14-15-20으로 나열된 순서대로 각 피더에 할당되는 풍력 터빈의 개수만큼 분할한다. 그 결과, (5-10-9-4-3), (8-7-2-1-6), (11-16-17-12-13), (18-19-14-15-20)로 구성된 조합이 발생되는데, 이를 그림으로 표현하면 도 5의 (b)와 같다. 또한, 이러한 각 조합의 순서에 따라 내부 전력망을 구성하면, 도 5의 (c)와 같다.

이러한 해상풍력발전단지의 내부 전력망 구성은 풍력 터빈의 고유번호에 따른 조합만으로 완성되지 않는다. 앞서 도 5를 통해 설명한 내부 전력망 구성은 전력망 구성 중 가장 기본 구성을 나타낸 것이다. 특히, 해상 변전소는 각 피더에 있는 하나의 풍력 터빈과 연결되는데, 이와 같이 해상 변전소와 연결되는 풍력 터빈을 말단 풍력 터빈이라 하고, 이러한 말단 풍력터빈이 위치하는 곳에 따라 방사형, 루프형, 복합형 등 다양한 전력망 형태로 내부 전력망이 구성될 수 있다. 이하에서는 복합형 전력망 구성을 중심으로 설명하도록 한다.

복합형 전력망 구성은 방사형 전력망 구성과 루프형 전력망 구성이 갖는 장점을 모두 활용한 구성으로서, 방사형 전력망 보다 초기 투자비용은 높지만 신뢰도를 향상시켜 신뢰도 비용을 줄이고, 루프형 전력망 보다 신뢰도는 낮지만 초기 투자비용을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있다.

이러한 복합형 전력망의 구성은 도 6을 참고하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.

도 6은 해상풍력발전 단지의 내부 전력망 중 복합형 전력망 형태를 나타낸 도면이다.

앞서 해상에 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 그룹화 과정을 통해 기본 전력망을 구성하는 것은 동일하지만, 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈을 선정하는데 있어서 피더 내 양 끝에 있는 풍력 터빈이 아니라, 임의의 풍력터빈을 말단 풍력 터빈으로 선택하는 것이다. 즉, 앞서 언급한 조합인 5-10-9-4-3-8-7-2-1-6-11-16-17-12-13-18 -19-14-15-20 이 있을 때, 피더의 구성도 동일하게 구성한다.

이때, 1번 피더의 조합은 5-10-9-4-3 이고, 2번 피더의 조합은 8-7-2-1-6 이며, 3번 피더의 조합은 11-16-17-12-13 이고, 4번 피더 조합은 18-19-14-15-20 이다.

이후, 말단 풍력 터빈을 결정할 때, 1번 피더에서는 9번 풍력터빈을, 2번 피더에서는 8번 풍력터빈을, 3번 피더에서는 13번 풍력터빈을, 4번 피더에서는 14번 풍력터빈을 말단 풍력터빈으로 각각 선정한다. 상기 2번 피더와 3번 피더는 방사형 전력망 구조와 동일하게 전력조류의 방향이 해상 변전소로부터 가장 먼 곳에서부터 말단 풍력터빈으로 향하는 단 방향인 특성을 갖는다. 하지만 상기 1번 피터와 4번 피더는 마치 2개의 피더로 분류된 것과 같은 형태를 갖는다.

이처럼 1번 피더와 4번 피더와 같이 피더를 구성하는 길이가 짧은 경우에는, 케이블에서 고장이 발생하더라도 하나의 피더가 감당하는 풍력터빈의 용량이 적기 때문에 케이블의 고장으로 인한 공급지장 에너지가 줄어들고 신뢰도 비용의 감축 효과를 기대할 수 있다. 해상 변전소의 위치가 내부 전력망의 내부로 들어오게 되어 외부 전력망 해저케이블의 길이가 증가하게 되고 이에 따른 초기 투자비용이 상승하지만 해상풍력발전단지의 모양과 풍력 터빈의 위치 및 용량에 따라 달라진다. 또한 이러한 복합형 전력망 구조는 방사형 전력망 구조와 비교했을 때, 말단 풍력터빈과 해상 변전소를 연결하는 내부망 케이블의 선종에는 변화가 없고, 경우에 따라 말단 케이블의 길이가 감소할 수 있다. 또한 내부 전력망의 해저 케이블의 초기 투자비용 및 신뢰도 비용이 감소함에 따라 전체적으로 경제성과 신뢰성의 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

