KR102026245B1 - Apparatus and method for designing offshore wind farm - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 해상풍력발전단지 설계 방법은 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득하는 단계, 획득된 데이터를 기초로, 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 탐색하는 단계, 탐색된 복수의 후보군을 기초로, 해상풍력발전단지의 복수의 풍력 터빈을 연결하는 적어도 하나의 케이블 종류 및 적어도 하나의 케이블의 연결 형태를 포함하는 내부 그리드를 설계하는 단계 및 설계된 내부 그리드 및 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of designing an offshore wind farm, comprising: acquiring data related to the offshore wind farm design, and based on the acquired data, a plurality of offshore substation locations of the offshore wind farm Searching for a candidate group, based on the found plurality of candidate groups, designing an internal grid including at least one cable type and at least one cable connection type connecting the plurality of wind turbines of the offshore wind farm; and The method may include evaluating each of the designed inner grids and the outer grids according to the marine substation location.

Description

해상풍력발전단지 설계 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DESIGNING OFFSHORE WIND FARM}Apparatus and method for designing offshore wind farms {APPARATUS AND METHOD FOR DESIGNING OFFSHORE WIND FARM}

본 발명의 기술적 사상은 해상풍력발전단지 설계 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해상 변전소 위치 선정과 내부 그리드 설계를 통합적으로 고려하는 해상풍력발전단지 설계 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to an offshore wind farm design apparatus and method, and more particularly, to an offshore wind farm design apparatus and method that considers the substation location selection and the internal grid design.

해상풍력발전은 풍력 터빈을 호수, 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여, 그 곳에서 부는 바람의 운동 에너지를 회전 날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전 방식을 말한다.Offshore wind power generation refers to a power generation method in which wind turbines are installed in water bodies such as lakes, fiord topography, and coastal areas, and the kinetic energy of the wind blowing there is converted into mechanical energy by rotating blades to obtain electricity.

이러한 해상풍력발전을 위한 해상풍력발전단지는 육상풍력발전단지에 비해서 개발 규모가 크며, 수십에서 수백 기의 풍력 터빈으로 구성된다.The offshore wind farm for offshore wind power generation is larger than the onshore wind farm and is composed of tens to hundreds of wind turbines.

해상풍력발전단지는 해상에 설치된 풍력 터빈에서 전력이 생산되고, 생산된 전력은 내부 그리드를 통해 취합된 후, 해상 변전소 및 외부 그리드를 통해 육상으로 전달된다.Offshore wind farms generate power from offshore wind turbines, which are collected through internal grids and then delivered to land via offshore substations and external grids.

따라서 해상풍력발전단지의 설계는 풍력 자원을 고려한 풍력 터빈의 최적 위치 선정 문제, 내부 그리드 내 케이블 선로의 최적 배치 선정 문제, 해상 변전소 최적 위치 및 구성 문제 및 외부 그리드의 최적 구성 문제 등과 같이 다양한 요소들이 고려되어야 한다.Therefore, the design of offshore wind farm has various factors such as the optimal location selection of wind turbines considering the wind resources, the optimal layout selection of cable lines in the internal grid, the optimal location and configuration of substations, and the optimal configuration of the external grid. Should be considered.

특히, 해상풍력발전단지는 해상이라는 지리적인 특성으로 인해, 초기 개발비용이 많이 소요되므로, 주로 초기 투자 비용 및 전력 손실 비용 등의 경제성 평가를 통해, 각 문제에 대해 최적의 대안을 도출할 필요가 있다.In particular, since offshore wind farms require a lot of initial development costs due to the geographical characteristics of the sea, it is necessary to derive an optimal alternative for each problem mainly through economic evaluation such as initial investment cost and power loss cost. have.

본 발명의 기술적 사상에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치 및 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해상변전소의 위치 선정과 내부 그리드 설계에 대해 통합적으로 고려한 해상풍력발전단지의 설계안을 제공하는데 목적이 있다.The technical problem of the offshore wind farm design apparatus and method according to the technical idea of the present invention is to provide a design plan of the offshore wind farm complex considering the location of the offshore substation and the internal grid design.

본 발명은 경제성, 신뢰도 평가 결과인 초기 투자 비용 및 전력 손실 비용, 공급 지장 비용의 합이 최소가 되는 해상 변전소의 위치, 내부 그리드 내 케이블 선로 배치 및 외부 그리드 구성에 대한 최적안을 제공하는데 목적이 있다.The present invention aims to provide an optimal solution for the location of a substation where the sum of the initial investment cost, power loss cost, and supply disruption cost, which are the result of economic evaluation, reliability, supply disruption cost, cable line arrangement in the internal grid, and external grid configuration. .

본 발명의 기술적 사상에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치 및 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the offshore wind farm design device and method according to the technical idea of the present invention is not limited to the above-mentioned task (s), another task (s) not mentioned is to those skilled in the art from the following description It will be clearly understood.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 해상풍력발전단지 설계 방법은 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 데이터를 기초로, 상기 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 탐색하는 단계; 상기 탐색된 복수의 후보군을 기초로, 상기 해상풍력발전단지의 복수의 풍력 터빈을 연결하는 적어도 하나의 케이블 종류 및 상기 적어도 하나의 케이블의 연결 형태를 포함하는 내부 그리드를 설계하는 단계; 및 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of designing an offshore wind farm, including obtaining data related to the offshore wind farm design; Searching for a plurality of candidate groups for offshore substation locations of the offshore wind farm based on the obtained data; Designing an inner grid including at least one cable type connecting the plurality of wind turbines of the offshore wind farm and a connection type of the at least one cable based on the found plurality of candidate groups; And evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 탐색하는 단계는 임의의 위치를 상기 해상 변전소의 초기 위치로 선정하는 단계와, 상기 선정된 초기 위치에 대해 복수의 방면으로, 기준 거리만큼 떨어진 위치를 상기 복수의 후보군으로 설정하는 단계와, 상기 복수의 후보군을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the searching of the plurality of candidate groups for the substation location may include selecting an arbitrary location as an initial location of the substation, and in a plurality of directions with respect to the selected initial location. The method may include setting a position separated by a distance to the plurality of candidate groups, and comparing the plurality of candidate groups.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 탐색하는 단계는 비교 결과, 상기 복수의 후보군 중 하나의 위치를 선정하는 단계와, 상기 선정된 위치에 대해 상기 복수의 방면으로, 상기 기준 거리만큼 떨어진 위치를 다시 복수의 후보군으로 설정하는 단계와, 상기 다시 설정된 복수의 후보군을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the searching of the plurality of candidate groups for the substation location may include selecting a position of one of the plurality of candidate groups as a result of the comparison, and in the plurality of aspects with respect to the selected position, The method may further include setting a position separated by the reference distance as a plurality of candidate groups and comparing the plurality of reset candidate groups.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 기준 거리는 상기 설정된 복수의 후보군을 설정하기 위한 탐색 과정에 따라 변동되는 거리일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the reference distance may be a distance that varies according to a search process for setting the set plurality of candidate groups.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 내부 그리드를 설계하는 단계는 상기 복수의 풍력 터빈을 상기 획득된 데이터에 따른 피더(feeder)의 개수의 그룹으로 분류하는 단계와, 상기 분류된 그룹의 상기 복수의 풍력 터빈을, 상기 피더 내에 있는 풍력 터빈끼리 연결하는 케이블의 길이를 계산하는 단계와, 상기 계산된 길이의 케이블을 통해 흐르는 조류량을 계산하는 단계와, 상기 계산된 길이 및 조류량을 기초로, 상기 내부 그리드에 적용될 케이블을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, designing the internal grid may include classifying the plurality of wind turbines into groups of the number of feeders according to the obtained data, and the plurality of wind turbines of the classified group. Calculating a length of a cable connecting the turbine to the wind turbines in the feeder, calculating a flow rate of flow through the cable of the calculated length, and based on the calculated length and flow rate, The method may include determining a cable to be applied to the inner grid.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 케이블의 길이를 계산하는 단계는 상기 분류된 그룹 중 하나의 피더 내의 복수의 풍력 터빈 중 상기 해상 변전소와 가장 가까운 거리에 위치하는 풍력 터빈을 상기 해상 변전소와 연결하는 단계와, 상기 하나의 피더 내의 복수의 풍력 터빈 중 이미 연결된 제1 풍력 터빈과 가장 가까운 거리에 위치하는, 연결되지 않은 제2 풍력 터빈을 탐색하는 단계와, 상기 탐색된 제2 풍력 터빈을 상기 제1 풍력 터빈과 연결하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the calculating of the length of the cable may include connecting a wind turbine located closest to the marine substation among a plurality of wind turbines in one of the classified groups, with the marine substation. And searching for an unconnected second wind turbine located closest to the already connected first wind turbine among the plurality of wind turbines in the one feeder; Connecting to the wind turbine.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는 상기 내부 그리드에 포함되는 케이블 선로의 설치 비용, 상기 케이블 선로에서 발생하는 전력 손실 및 상기 전력 손실에 따른 전력 손실 비용을 기초로, 상기 내부 그리드에 대한 경제성 비용을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step of evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location may include the installation cost of the cable line included in the inner grid, the power loss occurring in the cable line and the power loss. Evaluating the cost of economics for the internal grid based on the cost of power loss.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는 상기 내부 그리드 내의 상기 복수의 풍력 터빈 중 적어도 하나에 발생할 수 있는 고장에 따른 공급지장전력량 및 상기 공급지장전력량에 따른 공급지장비용을 기초로, 상기 내부 그리드에 대한 신뢰도 비용을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step of evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location may include supply disturbance power amount due to a failure that may occur in at least one of the plurality of wind turbines in the inner grid. The method may include evaluating a reliability cost for the internal grid based on the use of the feed site equipment according to the amount of supply site power.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는 상기 외부 그리드에 포함되는 케이블 선로의 설치 비용, 상기 케이블 선로에서 발생하는 전력 손실 및 상기 전력 손실에 따른 전력 손실 비용을 기초로, 상기 외부 그리드에 대한 경제성 비용을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step of evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the location of the substation of the substation may include the installation cost of the cable line included in the outer grid, the power loss occurring in the cable line and the power loss. Evaluating the cost of economics for the external grid based on the cost of power loss.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는 상기 외부 그리드 내의 가용한 케이블의 전체 정격 용량 및 상기 내부 그리드 내의 가용한 복수의 풍력터빈의 출력을 기초로, 상기 외부 그리드에 대한 신뢰도 비용을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, evaluating each of the designed inner grids and the outer grids according to the substation location may comprise the total rated capacity of the available cables in the outer grids and the outputs of the plurality of available wind turbines in the inner grids. Based on the step of evaluating the reliability cost for the outer grid.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 평가된 내부 그리드 및 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용을 기초로, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method may further include determining a design for the offshore wind farm based on the economic cost and the reliability cost of each of the evaluated inner and outer grids.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 단계는 상기 평가된 상기 내부 그리드 및 상기 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용의 합이 최소인 설계를, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the determining of the design of the offshore wind farm may comprise a design in which the sum of the economic and reliability costs of each of the evaluated inner and outer grids is a minimum. Determining the design for may include.

본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 양태에 따른 해상풍력발전단지 장치는 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득하는 데이터 입력부; 상기 획득된 데이터를 기초로, 상기 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 탐색하는 해상 변전소 위치 대안 탐색부; 상기 탐색된 복수의 후보군을 기초로, 상기 해상풍력발전단지의 복수의 풍력 터빈을 연결하는 적어도 하나의 케이블 종류 및 상기 적어도 하나의 케이블의 연결 형태를 포함하는 내부 그리드를 설계하는 내부 그리드 설계 대안 생성부; 상기 설계된 내부 그리드에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가하는 내부 그리드 설계 대안 평가부; 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가하는 외부 그리드 평가부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, an offshore wind farm unit includes a data input unit for acquiring data related to an offshore wind farm design; An offshore substation location alternative search unit for searching a plurality of candidate groups for offshore substation locations of the offshore wind farm based on the obtained data; Based on the searched plurality of candidate groups, generating an internal grid design alternative for designing an internal grid comprising at least one cable type connecting the plurality of wind turbines of the offshore wind farm and a connection type of the at least one cable part; An internal grid design alternative evaluator for evaluating the economics and reliability of the designed internal grid; And it may include an external grid evaluation unit for evaluating the economics and reliability for the external grid according to the location of the substation.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 내부 그리드 설계 대안 평가부 및 상기 외부 그리드 평가부 각각의 경제성 및 신뢰도 평가 결과를 기초로, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 최종 설계안 선정부를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, based on the economic and reliability evaluation results of each of the internal grid design alternative evaluation unit and the external grid evaluation unit, the final design proposal selection unit for determining the design for the offshore wind farm may be further included. have.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 최종 설계안 선정부는 상기 내부 그리드 및 상기 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용의 합이 최소인 설계를, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계로 결정할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the final design plan selection unit may determine a design for which the sum of economic and reliability costs of each of the inner grid and the outer grid is the minimum, as a design for the offshore wind farm.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치 및 그 방법은 해상변전소의 위치 선정과 내부 그리드 설계에 대해 통합적으로 고려하여 해상풍력발전단지의 설계안을 제공할 수 있다.The offshore wind farm design apparatus and method thereof according to embodiments of the inventive concept may provide a design plan for the offshore wind farm in consideration of the location selection of the substation and the internal grid design.

본 발명은 경제성 및 신뢰도 평가 결과인 초기 투자 비용 및 전력 손실 비용, 공급 지장 비용의 합이 최소가 되는 해상 변전소의 위치, 내부 그리드 내 케이블 선로 배치 및 외부 그리드 구성에 대한 최적의 설계안을 도출할 수 있다.The present invention can derive the optimal design for the location of the substation where the sum of initial investment cost, power loss cost, supply disturbance cost, which are the result of economic and reliability evaluation, the location of the cable substation in the internal grid, and the external grid configuration are minimized. have.

본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 동작 방법에 대한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패턴 검색 기반의 해상 변전소 위치 탐색에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내부 그리드 설계 동작에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 그룹의 분류된 풍력 터빈에 대한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈 연결에 대한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 케이블의 최대 유효전력량 계산을 위한 실시예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈 사이의 케이블 고장에 대한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈의 출력 특성 곡선과 풍속의 확률 분포를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈의 감축된 출력 특성 곡선을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings referred to herein, a brief description of each drawing is provided.
1 is a conceptual diagram showing the configuration of an offshore wind farm according to various embodiments of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.
3 is a block diagram illustrating a configuration of an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a method of operating an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.
5A to 5D are conceptual diagrams of a position submarine location search based on pattern search according to various embodiments of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating an internal grid design operation according to various embodiments of the present disclosure.
7 is an exemplary diagram of a plurality of groups of wind turbines classified according to various embodiments of the present invention.
8 is an exemplary view of a wind turbine connection according to various embodiments of the present invention.
9 illustrates an embodiment for calculating a maximum effective power amount of a cable according to various embodiments of the present disclosure.
10 is an exemplary view of a cable failure between the wind turbine according to various embodiments of the present invention.
11 illustrates a probability distribution of an output characteristic curve and a wind speed of a wind turbine according to various embodiments of the present disclosure.
12 shows reduced output characteristic curves of a wind turbine according to an embodiment of the invention.

본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The technical spirit of the present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the technical spirit of the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the scope of the technical spirit of the present invention.

본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the technical idea of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the technical idea of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numerals (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.

또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 프로세서(Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processor), 어플리케이션 프로세서(Application Processor), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), APU(Accelerate Processor Unit), DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, the terms "~ part", "~ group", "~ ruler", "~ module", etc. described herein refer to a unit for processing at least one function or operation, which is a processor, a micro Processor, Application Processor, Micro Controller, Central Processing Unit (CPU), Graphics Processing Unit (GPU), Accelerate Processor Unit (APU), Digital Signal Processor (DSP), ASIC ( It may be implemented by hardware or software such as an application specific integrated circuit (FPGA), a field programmable gate array (FPGA), or a combination of hardware and software.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In addition, it is intended to clarify that the division of the components in the present specification is only divided by the main function of each component. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be provided divided into two or more for each function. Each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions of the components, and some of the main functions of each of the components are different. Of course, it may be carried out exclusively by.

이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the spirit of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지의 구성을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of an offshore wind farm according to various embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 해상풍력발전단지(10)는 해상 변전소(100), 내부 그리드(200) 및 외부 그리드(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the offshore wind farm 10 may include an offshore substation 100, an inner grid 200, and an outer grid 300.

해상 변전소(100)는 풍력 터빈에 의해 발전된 전력을 승압하고, 승압된 전력을 외부 그리드(300)로 전달할 수 있다.The marine substation 100 may boost the power generated by the wind turbine and transfer the boosted power to the external grid 300.

내부 그리드(200) 내에는 복수의 풍력 터빈(Wind Turbine)이 포함되고, 복수의 풍력 터빈(WT)은 바람 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 그리고 생산된 전력은 내부 그리드(200)를 통해 해상 변전소(100)에 전달된다. 여기서 해상 변전소에 연계되는 각 그룹을 피더(feeder)라고 한다.A plurality of wind turbines are included in the inner grid 200, and the plurality of wind turbines WT may generate power using wind energy. The produced power is transferred to the marine substation 100 through the internal grid 200. Here, each group linked to the marine substation is called a feeder.

외부 그리드(300)는 해상 변전소(100)로부터 전달된 전력을 육상의 변전소로 전달할 수 있다. 외부 그리드(300)가 육상의 변전소, 육상의 전력 시설과 연결되는 지점을 그리드 연결 포인트(390)라고 할 수 있다.The external grid 300 may transmit power transmitted from the marine substation 100 to substations of the land. The grid connection point 390 may be a point at which the external grid 300 is connected to the substation of the land and the power facility of the land.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치 및 방법은 상술한 해상풍력발전단지(10)의 해상 변전소 위치 선정, 내부 그리드 설계 및 외부 그리드 설계를 수행할 수 있다. 이하, 자세히 설명한다.The offshore wind farm design apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure may perform the offshore substation location selection, the inner grid design, and the outer grid design of the offshore wind farm 10. It will be described in detail below.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 구성을 설명한다.First, with reference to Figure 2 will be described the configuration of the offshore wind farm design device according to various embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 해상풍력발전단지 설계 장치(400)는 데이터 입력부(410), 내부 그리드 생성 및 평가부(420), 외부 그리드 생성 및 평가부(430), 최종 설계안 선정부(440) 및 설계 알고리즘 종료 판단부(460)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the offshore wind farm design device 400 includes a data input unit 410, an internal grid generation and evaluation unit 420, an external grid generation and evaluation unit 430, a final design plan selection unit 440, and The design algorithm end determination unit 460 may be included.

데이터 입력부(410)는 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 입력받을 수 있다. The data input unit 410 may receive data related to the offshore wind farm design.

예를 들면, 데이터 입력부(410)는 풍력 터빈 관련 데이터, 케이블 관련 데이터, 풍속 데이터, 경제성 평가 관련 데이터, 신뢰도 평가 관련 데이터, 해상 변전소 관련 데이터 및 내부 그리드 관련 데이터 중 적어도 하나를 입력 받을 수 있다.For example, the data input unit 410 may receive at least one of wind turbine related data, cable related data, wind speed data, economic evaluation related data, reliability evaluation related data, marine substation related data, and internal grid related data.

풍력 터빈 관련 데이터는 풍력 터빈 개수 및 위치, 풍력 터빈의 용량 및 울력 특성 곡선에 대한 데이터를 포함할 수 있다.Wind turbine related data may include data on the number and location of wind turbines, capacity and decay curves of the wind turbine.

케이블 관련 데이터는 케이블 선종별 허용 용량, 단위 길이당 저항에 대한 데이터를 포함할 수 있다.Cable-related data may include data on allowable capacity for each cable type and resistance per unit length.

풍속 데이터는 풍속 확률 분포에 대한 데이터를 포함할 수 있다.The wind speed data may include data on the wind speed probability distribution.

경제성 평가 관련 데이터는 풍력발전단지의 기대 수명 및 할인율에 대한 데이터를 포함할 수 있다.Economic assessment-related data may include data on the life expectancy and discount rate of wind farms.

신뢰도 평가 관련 데이터는 케이블의 단위 길이 당 고장률 및 평균 수리 기간, 풍력 터빈의 가용률과 비가용률에 대한 데이터를 포함할 수 있다.Reliability assessment-related data may include data on failure rates and average repair periods per unit length of cable, and availability and unavailability of wind turbines.

해상 변전소 관련 데이터는 해상 변전소의 초기 위치와 관련된 데이터를 포함할 수 있다.The marine substation-related data may include data related to the initial position of the marine substation.

내부 그리드 관련 데이터는 피더(feeder)의 개수에 대한 데이터를 포함할 수 있다.The internal grid related data may include data on the number of feeders.