해상풍력발전단지에서의 해저 케이블은 내부 전력망의 해저 케이블과, 외부 전력망의 해저 케이블로 구분할 수 있다. 특히, 내부 전력망의 케이블 경우에는 내부 전력망의 모든 풍력 터빈을 연결하는 내부망 케이블(케이블 1)과 각 피더의 말단 풍력터빈과 해상변전소를 연결하는 말단 케이블(케이블 2)로 나누어진다. 케이블 1의 경우에는 풍력 터빈의 위치와 내부 전력망의 토폴로지 구조가 결정되면 해저 케이블의 길이가 고정되므로 상수 값으로 간주할 수 있는 반면, 말단 케이블인 케이블 2의 경우에는 해상 변전소의 설치 위치에 따라 그 길이가 변동한다.

뿐만 아니라, 해상 변전소와 육상연계지점을 연결하는 외부 전력망의 해저 케이블 또한 해상 변전소의 설치 위치에 따라 그 길이가 변동한다. 이처럼, 해상 변전소의 위치에 따라 해상풍력발전단지의 내외부 전력망을 이루는 각각의 해저 케이블 길이 또한 변동한다.

도 7은 해상풍력발전단지에서 해상 변전소의 위치 결정에 관여하는 내외부 전력망의 해저 케이블을 구분한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 내부 전력망을 구성하는

개의 말단 케이블과 외부망 케이블과 관계된 비용 요소를 통해 해상 변전소의 위치가 결정된다. 해상 변전소가 풍력 터빈에 가까이 위치할수록 내부 전력망의 해저 케이블의 길이는 감소하고, 외부망 해저케이블의 길이는 증가한다. 이와 반대로 해상 변전소가 해상풍력발전단지로부터 멀리 위치할수록 내부 전력망의 해저 케이블의 길이는 감소하고, 외부망 해저 케이블의 길이는 감소한다. 따라서 해상 변전소의 위치에 따라 해저 케이블의 길이가 변동하므로, 전체 전력망에 대한 비용 변화가 발생한다.

도 8을 통해 해상 변전소의 위치에 따른 비용 변화를 확인할 수 있다. 이처럼 해상 변전소의 위치 선정을 통해 해상풍력발전단지의 전력망에 대한 최적의 설계를 수행할 수 있다.

이하, 도 9를 참고하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법에 대하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법의 순서도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법은 데이터 입력부가 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는다(S310). 이때, 입력받은 데이터는 상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치 정보, 풍력 터빈의 용량 정보, 풍속 데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용 정보, 내외부 전력망 전압 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그룹화부가 상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류한다(S320). 상기 풍력 터빈의 수량 또는 해상변전소의 수량에 따라 임의 또는 FCM 알고리즘(Fuzzy C-Means Algorithm)에 기초하여 복수 개의 풍력 터빈을 그룹별로 분류할 수 있다. 이때, 사용되는 FCM 알고리즘은 데이터 포인트를 소속 정도에 의해서 분류하는 퍼지 분할 기법을 사용하는 데이터 분류 알고리즘으로서, 소속함수 U는 0과 1 사이의 값을 가지는 요소들을 가지고, 데이터 집합에 대한 소속 정도값의 합은 항상 1이다.

이어서, 전력망구조 생성부가 각 그룹별로 분류된 풍력 터빈의 상호간 조합 순서에 따라 내외부 전력망을 모두 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성한다(S330).

이때, 비용계산부가 생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조 내 내부 전력망의 소요비용을 계산한다(S340).