내부 그리드 설계 및 평가부(420)는 내부 그리드 설계 대안 생성부(421) 및 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)를 포함할 수 있다.The internal grid design and evaluation unit 420 may include an internal grid design alternative generation unit 421 and an internal grid design alternative evaluation unit 423.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 내부 그리드(200) 내 케이블 선로 배치에 대한 후보군을 생성할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may generate a candidate group for cable line arrangement in the internal grid 200.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)에서 설정되는 복수의 해상 변전소 위치에 대해 최적의 내부 그리드(200)를 설계할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may design an optimal internal grid 200 for a plurality of marine substation locations set in the marine substation location alternative search unit 433.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)은 설계된 내부 그리드(200)에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다. 예를 들면, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 경제성 평가요소로 케이블 설치 비용, 전력 손실 비용을 평가할 수 있고, 신뢰도 평가요소로 공급지장비용을 산정할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the economics and reliability of the designed internal grid 200. For example, the internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the cable installation cost and the power loss cost as an economic evaluation factor, and calculate the use of the feeder equipment as the reliability evaluation factor.

외부 그리드 설계 및 평가부(430)는 외부 그리드 평가부(431) 및 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)를 포함할 수 있다.The external grid design and evaluation unit 430 may include an external grid evaluation unit 431 and a marine substation location alternative search unit 433.

외부 그리드 평가부(431)는 외부 그리드(300)에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다. The external grid evaluator 431 may evaluate the economics and the reliability of the external grid 300.

외부 그리드 평가부(431)는 해상 변전소의 위치 및 케이블 선로의 종류에 따른 외부 그리드의 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다.The external grid evaluator 431 may evaluate the economics and reliability of the external grid according to the position of the marine substation and the type of the cable line.

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 해상 변전소(100)의 위치에 대한 후보군을 선정할 수 있다. The marine substation location alternative search unit 433 may select a candidate group for the location of the marine substation 100.

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 패턴 서치(pattern search) 기법을 기반으로, 현재 위치 주변을 탐색하여 현재 위치보다 나은 위치를 점진적으로 탐색함으로써 해상 변전소(100)의 최적의 위치를 탐색할 수 있다. The marine substation location alternative search unit 433 can search for an optimal location of the marine substation 100 by gradually searching for a location better than the current location by searching around the current location based on a pattern search technique. have.

최종 설계안 선정부(450)는 내부 그리드 및 외부 그리드의 평가 결과를 기초로, 최적의 해상풍력발전단지 설계안을 선정할 수 있다. 예를 들면, 최종 설계안 선정부(450)는 내부 그리드 및 외부 그리드에 대한 평과 결과로써 경제성 비용 및 신뢰도 비용의 합이 최소가 되는 대안(해상 변전소 위치, 내부 그리드 내 케이블 선로 배치, 외부 그리드 케이블 종류 등)을 최적의 해상풍력발전단지 설계안으로 최종 선정할 수 있다.The final design plan selection unit 450 may select an optimal offshore wind farm design plan based on evaluation results of the inner grid and the outer grid. For example, the final design selection unit 450 may provide an alternative of minimizing the sum of the economic cost and the reliability cost as a result of the evaluation of the internal grid and the external grid (offshore substation location, cable line arrangement in the internal grid, external grid cable type). Etc.) can be selected as the optimal offshore wind farm design plan.

설계 알고리즘 종료 판단부(460)는 내부 그리드, 외부 그리드 각각에 대해 반복적으로 수행되는 설계 알고리즘의 종료 여부를 판단할 수 있다. The design algorithm end determination unit 460 may determine whether the design algorithm that is repeatedly performed on each of the inner grid and the outer grid is terminated.

상술한 해상풍력발전단지 설계 장치(400)의 구성은 프로세서, 메모리 등으로 구현될 수도 있다.The above-described offshore wind farm design device 400 may be implemented with a processor, a memory, or the like.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 해상풍력발전단지 설계 장치(500)는 프로세서(510), 메모리(530) 및 입력 모듈(550)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the offshore wind farm design device 500 may include a processor 510, a memory 530, and an input module 550.

프로세서(510)는 해상풍력발전단지 설계 장치(500)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 수행할 수 있다. The processor 510 may control and perform overall operations of the offshore wind farm design device 500.

프로세서(510)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다.The processor 510 may include at least one processor or may be configured of a plurality of processors.

메모리(530)는 해상풍력발전단지 설계 장치(500)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다.The memory 530 may store various information related to the operation of the offshore wind farm design device 500.

입력 모듈(550)은 다양한 정보, 데이터를 입력 받을 수 있다.The input module 550 may receive various information and data.

해상풍력발전단지 설계 장치(500)는 상술한 프로세서(510) 및 메모리(530)에 의해 구동되는 인스트럭셜들로, 해상풍력발전단지 설계와 관련된 동작을 수행할 수 있다. The offshore wind farm design apparatus 500 may perform operations related to offshore wind farm design using instructions driven by the processor 510 and the memory 530 described above.

따라서, 상술한 해상풍력발전단지 설계 장치(400)에 포함된 구성들이 수행하는 동작을 프로세서(510) 및 메모리(530)에 의해 실행되는 인스트럭셜들로 수행할 수 있다.Accordingly, operations performed by the components included in the above-described offshore wind farm design device 400 may be performed by instructions executed by the processor 510 and the memory 530.

한편, 해상풍력발전단지 설계 장치(500)는 상술한 구성 이외에도 다양한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 해상풍력발전단지 설계 장치(500)는 유무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.On the other hand, the offshore wind farm design device 500 may include a variety of configurations in addition to the above-described configuration. For example, the offshore wind farm design device 500 may include a communication module for wired and wireless communication.

도 4를 참조하여, 해상풍력발전단지 설계 장치의 동작에 대해 설명한다.Referring to Figure 4, the operation of the offshore wind farm design device will be described.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치의 동작 방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of operating an offshore wind farm design device according to various embodiments of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득할 수 있다(S110).Referring to FIG. 4, the offshore wind farm design devices 400 and 500 may acquire data related to the offshore wind farm design (S110).

해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)의 데이터 입력부(410) 또는 입력 모듈(550)은 해상풍력발전단지 설계와 관련된 다양한 데이터를 입력받을 수 있다.The data input unit 410 or the input module 550 of the offshore wind farm design devices 400 and 500 may receive various data related to the offshore wind farm design.

예를 들면, 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 상술한 풍력 터빈 관련 데이터, 케이블 관련 데이터, 풍속 데이터, 경제성 평가 관련 데이터, 신뢰도 평가 관련 데이터, 해상 변전소 관련 데이터 및 내부 그리드 관련 데이터 중 적어도 하나를 입력 받을 수 있다.For example, the offshore wind farm design devices 400 and 500 may include wind turbine related data, cable related data, wind speed data, economic evaluation related data, reliability evaluation related data, marine substation related data, and internal grid related data. At least one may be input.

해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 해상 변전소 위치 대안을 탐색할 수 있다(S120).The offshore wind farm design devices 400 and 500 may search for alternatives to the offshore substation location (S120).

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 패턴 검색(pattern search) 기법을 기반으로, 현재 위치 주변을 탐색하여, 현재 위치보다 나은 위치를 점진적으로 탐색할 수 있다. 여기서 현재 위치는 후보군으로 설정된 해상 변전소의 위치를 의미할 수 있다. The marine substation location alternative search unit 433 may gradually search for a better location than the current location by searching around the current location based on a pattern search technique. Here, the current position may mean the position of the marine substation set as the candidate group.

이에 따라, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 해상 변전소의 최적 위치를 탐색할 수 있다.Accordingly, the marine substation location alternative search unit 433 may search for the optimal location of the marine substation.

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)의 패턴 검색 기반의 해상 변전소 위치 탐색에 대해 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다.The substation location search based on the pattern search of the marine substation location alternative search unit 433 will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패턴 검색 기반의 해상 변전소 위치 탐색에 대한 개념도이다.5A to 5D are conceptual diagrams of a position submarine location search based on pattern search according to various embodiments of the present disclosure.

도 5a를 참조하면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 해상 변전소의 최초 위치인 A(301)를 중심으로, 8개의 방향에 대해, 동일한 거리로 떨어진 위치들을 해상 변전소 위치에 대한 후보군으로 설정할 수 있다. Referring to FIG. 5A, the marine substation position alternative search unit 433 sets positions spaced apart by the same distance for eight directions around the A 301 which is the initial position of the marine substation as a candidate group for the marine substation position. Can be.

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 8개의 후보군 각각에 대해 경제성 및 신뢰도 평가를 수행할 수 있고, 현재 위치, 위치 A(301)보다 나은 위치가 있는지 비교할 수 있다.The marine substation location alternative search unit 433 may perform economic and reliability evaluation on each of the eight candidate groups, and compare whether there is a better location than the current location and location A 301.

예를 들면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 비교 결과를 기초로, 현재 위치, 위치 A(301)보다 위치 B(302)가 나은 위치로 판단할 수 있다. 그리고 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 위치 B(302)를 주변 탐색의 새로운 기준 위치로 설정할 수 있다.For example, the marine substation location alternative search unit 433 may determine that the location B 302 is better than the current location and location A 301 based on the comparison result. In addition, the marine substation location alternative search unit 433 may set the location B 302 as a new reference location of the peripheral search.

도 5b를 참조하면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 새로운 기준 위치, 위치B(302)를 중심으로 동일하게 8개 방향에 대해 후보군을 설정할 수 있다. 이 때, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 위치 B(302)를 중심으로 이전보다 2배의 거리를 갖는 탐색 거리로 8개 방향에 대해 후보군을 설정할 수 있다. 그리고 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 8개의 후보군에 대해 경제성 및 신뢰도 평가를 수행하고, 현재 위치, 위치 B(302)보다 나은 위치 후보가 없다면, 탐색 거리를 줄여서 다시 탐색할 수 있다. 이렇게 탐색 거리 조절 후 주변 탐색을 수행하는 과정은 반복될 수 있다.Referring to FIG. 5B, the marine substation position alternative search unit 433 may set candidate groups in eight directions in the same way around the new reference position, position B 302. At this time, the marine substation location alternative search unit 433 may set a candidate group in eight directions with a search distance having a distance twice as large as before with respect to the position B 302. In addition, the marine substation location alternative search unit 433 may perform economic and reliability evaluations on the eight candidate groups, and if there are no location candidates better than the current location and location B 302, the navigation substation location search unit 433 may search again by reducing the search distance. The process of performing the peripheral search after adjusting the search distance may be repeated.

여기서 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)은 후보군의 평가 결과를 기초로, 탐색 거리를 조절할 수 있다. 예를 들면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 후보군의 평가 결과, 결과를 찾지 못하면 탐색 거리를 줄일 수 있고, 결과를 찾게 되면 탐색 거리를 늘릴 수 있다. 그리고 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)가 탐색 거리를 조절하는 거리, 배율 등은 다양하게 설정될 수 있다.Here, the marine substation location alternative search unit 433 may adjust the search distance based on the evaluation result of the candidate group. For example, the marine substation location alternative search unit 433 may reduce the search distance if the result of the evaluation of the candidate group is not found, and may increase the search distance when the result is found. In addition, the distance, magnification, and the like, to which the marine substation position alternative search unit 433 adjusts the search distance may be variously set.