위치선정부가 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정한다(S350). 이때, 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치가 해상 변전소와 풍력 터빈간 기설정된 이격거리 조건에 해당하는지 판단하여 최종 해상 변전소 위치를 선정할 수 있다. 즉, 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소의 위치를 확인하고, 상기 해상 변전소와 풍력 터빈간 이격거리를 연산할 수 있다. 이때 연산된 이격거리가 기설정된 이격거리 조건보다 짧은 경우에는 해당하는 해상 변전소 위치는 무시하고, 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 그 다음 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치로부터 다시 기설정된 이격거리 조건과 비교한다.

염색체생성부가 상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성한다(S360). 이때 생성되는 복수 개의 염색체는 앞서 데이터 입력부가 입력받은 데이터 즉, 상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치, 풍력 터빈의 용량, 풍속데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용, 내외부 전력망 전압 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 가공하여 풍력 터빈의 연결 형태 정보, 내부 전력망의 구분점 정보, 상기 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈의 정보, 상기 해상 변전소의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하도록 생성된다.

이후, 비용계산부가 생성된 염색체에 대한 전체 전력망의 소요비용을 계산한다(S370).

염색체생성부가 상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체를 재생성한다(S380). 이를 위해, 먼저, 기생성된 복수 개의 염색체를 임의의 그룹으로 분류하고, 분류된 각 그룹 내에서 최소 비용을 갖는 염색체를 선택한다. 이와 같이 선택된 염색체를 부모 염색체로 설정하고, 설정된 부모 염색체에 유전 연산자를 적용하여 복수 개의 자식 염색체를 생성한다. 이때, 상기 유전 연산자는 교배 연산자 또는 돌연변이 연산자를 포함할 수 있다.

케이블확인부가 상기 전체 전력망 내 케이블이 상호간에 교차하는지 여부를 확인한다(S390).

설계부가 상기 전체 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 전체 전력망 구조를 선택하여 설계한다(S400).

이하에서는 유전 알고리즘을 이용한 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

유전 알고리즘을 이용하여 해상풍력발전단지의 최적화된 전력망을 설계하기 위해서는 풍력 터빈을 연결하는 해저 케이블의 토폴로지를 결정하는 것이다. 토폴로지 결정에 관한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 유전 알고리즘을 이용한다.

따라서, 문제의 해를 스트링(string) 형태로 표현하는 유전 알고리즘을 이용하기 위해서는 먼저 해상풍력발전단지의 전력망에 대한 토폴로지 조합을 염색체 형태로 표현해야 한다. 이처럼 전력망에 대한 토폴로지 조합을 염색체 형태로 표현하기 위해 도 10과 같이 풍력 터빈의 정보를 이용하여 염색체를 생성하였다.

도 10에 도시된 정보는 수 많은 염색체 중 하나의 염색체에 대한 정보만을 나타내며, 유전정보에 따른 풍력 터빈의 연결 형태, 내부 전력망(피더)의 구분점, 해상 변전소와 직접 연결되는 말단 풍력 터빈의 정보, 및 해상 변전소의 좌표 등으로 구분될 수 있다.

먼저, 첫 번째 풍력 터빈의 연결 형태가 유전정보로 입력되는 경우를 살펴보면, 풍력 터빈의 연결 형태는 모든 풍력 터빈이 해저 케이블을 통해 연결되는 순서를 나타낸다. 이에 대한 유전정보는 풍력 터빈의 번호(W/T index)로 입력되며, 유전자의 수는 풍력 터빈의 수와 동일하다. 유전자 순서에 따라 나란히 입력된 풍력 터빈들은 서로 케이블을 통해 연결되었음을 나타낸다.

로 구성된 풍력 터빈은 도 10에 도시된 바와 같이 풍력 터빈 수와 동일하게

개의 유전자가 생성된다. 그리고 1부터

까지 순차적으로 표현된 비트 인덱스(Bit index)를 따라 해저 케이블을 연결하여 전력망 구조의 형태를 결정한다.

두 번째, 피더의 구분점(Break Points)이 유전정보로 입력되는 경우를 살펴보도록 한다. 만약

개의 피더를 갖는 전력망을 구성할 경우, 총

개의 피더 구분점이 필요하다. 따라서, 도 10과 같이

부터

까지 총

개의 유전자가 입력된다. 이때, 풍력 터빈에 미리 부여된 고유 번호가 아닌 1부터

까지의 비트 인덱스 번호가 입력된다. 첫 번째 피더 구분점(

)에 입력된 유전자 번호는 첫 번째 피더와 두 번째 피더를 구분하는 포인트가 되며, 해당 유전자에 입력되어 있는 풍력 터빈까지가 첫 번째 피더를 구성하며, 그 다음 유전자에 입력되어 있는 풍력 터빈부터 두 번째 피더에 포함된다.

세 번째, 말단 분기점(Terminal Points)이 유전 정보로서 입력되면, 각 피더별로 해상 변전소와 연결되는 풍력 터빈을 나타낸다. 따라서,

부터

까지의 피더 개수와 동일한

개의 유전자로 구성된다. 이 유전자에는 피더 구분점과 마찬가지로 비트 인덱스 번호가 입력된다. 첫 번째 말단 분기점(

)에는 첫 번째 피더에 포함되는 1부터

까지의 비트 인덱스 번호 중 하나가 입력된다. 해당 유전자에 입력되어 있는 풍력 터빈은 첫 번째 피더와 해상 변전소를 연결하는 피더의 말단 풍력터빈이 된다.

상술한 바와 같이, 풍력 터빈 및 해상 변전소의 위치와 전력망 구조에 관한 정보를 갖도록 생성된 염색체를 바탕으로 유전자 알고리즘의 유전자 연산을 이용하여 최적화된 전력망 구조를 확인할 수 있다.

먼저 풍력 터빈과 육상연계지점의 좌표 정보와 풍력터빈 용량 정보 및 풍속 데이터, 전력망 구조에 필요한 해저 케이블의 파라미터 및 비용 데이터, 내외부 전력망의 전압 정보 중 적어도 하나의 정보를 입력받는다.

이후, 풍력 터빈과 해상 변전소의 수량에 따라 풍력 터빈의 그룹을 분류하는데, 분류된 풍력 터빈은 임의로 선택되거나 경험치에 의해 선택되거나 FCM(Fuzzy c-Means Clustering) 알고리즘을 통해 선택될 수 있다. 이처럼, 풍력 터빈의 그룹을 분류하는 이유는 물리적으로 연결될 수 없는 풍력 터빈끼리 서로 그룹을 나누어서 유전 알고리즘을 이용한 연산 처리하는 과정의 수렴 속도를 높일 수 있기 때문이다. 이와 같이, 분리된 그룹 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 임의로 나열하고 개방된 다수의 외판원 문제(omTSP, open multiple traveling salesman problem)방법에 따라 기설정된 수만큼 초기 전력망 구조를 생성한다. 이와 같이 생성된 초기 전력망 구조를 바탕으로 내부 전력망의 소요비용을 계산한 후, 최소 비용에 해당하는 전력망 구조에 해당하는 해상 변전소의 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정한다. 이때, 해상 변전소와 풍력 터빈간 이격거리에 관한 제약 조건을 확인하여 제약 조건을 만족하는 해상 변전소 위치만을 선택한다.

이후, 모든 염색체 집단에 대한 전체 전력망의 소요비용을 평가하고 종료조건 만족 여부에 확인한다. 만약 종료조건에 만족하지 않는 경우, 염색체 재생성 및 유전 연산자를 적용하여 신규 염색체 생성을 위한 과정을 반복한다.

하지만, 종료조건을 만족한 경우에는 내외부 전력망을 모두 포함하는 전체 전력망에서 케이블 교차가 발생했는지를 여부를 확인하는데, 만약 케이블의 교차가 발생한 경우에는 다시 초기 전력망 구조를 생성하는 과정으로 돌아가서 이후 과정을 반복 수행한다.

이와 같이, 케이블 교차 제약조건까지 확인이 완료되면, 풍력 터빈의 그룹 수에 따른 최적의 결과를 비교하여 가장 비용이 낮은 염색체에 해당하는 전력망 구조를 최적의 해상풍력발전단지의 전력망 구조로 선택하고, 선택한 전력망 구조와 동일하게 전력망을 설계한다.