도 5c를 참조하면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 현재 위치, 위치 B(302)를 중심으로, 탐색 거리를 줄인 8개의 후보군을 설정할 수 있다. 그리고 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 현재 위치, 위치 B(302)보다 나은 위치인 위치 C(303)을 발견할 수 있다. 그리고 위치 C(303)는 다음 탐색의 위치 후보군 선정의 기준이 될 수 있다.Referring to FIG. 5C, the marine substation position alternative search unit 433 may set eight candidate groups having reduced search distances based on the current position and the position B 302. And the substation location alternative search unit 433 can find the current location, location C 303 which is better than location B 302. The position C 303 may be a criterion for selecting a position candidate group in the next search.

도 5d를 참조하면, 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 위치 C(303)를 기준으로, 8개 방향에 대해 후보군을 설정할 수 있다. 여기서 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 최소 탐색 시의 탐색 거리로 후보군을 설정하고, 탐색을 반복할 수 있다. 그리고 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 탐색 결과에 따라 탐색 거리를 조절하여 다시 탐색을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5D, the marine substation location alternative search unit 433 may set candidate groups in eight directions based on the position C 303. Here, the marine substation position alternative search unit 433 may set a candidate group as a search distance at the minimum search, and repeat the search. The marine substation location alternative search unit 433 may search again by adjusting the search distance according to the search result.

해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)는 더 나은 위치를 탐색하기 위해 탐색 간격을 줄여서, 최소 탐색 거리까지 탐색을 수행했음에도 더 나은 위치를 발견할 수 없으면, 탐색 과정을 종료하고, 해당 위치를 해상 변전소의 최적 위치로 판단할 수 있다.The marine substation location alternative search unit 433 narrows the search interval to search for a better location, and if the search is possible to find a better location even though the search is performed up to the minimum search distance, the marine substation location ends. It can be determined as the optimal position of.

상술한 해상 변전소 위치 대안 탐색은 후술할 내부 그리드 설계 대안 생성 및 평가 과정과 동시에 수행될 수 있다. 그래서, 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 후술할 내부 그리드 설계를 상술한 해상 변전소 위치에 대한 후보군들에 대해 각각 내부 그리드를 설계하고 평가하여, 최종 대안을 선정할 수 있다. 이하, 다시 설명하기로 한다.The above-described marine substation location alternative search may be performed simultaneously with the process of generating and evaluating the internal grid design alternative described later. Thus, the offshore wind farm design apparatus 400, 500 may select the final alternative by designing and evaluating the inner grid for each of the candidate groups for the offshore substation location described above for the inner grid design to be described later. Hereinafter, it will be described again.

다시 도 4를 참조한다.Reference is again made to FIG. 4.

도 4를 참조하면, 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 해상 변전소 위치 대안 탐색부(433)가 설정한 각 위치 후보군에 대해, 내부 그리드 설계 대안을 생성할 수 있다(S130).Referring to FIG. 4, the offshore wind farm design devices 400 and 500 may generate an internal grid design alternative for each position candidate group set by the offshore substation location alternative search unit 433 (S130).

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 복수의 풍력 터빈들을 입력된 피더(feeder)의 개수만큼의 그룹으로 분류할 수 있는 경우들을 탐색할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 분류된 풍력 터빈들에 대해, 각 피더 내에 있는 풍력 터빈끼리 케이블 길이가 최소가 되도록 연결하고, 연결된 케이블 선로를 통해 흐를 수 있는 조류량을 계산하여, 계산된 조류량에 적합한 케이블을 선정할 수 있다.In detail, the internal grid design alternative generation unit 421 may search for cases in which the plurality of wind turbines may be classified into groups as many as the number of input feeders. And the internal grid design alternative generation unit 421 connects the wind turbines in each feeder to the minimum cable length for the classified wind turbines, calculates the amount of tidal current that can flow through the connected cable line, Cables suitable for the current flow rate can be selected.

이에 대해 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.This will be described in detail with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내부 그리드 설계 동작에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an internal grid design operation according to various embodiments of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 해상 변전소의 위치 및 복수의 풍력 터빈의 위치에 대한 정보를 획득하고, K-클러스터링 방법(K-clustering method)을 적용하여, 복수의 풍력 터빈을 입력된 피더(feeder)의 개수(k)만큼의 그룹으로 분류할 수 있다. 그리고 분류된 그룹은 풍력 터빈 분류에 대한 다양한 경우를 생성하는데 초기 상태로 고려될 수 있다.Referring to FIG. 6, the internal grid design alternative generation unit 421 obtains information on the position of the marine substation and the positions of the plurality of wind turbines, and applies a K-clustering method to the plurality of grids. The wind turbines may be classified into groups as many as k of input feeders. The classified groups can then be considered initial in generating various cases for wind turbine classification.

여기서 K-클러스터링 방법은 아래 식으로 표현할 수 있다.Here, the K-clustering method can be expressed by the following equation.

Figure 112017098952858-pat00001
Figure 112017098952858-pat00001

위 식에서, FDi는 i번째 피더에 속해 있는 풍력터빈들을 포함하는 집합이고, k는 피더의 개수, θj는 해상 변전소의 우측을 기준으로 산정된 j번째 풍력 터빈의 각도,

Figure 112017098952858-pat00002
는 i번째 피더에 속하는 풍력 터빈들의 각도의 평균값을 의미한다.In the above equation, FD i is a set including wind turbines belonging to the i-th feeder, k is the number of feeders, θ j is the angle of the j-th wind turbine calculated from the right side of the offshore substation,
Figure 112017098952858-pat00002
Denotes an average value of angles of the wind turbines belonging to the i-th feeder.

일 실시예를 도 7을 참조하여 설명한다.An embodiment will be described with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 그룹의 분류된 풍력 터빈에 대한 예시도이다.7 is an exemplary diagram of a plurality of groups of wind turbines classified according to various embodiments of the present invention.

도 7을 참조하면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더의 개수가 3개이고, 각 피더의 풍력 터빈의 개수가 4개인 조건에서, 제1 풍력 터빈(WT 1) 내지 제12 풍력 터빈(WT 12)의 12개의 풍력 터빈을 3개의 그룹으로 분류할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 제1 풍력 터빈(WT 1), 제2 풍력 터빈(WT 2), 제3 풍력 터빈(WT 3) 및 제4 풍력 터빈(WT 4)는 제1 피더로 분류하고, 제5 풍력 터빈(WT 5), 제6 풍력 터빈(WT 6), 제7 풍력 터빈(WT 7) 및 제8 풍력 터빈(WT 8)는 제2 피더로 분류하고, 제9 풍력 터빈(WT 9), 제10 풍력 터빈(WT 10), 제11 풍력 터빈(WT 11) 및 제12 풍력 터빈(WT 12)는 제3 피더로 분류할 수 있다.Referring to FIG. 7, the internal grid design alternative generation unit 421 has three feeders and four wind turbines, and the first wind turbine WT 1 to twelfth wind turbine ( The twelve wind turbines of WT 12 can be classified into three groups. The internal grid design alternative generation unit 421 is the first wind turbine (WT 1), the second wind turbine (WT 2), the third wind turbine (WT 3) and the fourth wind turbine (WT 4) to the first feeder. The fifth wind turbine (WT 5), the sixth wind turbine (WT 6), the seventh wind turbine (WT 7), and the eighth wind turbine (WT 8) are classified as second feeders, and the ninth wind turbine. The WT 9, the tenth wind turbine WT 10, the eleventh wind turbine WT 11, and the twelfth wind turbine WT 12 may be classified as third feeders.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 분류된 풍력 터빈들을 제네틱 알고리즘(genetic algorithm)을 이용하여, 배열 형태를 설계할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may design the sorted wind turbines by using a genetic algorithm.

예를 들면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 아래 표 1에 도시된 바와 같이, 각 피더에 속한 풍력 터빈에 대한 정보 테이블을 생성할 수 있다.For example, the internal grid design alternative generation unit 421 may generate an information table for wind turbines belonging to each feeder, as shown in Table 1 below.

피더의 길이Feeder length 1One 22 33 44 55 66 피더1Feeder 1 1One 22 33 44 00 00 피더2Feeder 2 55 66 77 88 00 00 피더3Feeder 3 99 1010 1111 1212 00 00

위 표 1에서, 피더의 길이는 케이블의 정격 용량과 풍력 터빈에 의해 아래 수식으로 결정되며, 0은 비어져 있는 공간을 의미한다. In Table 1 above, the length of the feeder is determined by the following formula by the rated capacity of the cable and the wind turbine, 0 means empty space.

Figure 112017098952858-pat00003
Figure 112017098952858-pat00003

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 제네틱 알고리즘(genetic algorithm)의 크로스 오버 오퍼레이터(crossover operator)를 적용할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may apply a crossover operator of a genetic algorithm.

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 랜덤하게, 인근의 두 개의 피더를 선정하고, 풍력 터빈 정보 테이블에서, 선정된 두 개의 피더의 원소 중 랜덤하게 하나씩 선정할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 랜덤하게 선정된 두 풍력 터빈의 위치를 바꿀 수 있다.In detail, the internal grid design alternative generation unit 421 may randomly select two nearby feeders and randomly select one of the elements of the two selected feeders from the wind turbine information table. The internal grid design alternative generation unit 421 may change the positions of two randomly selected wind turbines.

예를 들면, 아래 표 2를 참조하면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더 1과 피더 2를 선정하고, 피더별 풍력 터빈 정보 테이블에서 각각 (1,4)와 (2,2)에 해당하는 원소, 4번 풍력 터빈과 6번 풍력 터빈을 선정할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 선정된 4번 풍력 터빈과 6번 풍력 터빈의 위치를 서로 바꿀 수 있다. 이에 따라, 피더 1에서는 1, 2, 3, 6번 풍력 터빈들이 속하고, 피더 2에는 4, 5, 7, 8번 풍력 터빈들이 속하는 경우가 생성될 수 있다.For example, referring to Table 2 below, the internal grid design alternative generation unit 421 selects feeder 1 and feeder 2, and in (1,4) and (2,2), respectively, in the feeder wind turbine information table. The corresponding element, wind turbine 4 and wind turbine 6 can be selected. In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may swap positions of the selected wind turbine 4 and wind turbine 6. Accordingly, wind turbines 1, 2, 3, and 6 belong to the feeder 1, and wind turbines 4, 5, 7, and 8 belong to the feeder 2.