이하에서는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체를 생성하는 과정에 대하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

먼저, 염색체를 생성과정을 설명하기에 앞서, 5 MW의 풍력터빈 20 대로 구성된 해상풍력발전단지의 전력망 구조를 예로 들어 살펴보도록 한다. 이때, 상기 해상풍력발전단지의 내부 전력망은 33 kV 전압의 4 회선으로 구성되며, 외부 전력망은 154 kV 전압의 1 회선으로 이루어진다고 가정한다. 먼저 1부터 20까지의 풍력 터빈을 임의로 나열하고, 이에 대한 유전정보를 생성하고 내부 전력망의 회선 수에 적합하도록 3 개의 피더 구분점과 4 개의 말단 분기점 유전정보를 생성함으로써, 도 11에 도시된 염색체가 생성된다.

이때, 피더 구분점 5, 10, 15 번은 비트 인덱스(Bit index)를 나타낸 것이며 (6-1-2-7-8)으로 구성된 풍력 터빈 집단이 1 번 피더를 형성하고, (3-4-9-10-5), (11-16-17-12-13), (18-19-14-15-20) 집단이 각각 2 번과 3 번, 4 번 피더를 형성한다. 또한, 말단 구분점 5, 8, 15, 18 번은 해상 변전소와 직접 연결되는 말단 풍력터빈 8, 9, 13, 14 번을 나타낸다. 또한 비트 인덱스의 마지막 28 번에는 해상 변전소의 위치 정보가 포함된다. 상기 해상 변전소의 위치 정보는 말단 풍력터빈을 나타내는 8, 9, 13, 14 번의 풍력터빈 위치 좌표와 육상연계지점의 좌표를 기반으로 수학식 7에서 제시한 목적함수를 만족하는 좌표로 저장된다.

이처럼 도 11을 통해 도시된 염색체는 여러 염색체 정보 중 하나의 염색체를 나타낸 것으로서, 만약 유전 알고리즘 연산을 위해 16 개의 염색체 그룹을 형성한다고 가정하면, 도 12와 같이 나타날 수 있다.

상술한 바와 같이, 풍력터빈의 수에 따라 1부터 20의 숫자를 나열하고 피더 구분점과 말단 분기점을 생성한 20 개의 염색체 그룹을 생성하면, 생성된 염색체 그룹의 염색체에 포함된 정보를 바탕으로 적합도를 평가한다. 이러한 적합도 평가를 통해, 각 염색체가 나타내는 전력망을 구성할 수가 있고, 이를 통해 전체 전력망의 구성비용을 계산할 수 있다.

전체 전력망의 구성비용에 대한 계산이 완료되면, 임의로 염색체 8개씩 선택하여 두 개의 그룹으로 분류한 후, 각 그룹에서 최소 비용에 해당하는 염색체를 하나씩 선택한다. 결과적으로 16개의 염색체 그룹에서 우수한 유전정보를 갖는 2 개의 염색체가 선택될 수 있는데, 예를 들어 도 14에 도시된 염색체 그룹에서 11 번 염색체와 16 번 염색체가 선택될 수 있으며, 이와 같이 선택된 두 염색체 정보로부터 계산된 전력망 소요 비용은 각각 683.76억 원과 649.56억 원이 될 수 있다. 이는 임의로 구성한 풍력터빈 조합 중에 가장 우수한 염색체를 나타내는 것으로서, 전체 전력망의 소요 비용에 따라 유전 알고리즘의 유전 연산자를 통해 새로운 염색체 집단을 재생산하는 과정을 반복하여 최적의 해를 찾아갈 수 있다.

유전 알고리즘에서는 앞서서 수행된 적합도 평가를 통해 염색체 그룹 내에서 우수한 염색체들을 선택하고, 선택된 염색체를 부모 염색체로 설정하여 새로운 염색체 즉, 자식 염색체를 재생성 한다.