피더의 길이Feeder length 1One 22 33 44 55 66 피더1Feeder 1 1One 22 33 4→64 → 6 00 00 피더2Feeder 2 55 6→46 → 4 77 88 00 00 피더3Feeder 3 99 1010 1111 1212 00 00

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 제네틱 알고리즘(genetic algorithm)의 변형 오퍼레이터(mutation operation)를 적용할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may apply a mutation operation of the genetic algorithm.

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 랜덤하게, 인근의 두 개의 피더를 선정하고, 풍력 터빈 정보 테이블에서, 선정된 두 개의 피더 중 먼저 선정된 피더의 원소 중 하나를 랜덤하게 선정할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 랜덤하게 선정된 풍력 터빈을, 추후에 선정된 피더의 빈 공간에 삽입할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 추후에 선정된 피더에 빈 공간이 없으면, 변형 오퍼레이터 동작을 종료할 수 있다.Specifically, the internal grid design alternative generation unit 421 randomly selects two adjacent feeders, and randomly selects one of the elements of the first selected feeder among the two selected feeders in the wind turbine information table. Can be. In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may insert the randomly selected wind turbine later into the empty space of the selected feeder. The internal grid design alternative generation unit 421 may terminate the deformation operator operation when there is no empty space in the selected feeder later.

표 3을 참조하여, 일 실시예를 설명한다.Referring to Table 3, one embodiment will be described.

아래 표 3을 참조하면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더 2와 피더 3을 선정할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 풍력 터빈 정보 테이블에서, 선정된 피더 2와 피더 3 중 먼저 선정된 피더 3에 해당하는 원소 중 (3,1)에 해당하는 9번 풍력 터빈을 선정할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더 2의 빈 공간에 9를 입력할 수 있다.Referring to Table 3 below, the internal grid design alternative generation unit 421 may select the feeder 2 and the feeder 3. The internal grid design alternative generation unit 421 may select the 9th wind turbine corresponding to (3,1) among the elements corresponding to the first feeder 3 selected from the selected feeder 2 and the feeder 3 from the wind turbine information table. have. In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may input 9 into the empty space of the feeder 2.

피더의 길이Feeder length 1One 22 33 44 55 66 피더1Feeder 1 1One 22 33 44 00 00 피더2Feeder 2 55 66 77 88 0→90 → 9 00 피더3Feeder 3 99 1010 1111 1212 00 00

이와 같이, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 K-클러스터링 기법을 적용하여 얻은 풍력 터빈 분류 결과를 기반으로, 제네틱 알고리즘을 적용할 수 있고, 풍력 터빈의 분류에 대한 다양한 경우를 생성할 수 있다.As such, the internal grid design alternative generation unit 421 may apply the genetic algorithm based on the wind turbine classification result obtained by applying the K-clustering technique, and may generate various cases for the classification of the wind turbine. .

다시 도 6을 참조한다.Reference is again made to FIG. 6.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 분류된 풍력 터빈에 대해, 피더 내의 풍력 터빈들을 최소 케이블 길이로 연결할 수 있다(S133).The internal grid design alternative generation unit 421 may connect the wind turbines in the feeder with the minimum cable length with respect to the classified wind turbines (S133).

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 아래 수식을 이용하여, 케이블 선로의 길이가 최소가 되도록 풍력 터빈들을 연결할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may connect the wind turbines so that the length of the cable line is minimized by using the following equation.

Figure 112017098952858-pat00004
Figure 112017098952858-pat00004

여기서, Lij는 k번째 피더에 속해있는 i번, j번 풍력 터빈 사이의 거리를 의미한다.Here, L ij means the distance between wind turbines i, j belonging to the k-th feeder.

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 k번 피더 내에서 해상 변전소(100)와 가장 가까이 위치한 풍력 터빈을 해상 변전소(100)와 연결할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 k번 피더 내에 남아있는 풍력 터빈 중 이미 연결된 풍력 터빈들과 가장 가까운 거리를 갖는 풍력 터빈을 탐색하고, 탐색된 두 풍력 터빈을 서로 연결할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 k번 피더 내에 남아있는 풍력 터빈이 없을 때까지, 풍력 터빈 탐색과 연결을 반복할 수 있다. 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 모든 피더에 대해 상술한 과정을 반복 수행할 수 있다. 이와 같은 과정을 최소 스패닝 트리(minimum spanning tree)라고 할 수 있다.Specifically, the internal grid design alternative generation unit 421 may connect the wind turbine located nearest to the marine substation 100 in the k-feeder with the marine substation 100. The internal grid design alternative generation unit 421 may search for the wind turbine having the closest distance to the already connected wind turbines among the wind turbines remaining in the k feeder, and connect the two found wind turbines to each other. And the internal grid design alternative generation unit 421 may repeat the wind turbine search and connection until there are no wind turbines remaining in feeder k. The internal grid design alternative generation unit 421 may repeat the above-described process for all feeders. This process may be referred to as a minimum spanning tree.

도 8을 참조하여 구체적인 연결 사례를 설명한다.A detailed connection example will be described with reference to FIG. 8.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈 연결에 대한 예시도이다.8 is an exemplary view of a wind turbine connection according to various embodiments of the present invention.

도 8(a)를 참조하면, 상술한 표 2에서 나타낸 풍력 터빈 분류 결과에 대해, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)가 상술한 최소 스패닝 트리를 적용하여, 풍력 터빈 및 해상 변전소(100)를 연결한 결과를 확인할 수 있다. 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더 1, 피더 2 및 피더 3 각각에서, 풍력 터빈들을 케이블로 연결한 결과를 확인할 수 있다. 이는 아래 표 4로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 8 (a), with respect to the wind turbine classification result shown in Table 2, the internal grid design alternative generation unit 421 applies the above-described minimum spanning tree to apply the wind turbine and offshore substation 100. You can check the result of the connection. As shown in FIG. 8 (a), the internal grid design alternative generation unit 421 may check the results of connecting the wind turbines by cables in the feeders 1, 2, and 3, respectively. This can be shown in Table 4 below.

피더1Feeder 1 피더2Feeder 2 피더3Feeder 3 00 44 00 88 00 1212 44 33 88 77 1212 1111 22 33 77 66 1111 1010 1One 33 66 55 1010 99

도 8(b)를 참조하면, 상술한 표 3에서 나타낸 풍력 터빈 분류 결과에 대해, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)가 상술한 최소 스패닝 트리를 적용하여, 풍력 터빈 및 해상 변전소(100)를 연결한 결과를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 (b), with respect to the wind turbine classification result shown in Table 3, the internal grid design alternative generation unit 421 applies the above-described minimum spanning tree to apply the wind turbine and offshore substation 100. You can check the result of the connection.

도 6을 다시 참조한다.Reference is again made to FIG. 6.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 풍력 터빈 사이의 연결되는 케이블의 케이블 종류를 선정할 수 있다(S135).The internal grid design alternative generation unit 421 may select a cable type of a cable connected between the wind turbines (S135).

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 두 개의 풍력 터빈 사이 또는 풍력 터빈과 해상 변전소(100) 사이의 연결을 위한 케이블을 선정하기 위해, 케이블을 통해 흐르는 최대 유효전력량을 계산할 수 있다. In detail, the internal grid design alternative generation unit 421 may calculate the maximum amount of effective power flowing through the cable in order to select a cable for connection between two wind turbines or between the wind turbine and the marine substation 100.

이에 대해 도 9를 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 9.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 케이블의 최대 유효전력량 계산을 위한 실시예를 나타낸다.9 illustrates an embodiment for calculating a maximum effective power amount of a cable according to various embodiments of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 도 9에 도시된 것 같은 피더 내 풍력 터빈의 연결 관계를 나타내는 순서쌍을 아래 표 5와 같이 나타낼 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 표 5에 도시된 것과 같은 순서쌍을 기초로, 유효 전력 흐름의 방향 및 케이블을 통해 흐르는 최대 유효 전력량을 계산할 수 있다. Referring to FIG. 9, the internal grid design alternative generation unit 421 may represent a sequence pair indicating a connection relationship of the wind turbine in the feeder as shown in FIG. 9 as shown in Table 5 below. The internal grid design alternative generation unit 421 may calculate the direction of the effective power flow and the maximum amount of effective power flowing through the cable, based on the ordered pair as shown in Table 5.

Figure 112017098952858-pat00005
i
Figure 112017098952858-pat00005
i j
Figure 112017098952858-pat00006
j
Figure 112017098952858-pat00006
0 (해상변전소)0 (Marine Substation) 1One 1One 22 22 33 22 55 33 44 55 66

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 피더 내 서로 연결되는 풍력 터빈 및 해상 변전소의 순서쌍을 나타내는 순서쌍에서, 한번만 나타나는 숫자를 포함하는 순서쌍을 선택할 수 있다. Specifically, the internal grid design alternative generation unit 421 may select an ordered pair including a number appearing only once from an ordered pair representing an ordered pair of a wind turbine and a marine substation connected to each other in the feeder.

예를 들면, (i, j)1=(3, 4), (5, 6) 일 수 있고, 윗 첨자는 순서쌍을 선택하는 회차를 의미한다.For example, (i, j) 1 = (3, 4), (5, 6), and the superscript means a turn to select an ordered pair.

그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 한번만 나타나는 숫자의 풍력 터빈은 "From WT"로 정의하고, 나머지 숫자의 풍력 터빈은 "To WT"로 정의하여, 유효 전력의 흐름 방향을 정의할 수 있다.In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may define a wind turbine of a number that appears only once as “From WT” and a remaining number of wind turbines as “To WT” to define a flow direction of active power. .

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 아래 표 6과 같은 최대 유효 전력 흐름(MPF, Maximum Power Flow) 매트릭스 내 해당하는 위치에 '1'(케이블을 통해 생산된 전력을 보내는 누적 풍력 터빈의 개수)을 입력할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 is a '1' (the number of cumulative wind turbines that send the generated power through the cable) to the corresponding position in the Maximum Power Flow (MPF) matrix as shown in Table 6 below. Can be entered.

(a)+(b)(a) + (b) OS/SOS / S "To WT""To WT" 00 1One 22 33 44 55 66 OS/SOS / S 00 "From WT""From WT" 1One 22 33 44 1One 55 66 1One

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 숫자를 입력한 후, 입력된 숫자쌍을 고려 대상에서 제외하고, 위 표 6에서 해당 순서쌍을 삭제할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may delete the corresponding order pair from Table 6 after inputting the number, excluding the input number pair from consideration.