특히, 상술한 적합도 평가를 통해 염색체 그룹 내에서 우수하다고 판단되는 염색체를 선택하는 과정은 상술한 바와 같이, 16 개의 염색체에서 임의로 8개의 염색체를 선택하여 가장 비용이 낮은 염색체 하나를 선택하고 나머지 8 개 염색체에 대해서도 동일한 방법으로 우수한 형질을 갖는 염색체를 선택한다.

유전 알고리즘에서는 염색체 그룹의 수를 항상 일정한 크기로 유지해야 한다. 따라서 우수한 형질을 지닌 두 개의 염색체를 기본으로 하여 다시 14 개의 새로운 염색체 집단을 생성함으로써, 처음 16 개의 염색체 집단 크기를 그대로 유지한다. 선택된 두 염색체는 유전정보를 보존하기 위해, 무조건 다음 세대로 전달하고 유전 연산자를 통해 재생성 과정에 들어간다.

새로운 염색체를 재생성하는 유전 연산자로는 교배(crossover) 연산자와 돌연변이(mutation) 연산자가 사용될 수 있으며, 특히, 돌연변이 연산자는 역치(inversion) 돌연변이, 교체(swapping) 돌연변이, 삽입(insertion) 돌연변이 방법을 사용할 수 있다.

도 13은 도 12에 도시된 11 번 염색체 정보를 기반으로 역치 돌연변이와 교체 돌연변이, 삽입 돌연변이 과정을 나타낸 것으로, 도 13(a)는 11번 염색체와 19번 염색체를 기준으로 하여 유전 정보를 역순으로 배치하여 신규 염색체를 생성하는 역치 돌연변이를 나타낸다. 또한 도 13(b)는 11번 염색체와 19번 염색체의 유전 정보를 서로 교환하여 배치하여 신규 염색체를 생성하는 교체 돌연변이를 나타내고, 도 13(c)를 통해 11번 염색체의 유전 정보를 19번 염색체에 삽입하여 신규 염색체를 생성하는 삽입 돌연변이를 확인할 수 있다.

이러한 돌연변이 연산 과정 외에도 새로운 말단 분기점 정보를 생산하는 과정 또한 수행하여 1 개의 부모 염색체로부터 7 개의 자식 염색체를 생산한다.

이와 같이, 부모 염색체로 선택된 11 번과 16 번 염색체로부터 생성된 자식 염색체를 포함하는 염색체 집단은 도 14를 통해 확인할 수 있다.

상술한 과정을 통해 생성된 해상풍력발전단지의 전력망 구조는 도 15를 통해 확인할 수 있다.

도 15를 통해 20 개의 풍력터빈으로 구성된 해상풍력발전단지는 피더 4 개를 갖는 내부 전력망에 대한 염색체 부호화를 함께 확인할 수 있다. 상기 해상풍력발전단지는 20 개의 풍력터빈으로 구성됨에 따라 케이블 연결 형태를 결정하기 위한 20 개의 유전자를 나열하였으며 유전 정보로는 해당되는 풍력터빈의 번호가 입력된다.

1 번 피더를 보면 16-11-6-1-2 번의 순서로 풍력터빈의 정보가 입력되고, 2 번 피더는 5-4-3-9-10 번의 순서로 풍력터빈의 정보가 입력되며, 3 번 피더는 17-12-7-13-8번의 순서로 풍력터빈의 정보가 입력되고, 4 번 피더는 8-14-15-20-19번의 순서로 풍력터빈의 정보가 입력되어 이러한 조합순서로 풍력 터빈간에 케이블이 연결된다.