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 남아있는 순서쌍 중 한번만 나타나는 풍력 터빈 번호를 가지는 순서쌍을 선택할 수 있다. 예를 들면, (i, j)1=(2, 3), (2, 5)일 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may select an ordered pair having a wind turbine number appearing only once of the remaining ordered pairs. For example, it may be (i, j) 1 = (2, 3), (2, 5).

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 아래 표 7과 같이 MPF 매트릭스에 아래 수식에 따른, 해당 케이블을 통해 전력을 전달하게 되는 풍력 터빈의 누적 개수를 입력할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may input the cumulative number of wind turbines that deliver power through the cable according to the following equation in the MPF matrix as shown in Table 7 below.

Figure 112017098952858-pat00007
Figure 112017098952858-pat00007

여기서 MPF(i,j)iter는 iter번째 풍력 터빈 순서쌍의 선택 과정에서 MPF 매트릭스의 (i,j) 위치에 있는 원소를 의미하고, i번째 풍력 터빈에서 j번째 풍력 터빈으로의 방향으로 두 터빈 사이의 케이블을 통해 전력을 전달하는 풍력 터빈의 누적 개수를 의미한다.Where MPF (i, j) iter refers to the element at position (i, j) of the MPF matrix during the selection of the iter th wind turbine sequence pair, between the two turbines in the direction from the i th wind turbine to the j th wind turbine The cumulative number of wind turbines that deliver power through the cable.

(a)+(b)(a) + (b) OS/SOS / S "To WT""To WT" 00 1One 22 33 44 55 66 OS/SOS / S 00 "From WT""From WT" 1One 22 33 1+11 + 1 44 1One 55 1+11 + 1 66 1One

그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 남아있는 순서쌍이 모두 없어질 때까지 상술한 과정을 반복 수행할 수 있다. 이에 따른 MPF 매트릭스의 최종 결과는 아래 표 8과 같다.In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may repeat the above-described process until all remaining order pairs disappear. The final result of the MPF matrix is shown in Table 8 below.

(a)+(b)(a) + (b) OS/SOS / S "To WT""To WT" 00 1One 22 33 44 55 66 OS/SOS / S 00 "From WT""From WT" 1One 66 22 55 33 22 44 1One 55 22 66 1One

내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 MPF 매트릭스 결과에 풍력 터빈의 정격용량을 곱하여, 각 케이블에 흐르는 최대 유효 전력을 산정할 수 있다. 그리고 내부 그리드 설계 대안 생성부(421)는 최대 유효 전력을 충족시킬 수 있는 케이블 종류를 결정할 수 있다.The internal grid design alternative generation unit 421 may calculate the maximum active power flowing through each cable by multiplying the MPF matrix result by the wind turbine's rated capacity. In addition, the internal grid design alternative generation unit 421 may determine a cable type that can satisfy the maximum active power.

다시 도 4를 참조한다.Reference is again made to FIG. 4.

해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 생성된 내부 그리드를 평가할 수 있다(S140).The offshore wind farm design devices 400 and 500 may evaluate the generated internal grid (S140).

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 생성된 내부 그리드를 평가할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the generated internal grid.

구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 생성된 내부 그리드의 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다. 예를 들면, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 경제성 평가요소로써 케이블 설치비용, 전력손실비용을 평가하고, 신뢰도 평가요소로써 공급지장비용을 산정할 수 있다.In detail, the internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the economics and reliability of the generated internal grid. For example, the internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the cable installation cost and the power loss cost as an economic evaluation factor, and calculate the use of the supply site equipment as the reliability evaluation factor.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 내부 그리드 내 케이블 설치 비용(CCIG)을 아래 수식을 통해 계산할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the cable installation cost CC IG in the internal grid through the following equation.

Figure 112017098952858-pat00008
Figure 112017098952858-pat00008

여기서 Lij는 케이블 선로의 길이, CTij는 ij구간 사이에 선정된 케이블 선종의 단위 길이당 설치비용 단가를 의미한다.Where L ij is the length of the cable line and CT ij is the installation cost per unit length of the cable type selected between the ij sections.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 연간 케이블 당 전력 손실량(PLij) 및 전체 전력 손실 비용(PLCIG)는 아래의 가정을 고려하여 산정할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the annual power loss amount PL ij per cable and the total power loss cost PLC IG in consideration of the following assumptions.

-케이블 고장은 고려하지 않고, 풍력 터빈의 가용상태(정상 동작, 고장)만을 고려한다.-Cable failures are not taken into account, only the available state of the wind turbine (normal operation, failure).

-모든 케이블의 전압은 정격전압으로 가정한다.-All cable voltages are assumed to be rated.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 ij구간에 흐르는 전류(I2 ij(nf))를 아래 식을 통해 계산할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the current I 2 ij (n f ) flowing in the ij section through the following equation.

Figure 112017098952858-pat00009
Figure 112017098952858-pat00009

여기서 nij는 ij구간의 케이블에 누적된 풍력 터빈의 개수이고, nf는 nij중 고장 상태에 있는 풍력 터빈의 개수이다. 그리고 VIG는 내부 그리드 내 케이블의 정격 전압, pf는 역률, PR은 풍력 터빈의 정격 출력, A는 풍력 터빈의 가용률, U는 풍력 터빈의 비가용률을 의미한다.Where n ij is the number of wind turbines accumulated in the cable of section ij, and n f is the number of wind turbines in a fault state among n ij . And V IG is the rated voltage of the cable in the internal grid, pf is the power factor, P R is the rated output of the wind turbine, A is the availability of the wind turbine, and U is the availability of the wind turbine.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 위에서 산정한 전류를 이용하여, 풍력 터빈의 고장을 고려한 ij구간의 케이블에서의 전력 손실을 계산할 수 있다. 구체적으로, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 아래의 식을 이용하여 전력 손실(PLij)를 계산할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the power loss in the cable of the ij section considering the failure of the wind turbine using the current calculated above. Specifically, the internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the power loss PL ij by using the following equation.

Figure 112017098952858-pat00010
Figure 112017098952858-pat00010

여기서 Rij는 ij구간에 적용된 케이블 선로의 단위 길이당 저항이고, δ는 손실 하중 계수(Loss Load Factor)이고, T는 8760시간을 의미한다.Where R ij is the resistance per unit length of the cable line applied to section ij, δ is the Loss Load Factor, and T is 8760 hours.

연간 전력 손실은 모든 케이블에서의 전력 손실의 합으로 산정되므로, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 아래의 수식을 기초로 연간 전력 손실 비용(PLCIG)를 계산할 수 있다. Since the annual power loss is calculated as the sum of the power losses in all cables, the internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the annual power loss cost PLC IG based on the following equation.

Figure 112017098952858-pat00011
Figure 112017098952858-pat00011

여기서 π는 풍력 발전 단지에서 생산된 전력의 판매 단가이다.Where π is the selling price of the electricity produced at the wind farm.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 내부 그리드에 대한 신뢰도 평가를, 케이블 및 풍력 터빈의 고장에 의해 육지 계통으로 전송되지 못하는 전력량인 공급지장전력량과 공급지장비용을 산정하여 평가할 수 있다. The internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the reliability evaluation of the internal grid by estimating the supply disturbance power and the supply site equipment, which is the amount of power not transmitted to the land system due to the failure of the cable and the wind turbine.

구체적으로, 풍력 터빈에 고장이 발생하면 해당 풍력 터빈의 출력만큼 공급지장전력이 발생한다. 하지만, ij구간의 케이블에서 고장이 발생하면, 케이블을 통해 전력을 전송하는 모든 풍력 터빈의 출력만큼 공급지장전력이 발생한다. 이에 대해 도 10을 참조하여 설명한다.Specifically, when a failure occurs in the wind turbine, supply disturbance power is generated as much as the output of the wind turbine. However, if a failure occurs in the cable of the ij section, supply disturbance power is generated as much as the output of all the wind turbines transmitting power through the cable. This will be described with reference to FIG. 10.

도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈 사이의 케이블 고장에 대한 예시도이다.10 is an exemplary view of a cable failure between the wind turbine according to various embodiments of the present invention.

예를 들면 도 10에 도시된 바와 같이, 제3 풍력 터빈(WT3)과 제4 풍력 터빈(WT4) 사이의 케이블에서 고장이 발생하면, 제1 풍력 터빈(WT1), 제2 풍력 터빈(WT2), 제3 풍력 터빈(WT3)(n34=3) 중 가용한 풍력 터빈의 개수(n32-nf, (단, nf≤3))만큼의 풍력 터빈의 출력이 공급지장전력이 된다. For example, as shown in FIG. 10, when a failure occurs in the cable between the third wind turbine WT3 and the fourth wind turbine WT4, the first wind turbine WT1 and the second wind turbine WT2 are damaged. a third wind turbine (WT3) (n 34 = 3 ) , the output of the wind turbine in a wind turbine as many as the number of available (n 32 -n f, (stage, n ≤3 f)) of the electric power is supplied hindrance.

케이블 고장은 빈도가 풍력터빈의 고장에 비하여 매우 낮기 때문에, 케이블에 대하여 단일 고장만을, 풍력 터빈에 대하여는 복수의 고장이 발생하는 것으로 가정할 수 있다. 또한, 케이블과 풍력터빈의 고장은 서로 독립적이기 때문에, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 아래의 수식과 같이, 두 유형의 고장으로 인해 전력을 전송하지 못하는 풍력터빈의 순 개수, nNU를 표현할 수 있다.Since cable failures are very low compared to failures of wind turbines, it can be assumed that only a single failure occurs for the cable and a plurality of failures occur for the wind turbine. In addition, since the failure of the cable and the wind turbine are independent of each other, the internal grid design alternative evaluation unit 423 calculates the net number of wind turbines, n NU, which cannot be transmitted due to the two types of failures as shown in the following equation. I can express it.

Figure 112017098952858-pat00012
Figure 112017098952858-pat00012

여기서 NWT는 해상풍력발전단지 내 전체 풍력 터빈의 개수를 의미한다.Where N WT is the total number of wind turbines in offshore wind farms.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 ij구간의 케이블에서 고장이 발생하고, nf기의 풍력 터빈이 고장 상태에 있을 때, 전력을 전송하지 못하는 풍력 터빈의 순 개수가 nNU인 확률을 아래와 같은 수식으로 표현할 수 있다. The internal grid design alternative evaluator 423 determines the probability that the net number of wind turbines that cannot transmit power is n NU when a failure occurs in the cable of section ij, and when the n f wind turbines are in a broken state. The same formula can be used.