또한 비트 인덱스(Bit Index) 21부터는 피더 구분점이 입력되며, 내부 전력망이 총 4 개의 피더로 구성되어 있으므로 3개의 피더 구분점이 생성된다. 이때, 첫 번째 피더 구분점, 즉 21 번째 유전자에 입력된 5라는 번호는 1 번 피더와 2 번 피더를 구분하는데, 5 번째 유전자까지 1 번 피더에 포함되며 6 번째 유전자부터는 2 번 피더에 포함되는 것을 나타낸다. 나머지 피더 구분점인 10, 15 번도 역시 마찬가지로 각각 2 번과 3 번 피더, 3 번과 4 번 피더의 구분점을 나타낸다. 마지막 유전정보로서 말단 분기점(Terminal Points)은 내부 전력망을 이루는 피더 개수와 동일한 4 개의 유전자가 필요하다. 첫 번째 말단 분기점인 24 번째 유전자에 입력된 번호 5는 5 번째 유전자에 입력된 풍력터빈 번호가 1 번 피더의 말단 풍력터빈임을 나타내고, 두 번째 말단 분기점인 25 번째 유전자에 입력된 번호 8은 8 번째 유전자에 입력된 풍력 터빈 번호가 2번 피더의 말단 풍력 터빈임을 나타내며, 세 번째 말단 분기점인 26 번째 유전자에 입력된 번호 13은 13번째 유전자에 입력된 풍력 터빈 번호가 3번 피더의 말단 풍력 터빈임을 나타내고, 네 번째 말단 분기점인 27 번째 유전자에 입력된 번호 16은 16번째 유전자에 입력된 풍력 터빈 번호가 4번 피더의 말단 풍력 터빈임을 나타낸다.

이러한 풍력발전단지의 내부 전력망을 설치할 때에는 풍력 터빈과 풍력 터빈을 연결할 때 해저 케이블 간에 서로 교차가 발생하지 않아야 한다.

만약, 해저 케이블이 서로 교차되면, 고장이 발생하였을 때 케이블의 유지보수를 방해하기 때문에 전력망 설계 시 반드시 준수해야 하는 제약조건 중 하나이다. 이러한 해저 케이블의 교차에 따른 제약조건을 나타내기 위해, 풍력 터빈의 좌표를 집합을 이용하여 나타낼 수 있다. 하기의 수학식 15와 같이 내부 전력망의 i 번째 피더를 구성하는 풍력 터빈의 집합을

라고 하고, i 번째 내부 전력망 피더의 k 번째 풍력터빈의 좌표는 하기의 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.

이때, 상기 수학식 16의

과

은 각각 i 번째 내부 전력망 피더의 k 번째 구간에 위치한 풍력터빈 x축 좌표와 y축 좌표를 나타낸다. 또한 i 번째 내부망 피더의 풍력 터빈 사이를 연결하는 내부 전력망의 해저 케이블 집합은

로 하기의 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다. 풍력 터빈과 해저 케이블로 구성된 내부 전력망은 도 16과 같이 나타낼 수 있다.

특히, 상기

는 각 피더의 말단 풍력 터빈과 해상 변전소를 연결하는 내부 전력망의 해저 케이블을 나타내는 것으로서, i 번째 내부 전력망 피더의 말단 케이블로 정의할 수 있다.

이러한 내부 전력망 구조를 위한 설계 과정에서 해저 케이블의 교차 여부를 판단하기 위한 조건이 필요한데, 이를 위해 풍력 터빈을 연결하는 서로 다른 두 해저 케이블을 직선의 방정식으로 표현할 수 있다. i 번째 피더와 j 번째 피더의 각각 k와 h 번째 마디를 형성하는 두 케이블

과

을 각각 하기의 수학식 18 내지 19로 표현할 수 있다.

따라서,

과

로 표현된 내부 전력망의 해저 케이블의 교차 조건은 하기의 수학식 20과 같이 표현된다. 또한 이러한 내부 전력망의 해저 케이블의 교차 조건은 도 17을 통해서도 확인할 수 있다.