Figure 112017098952858-pat00013
Figure 112017098952858-pat00013

여기서 r은 케이블 고장 시 평균 수리 기간이고, λ는 케이블의 단위 길이당 고장률을 의미한다.Where r is the average length of repair in the event of a cable failure and λ is the failure rate per unit length of the cable.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 아래 수식을 이용하여, 연간 공급지장전력량(EENU, Expected Energy Not Utilized)를 계산할 수 있다.The internal grid design alternative evaluator 423 may calculate an annually supplied energy consumption (EENU) using the following equation.

Figure 112017098952858-pat00014
Figure 112017098952858-pat00014

여기서 EE는 개별 풍력 터빈의 기대 출력을 의미한다.Where EE is the expected output of an individual wind turbine.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 풍력 터빈의 출력 특성 곡선과 풍속의 확률 분포를 나타낸다.11 illustrates a probability distribution of an output characteristic curve and a wind speed of a wind turbine according to various embodiments of the present disclosure.

개별 풍력 터빈의 기대 출력은 도 11에 도시된 것과 같이, 풍력 터빈의 출력 특성 곡선과 풍속의 확률 분포를 이용하여, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)가 아래 수식을 의해 계산할 수 있다.As shown in FIG. 11, the expected output of the individual wind turbine may be calculated by the internal grid design alternative evaluator 423 using the following equation, using the output characteristic curve of the wind turbine and the probability distribution of the wind speed.

Figure 112017098952858-pat00015
Figure 112017098952858-pat00015

여기서 모든 풍력 터빈의 기대 출력은 동일한 것으로 가정할 수 있다.It can be assumed here that the expected output of all wind turbines is the same.

내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 연간 공급 지장 비용(RCIG)를 아래 수식으로 계산할 수 있다. The internal grid design alternative evaluation unit 423 may calculate the annual supply disruption cost RC IG by the following formula.

Figure 112017098952858-pat00016
Figure 112017098952858-pat00016

내부 그리드 내 케이블 선로의 배치 문제에서 케이블 설치비용은 초기에만 발생하지만, 연간 전력손실비용 및 공급지장비용은 매년 발생하는 비용이다Cable installation costs are only incurred in the early stages of cable line layout in the internal grid, but annual power loss costs and supply site equipment costs are incurred annually.

따라서, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 연간 전력손실비용 및 공급지장비용을 순 현재 가치화하여, 아래의 수식과 같이 내부 그리드를 위한 최종 투자 비용(CCIG)을 계산할 수 있다.Accordingly, the internal grid design alternative evaluator 423 may calculate the final investment cost (CC IG ) for the internal grid by the net present value of annual power loss cost and supply site equipment.

여기서 lt는 해상풍력발전단지의 기대 수명이고, ir은 순 현재가치 산정을 위한 할인율을 의미한다.Where lt is the life expectancy of the offshore wind farm and ir is the discount rate for calculating the net present value.

이와 같은 과정을 통해, 내부 그리드 설계 대안 평가부(423)는 생성된 내부 그리드의 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다.Through this process, the internal grid design alternative evaluator 423 may evaluate the economics and reliability of the generated internal grid.

다시 도 4를 참조한다.Reference is again made to FIG. 4.

해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 생성된 외부 그리드를 평가할 수 있다(S150).Offshore wind farm design device (400, 500) can evaluate the generated external grid (S150).

외부 그리드 평가부(431)는 생성된 외부 그리드를 평가할 수 있다.The external grid evaluator 431 may evaluate the generated external grid.

구체적으로, 외부 그리드 평가부(431)는 외부 그리드 내 케이블 구성에 따른 경제성 및 신뢰도 평가를 수행할 수 있다.In detail, the external grid evaluation unit 431 may perform economic and reliability evaluation according to the cable configuration in the external grid.

외부 그리드 평가부(431)는 아래의 수식을 이용하여, 외부 그리드 내 케이블 설치 비용을 계산할 수 있다.The external grid evaluator 431 may calculate the cable installation cost in the external grid by using the following equation.

Figure 112017098952858-pat00017
Figure 112017098952858-pat00017

여기서 nEG는 외부 그리드 내 케이블 회선 수이고, LEG는 외부 그리드 내 케이블의 길이이고, CTEG는 외부 그리드 내 사용된 케이블 선종에 따른 단위 길이 당 설치 비용이다.Where n EG is the number of cable lines in the outer grid, L EG is the length of the cable in the outer grid, and CT EG is the installation cost per unit length depending on the cable type used in the outer grid.

외부 그리드 평가부(431)는 아래의 수식을 이용하여, 외부 그리드 내 케이블에서의 전력 손실 비용을 계산할 수 있다. 이는 내부 그리드의 경우와 유사할 수 있다.The external grid evaluator 431 may calculate the power loss cost of the cable in the external grid by using the following equation. This may be similar to the case of the inner grid.

Figure 112017098952858-pat00018
Figure 112017098952858-pat00018

여기서 REG는 케이블 선종에 따른 단위 길이 당 저항이고, VEG는 외부 그리드의 정격 전압을 의미한다.Where R EG is the resistance per unit length according to cable type and V EG is the rated voltage of the outer grid.

외부 그리드 평가부(431)는 아래의 두 가지 상황을 고려하여, 외부 그리드 내 케이블 고장에 대한 공급지장전력을 계산할 수 있다.The external grid evaluator 431 may calculate supply disturbance power for cable failure in the external grid in consideration of the following two situations.

- 외부 그리드 내 가용한 케이블이 가용한 풍력터빈들의 출력을 감당할 수 있는 경우-The cables available in the external grid can withstand the output of the available wind turbines

- 외부 그리드 내 가용한 케이블이 가용한 풍력터빈들의 출력을 감당할 수 없는 경우-The cables available in the external grid cannot afford the output of the available wind turbines.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈의 감축된 출력 특성 곡선을 나타낸다.12 shows reduced output characteristic curves of a wind turbine according to an embodiment of the invention.

먼저, 위 두 가지 상황 중 후자의 상황에서, 풍력 터빈들은 가용한 케이블들의 전체 정격 용량 이하의 전력을 전송하기 위하여 풍력 터빈들의 출력을 도 12와 같이 제한한다고 가정할 수 있다. 도 12에서 점선은 풍력 터빈의 출력 특성 곡선이고, 실선은 풍력 터빈들의 출력을 감축해야 하는 경우의 출력 특성 곡선이다.First, in the latter of the above two situations, it can be assumed that the wind turbines limit the output of the wind turbines as shown in FIG. 12 to transmit power below the total rated capacity of the available cables. In FIG. 12, the dotted line is the output characteristic curve of the wind turbine, and the solid line is the output characteristic curve when the output of the wind turbines is to be reduced.

외부 그리드 평가부(431)는 제한된 정격 출력(

Figure 112017098952858-pat00019
)를 아래와 같이, 두 가지 상황에 대해 표현할 수 있다.The external grid evaluation unit 431 has a limited rated output (
Figure 112017098952858-pat00019
) Can be expressed for two situations:

Figure 112017098952858-pat00020
Figure 112017098952858-pat00020

여기서 CBEG는 외부 그리드에 사용된 케이블 선종의 정격 용량을 의미한다.Where CB EG is the rated capacity of the cable type used in the external grid.

그리고 외부 그리드 평가부(431)는 외부 그리드 내 케이블 및 풍력 터빈의 고장에 대한 발생 확률(Pr(nf))을 아래와 같이 계산할 수 있다.In addition, the external grid evaluation unit 431 may calculate the probability of occurrence (Pr (n f )) of the failure of the cable and the wind turbine in the external grid as follows.

Figure 112017098952858-pat00021
Figure 112017098952858-pat00021

외부 그리드 평가부(431)는 외부 그리드의 신뢰도 비용인 공급 지장 비용(RCEG)를 아래 수식으로 계산할 수 있다.The external grid evaluation unit 431 may calculate the supply disruption cost RC EG , which is the reliability cost of the external grid, by the following formula.

Figure 112017098952858-pat00022
Figure 112017098952858-pat00022

여기서

Figure 112017098952858-pat00023
는 제한된 정격 출력을 고려하여, 다시 산정된 풍력 터빈의 기대 출력을 의미하고, 외부 그리드 평가부(431)는 아래 수식으로 이를 계산할 수 있다.here
Figure 112017098952858-pat00023
Denotes the expected output of the wind turbine, which is again calculated in consideration of the limited rated power, and the external grid evaluation unit 431 may calculate this by the following equation.

Figure 112017098952858-pat00024
Figure 112017098952858-pat00024

이와 같은 과정을 통해, 외부 그리드 평가부(421)는 생성된 외부 그리드의 경제성 및 신뢰도를 평가할 수 있다.Through this process, the external grid evaluator 421 may evaluate the economics and reliability of the generated external grid.

다시 도 4를 참조한다.Reference is again made to FIG. 4.

해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 내부 그리드 및 외부 그리드에 대한 평가를 기초로, 최종 대안을 선정할 수 있다(S160).The offshore wind farm design devices 400 and 500 may select a final alternative based on the evaluation of the inner grid and the outer grid (S160).

최종 설계안 선정부(450)는 내부 그리드 설계 대안 평가부(423) 및 외부 그리드 평가부(431) 각각이 수행한 평가를 기초로, 해상풍력발전단지 설계에 대한 최종 대안을 판단할 수 있다. 그리고 이러한 판단은 설계 알고리즘 종료 판단부(460)의 상술한 과정 반복 수행의 종료 여부 판단에 따라 결정될 수 있다.The final design plan selector 450 may determine a final alternative to the offshore wind farm design based on evaluations performed by each of the internal grid design alternative evaluator 423 and the external grid evaluator 431. This determination may be determined according to the determination of whether the design algorithm end determination unit 460 repeats the above-described process.

구체적으로, 상술한 내부 그리드 설계 및 외부 그리드 설계는 동시에 수행될 수 있고, 설계된 내부 그리드 및 외부 그리드 각각에 대한 평가도 동시에 수행될 수 있다. 설계 알고리즘 종료 판단부(460)는 이러한 내부 그리드, 외부 그리드 설계 및 평가에 대해 반복 수행에 따른 종료 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 설계 알고리즘 종료 판단부(460)가 반복 수행에 따른 종료로 판단하기 이전까지, 상술한 과정들이 반복될 수 있고, 최종 설계안 선정부(450)는 반복되는 과정에 따른 결과를 기초로 최종 대안을 판단할 수 있다.Specifically, the above-described inner grid design and outer grid design may be performed at the same time, and evaluation for each of the designed inner grid and outer grid may also be performed at the same time. The design algorithm end determination unit 460 may determine whether the internal grid and the external grid are terminated by repeating the design and evaluation. Therefore, the above-described processes may be repeated until the design algorithm end determination unit 460 determines that the end of the repetition is performed. Can be judged.