이와 같이, 최적의 해상 변전소 위치를 선정함에 따라, 이를 통해 해상풍력발전단지에서 획득한 에너지를 육상으로 전달함에 있어서 소요되는 비용을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 해상풍력발전단지 내 해상에 설치된 풍력 터빈을 통해 획득한 에너지를 육상으로 전달 시 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플옵티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (12)

1. 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망과 관련된 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계;
   상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계;
   각 그룹별로 분류된 풍력 터빈 중 어느 하나의 풍력 터빈을 말단 풍력터빈으로 선택하고, 선택된 말단 풍력터빈의 위치에 따라 각 그룹의 전력망 구조를 방사형, 루프형, 복합형 중 적어도 하나의 형태로 결정하는 단계;
   서로 다른 형태로 구성된 각 그룹의 전력망 구조에 따라 내외부 전력망을 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계;
   생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 각각 계산하는 단계; 및
   계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 소요비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계;
   를 포함하는 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망과 관련된 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계는
   상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치, 풍력 터빈의 용량, 풍속데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용, 내외부 전력망 전압 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 입력받는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계는
   상기 복수 개의 풍력 터빈에 고유 번호를 미리 할당하고, 상기 복수 개의 풍력 터빈을 임의로 위치시키는 단계; 및
   임의로 위치시킨 상기 복수 개의 풍력 터빈에 대하여 동일 그룹 내 서로 연결된 배전 선로의 개수가 동일하도록 상기 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내 해상 변전소의 위치 선정 방법.
   
4. 삭제
5. 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계;
   상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계;
   각 그룹별로 분류된 풍력 터빈 중 어느 하나의 풍력 터빈을 말단 풍력터빈으로 선택하고, 선택된 말단 풍력터빈의 위치에 따라 각 그룹의 전력망 구조를 방사형, 루프형, 복합형 중 적어도 하나의 형태로 결정하는 단계;
   서로 다른 형태로 구성된 각 그룹의 전력망 구조에 따라 내외부 전력망을 포함하는 적어도 하나의 초기 전력망 구조를 생성하는 단계;
   생성된 적어도 하나의 초기 전력망 구조에 따른 내부 전력망의 소요비용을 계산하는 단계;
   계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계;
   상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성하는 단계;
   생성된 염색체에 대한 전체 전력망의 소요비용을 계산하는 단계;
   상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체를 재생성하는 단계;
   상기 전체 전력망 내 케이블이 상호간에 교차하는지 여부를 확인하는 단계; 및
   상기 전체 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 전체 전력망 구조를 선택하여 설계하는 단계;
   를 포함하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 해상에 설치된 풍력 터빈으로부터 전력을 생산하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 입력받는 단계는
   상기 풍력 터빈과 육상연계지점의 위치, 풍력 터빈의 용량, 풍속데이터, 해저 케이블의 파라미터 및 비용, 내외부 전력망 전압 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 입력받는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 해상풍력발전단지 내 위치하는 복수 개의 풍력 터빈을 각 그룹별로 분류하는 단계는
   상기 풍력 터빈의 수량 또는 해상변전소의 수량에 따라 임의 또는 FCM 알고리즘(Fuzzy C-Means Algorithm)에 기초하여 복수 개의 풍력 터빈을 그룹별로 분류하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치를 최종 해상 변전소 위치로 선정하는 단계는
   계산된 내부 전력망의 소요비용 중 최소 비용에 해당하는 초기 전력망 구조 내 해상 변전소 위치가 해상 변전소와 풍력 터빈간 기설정된 이격거리 조건에 해당하는지 판단하여 최종 해상 변전소 위치를 선정하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 해상풍력발전단지의 전력망 설계를 위한 적어도 하나의 데이터를 가공하여 염색체 형태로 생성하는 단계는
   상기 풍력 터빈의 연결 형태 정보, 내부 전력망의 구분점 정보, 상기 해상 변전소와 연결되는 말단 풍력 터빈의 정보, 상기 해상 변전소의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 복수 개의 염색체를 생성하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 전체 전력망의 소요비용에 따라 염색체 재생성하는 단계는
    기생성된 복수 개의 염색체를 임의의 그룹으로 분류하는 단계;
    분류된 각 그룹 내에서 최소 비용을 갖는 염색체를 선택하는 단계;
    선택한 염색체를 부모 염색체로 설정하고, 설정된 부모 염색체에 유전 연산자를 적용하여 복수 개의 자식 염색체를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 유전 연산자는
    교배 연산자 또는 돌연변이 연산자를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지의 전력망 설계 방법.
    
12. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.
    

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