최종 설계안 선정부(450)는 내부 그리드 설계에 대한 계산된 비용들과, 외부 그리드 설계에 대해 계산된 비용들을 기초로, 최종 대안을 선정할 수 있다. 예를 들면, 최종 설계안 선정부(450)는 계산된 비용들의 합이 최소가 되는 대안을 최종 대안으로 선정할 수 있다. 일 실시예로, 최종 설계안 선정부(450)는 경제성, 신뢰도 평가 결과인 초기 투자 비용, 전력 손실 비용, 공급 지장 비용의 합이 최소가 되는 해상 변전소의 위치, 내부 그리드 내 케이블 선로 배치 및 외부 그리드 구성에 대한 최적안을 결정할 수 있다. The final design selection unit 450 may select the final alternative based on the calculated costs for the internal grid design and the calculated costs for the external grid design. For example, the final design selection unit 450 may select an alternative in which the sum of the calculated costs is the minimum as the final alternative. In one embodiment, the final design selection unit 450, the location of the offshore substation where the sum of the initial investment cost, power loss cost, supply disruption cost, which is the result of economic and reliability evaluation, cable line arrangement in the internal grid and the external grid The optimal solution for the configuration can be determined.

이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 내부 그리드 및 외부 그리드 각각에 대해 경제성 및 신뢰도를 모두 고려한 종합적인 설계를 수행할 수 있다. 특히, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 해상풍력발전단지 설계 장치(400, 500)는 내부 그리드 설계 시, 내부 그리드 내 케이블 선로 배치 문제와 내부 그리드 내 케이블 선로 배치 문제에 큰 영향을 미치는 해상 변전소의 위치 선정 문제를 반복적인 알고리즘을 통해, 두 가지 문제를 고려한 최적의 설계안을 수립할 수 있다.Accordingly, the offshore wind farm design apparatus 400 or 500 according to various embodiments of the present disclosure may perform a comprehensive design considering both economical efficiency and reliability for each of the inner grid and the outer grid. In particular, the offshore wind farm design apparatus 400, 500 according to various embodiments of the present invention is a marine substation having a great influence on the cable line arrangement problem in the inner grid and the cable line arrangement problem in the inner grid when designing the inner grid; By using an iterative algorithm for the positioning problem, it is possible to establish an optimal design considering two problems.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.As mentioned above, although the technical idea of the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and having ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Many modifications and variations are possible.

10: 해상풍력발전단지
100: 해상 변전소
200: 내부 그리드
300: 외부 그리드
390: 그리드 연결 포인트
400: 해상풍력발전단지 설계 장치
410: 데이터 입력부
420: 내부 그리드 생성 및 평가부
421: 내부 그리드 설계 대안 생성부
423: 내부 그리드 설계 대안 평가부
430: 외부 그리드 생성 및 평가부
431: 외부 그리드 평가부
433: 해상 변전소 위치 대안 탐색부
450: 최종 설계안 선정부
460: 설계 알고리즘 종료 판단부
500: 해상풍력발전단지 설계 장치
510: 프로세서
530: 메모리
550: 입력 모듈
10: Offshore wind farm
100: substation
200: internal grid
300: outer grid
390: grid connection point
400: offshore wind farm design device
410: data input unit
420: internal grid generation and evaluation unit
421: Generation of an internal grid design alternative
423: Internal grid design alternative evaluation unit
430: external grid generation and evaluation unit
431: external grid evaluation unit
433: marine substation location alternative search unit
450: Final design proposal selection unit
460: design algorithm end determination unit
500: offshore wind farm design device
510: processor
530: memory
550: input module

Claims (15)

해상풍력발전단지 설계 방법에 있어서,
상기 해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득하는 단계;
상기 획득된 데이터를 기초로, 현재의 기준 위치로부터 복수의 방면으로 기준 거리만큼 떨어진 위치들을 상기 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군으로 설정하는 단계;
상기 복수의 후보군 별로, 상기 해상풍력발전단지의 복수의 풍력 터빈을 연결하는 적어도 하나의 케이블 종류 및 상기 적어도 하나의 케이블의 연결 형태를 포함하는 내부 그리드를 설계하는 단계; 및
상기 복수의 후보군 별로, 상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
In the offshore wind farm design method,
Acquiring data related to the design of the offshore wind farm;
Setting a plurality of candidate groups for the offshore substation locations of the offshore wind farm in the offshore wind farm based on the obtained data;
Designing, for each of the plurality of candidate groups, an inner grid including at least one cable type connecting the plurality of wind turbines of the offshore wind farm and a connection type of the at least one cable; And
Evaluating each of the candidate groups, each of the designed inner grids and outer grids according to the marine substation location.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 설정하는 단계는
임의의 위치를 상기 해상 변전소의 초기 기준 위치로 선정하는 단계와,
상기 초기 기준 위치에 대해 상기 복수의 방면으로 상기 기준 거리만큼 떨어진 위치들을 상기 복수의 후보군으로 설정하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
The step of setting a plurality of candidate groups for the marine substation location is
Selecting an arbitrary position as an initial reference position of the marine substation;
Setting the plurality of candidate groups to positions spaced apart from the initial reference position by the reference distance in the plurality of directions;
Offshore wind farm design method.
제2항에 있어서,
상기 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군을 설정하는 단계는
상기 복수의 후보군 별 평가 결과를 기초로, 상기 복수의 후보군 중 어느 하나의 위치를 상기 기준 위치로 재선정하는 단계와,
상기 재선정된 기준 위치에 대해 상기 복수의 방면으로 상기 기준 거리만큼 떨어진 위치들을 다시 복수의 후보군으로 설정하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 2,
The step of setting a plurality of candidate groups for the marine substation location is
Reselecting a position of any one of the plurality of candidate groups as the reference position based on the evaluation result for each of the plurality of candidate groups;
Setting the plurality of candidate groups back to the plurality of candidate positions away from the reselected reference position in the plurality of directions;
Offshore wind farm design method.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 기준 거리는 상기 복수의 후보군을 설정하기 위한 설정 과정에 따라 변동되는 거리인
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method according to claim 2 or 3,
The reference distance is a distance that varies according to a setting process for setting the plurality of candidate groups.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 내부 그리드를 설계하는 단계는
상기 복수의 풍력 터빈을 상기 획득된 데이터에 따른 피더(feeder)의 개수의 그룹으로 분류하는 단계와,
상기 분류된 그룹의 상기 복수의 풍력 터빈을, 상기 피더 내에 있는 풍력 터빈끼리 연결하는 케이블의 길이를 계산하는 단계와,
상기 계산된 길이의 케이블을 통해 흐르는 조류량을 계산하는 단계와,
상기 계산된 길이 및 조류량을 기초로, 상기 내부 그리드에 적용될 케이블을 판단하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Designing the inner grid
Classifying the plurality of wind turbines into groups of the number of feeders according to the obtained data;
Calculating a length of a cable connecting the plurality of wind turbines in the classified group to wind turbines in the feeder;
Calculating the amount of algae flowing through the calculated length of cable;
Determining a cable to be applied to the inner grid based on the calculated length and tidal flow amount;
Offshore wind farm design method.
제5항에 있어서,
상기 케이블의 길이를 계산하는 단계는
상기 분류된 그룹 중 하나의 피더 내의 복수의 풍력 터빈 중 상기 해상 변전소와 가장 가까운 거리에 위치하는 풍력 터빈을 상기 해상 변전소와 연결하는 단계와,
상기 하나의 피더 내의 복수의 풍력 터빈 중 이미 연결된 제1 풍력 터빈과 가장 가까운 거리에 위치하는, 연결되지 않은 제2 풍력 터빈을 탐색하는 단계와,
상기 탐색된 제2 풍력 터빈을 상기 제1 풍력 터빈과 연결하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 5,
Calculating the length of the cable
Connecting a wind turbine located closest to the marine substation among a plurality of wind turbines in one of the classified groups, with the marine substation;
Searching for a second unconnected wind turbine located at a closest distance to a first connected wind turbine among the plurality of wind turbines in the one feeder;
Coupling the searched second wind turbine to the first wind turbine.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는
상기 내부 그리드에 포함되는 케이블 선로의 설치 비용, 상기 케이블 선로에서 발생하는 전력 손실 및 상기 전력 손실에 따른 전력 손실 비용을 기초로, 상기 내부 그리드에 대한 경제성 비용을 평가하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location is
Evaluating the economic cost for the inner grid based on the installation cost of the cable line included in the inner grid, the power loss occurring in the cable line and the power loss cost according to the power loss.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는
상기 내부 그리드 내의 상기 복수의 풍력 터빈 중 적어도 하나에 발생할 수 있는 고장에 따른 공급지장전력량 및 상기 공급지장전력량에 따른 공급지장비용을 기초로, 상기 내부 그리드에 대한 신뢰도 비용을 평가하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location is
Evaluating a reliability cost for the inner grid based on the amount of supply disturbances that may occur in at least one of the plurality of wind turbines in the inner grid and the use of supply branch equipment in accordance with the amount of supply disturbance;
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는
상기 외부 그리드에 포함되는 케이블 선로의 설치 비용, 상기 케이블 선로에서 발생하는 전력 손실 및 상기 전력 손실에 따른 전력 손실 비용을 기초로, 상기 외부 그리드에 대한 경제성 비용을 평가하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location is
Evaluating the economic cost for the outer grid based on the installation cost of the cable line included in the outer grid, the power loss occurring in the cable line and the power loss cost according to the power loss.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 설계된 내부 그리드 및 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드 각각을 평가하는 단계는
상기 외부 그리드 내의 가용한 케이블의 전체 정격 용량 및 상기 내부 그리드 내의 가용한 복수의 풍력터빈의 출력을 기초로, 상기 외부 그리드에 대한 신뢰도 비용을 평가하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Evaluating each of the designed inner grid and the outer grid according to the marine substation location is
Evaluating a reliability cost for the outer grid based on the total rated capacity of available cables in the outer grid and the output of the plurality of available wind turbines in the inner grid.
Offshore wind farm design method.
제1항에 있어서,
상기 평가된 내부 그리드 및 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용을 기초로, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 단계를 더 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 1,
Determining a design for the offshore wind farm based on the economic and reliability costs of each of the evaluated inner and outer grids;
Offshore wind farm design method.
제11항에 있어서,
상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 단계는
상기 평가된 상기 내부 그리드 및 상기 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용의 합이 최소인 설계를, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계로 결정하는 단계를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 방법.
The method of claim 11,
Determining a design for the offshore wind farm
Determining a design of the offshore wind farm as the designation of the sum of economic and reliability costs of each of the evaluated inner and outer grids is minimal.
Offshore wind farm design method.
해상풍력발전단지 설계와 관련된 데이터를 획득하는 데이터 입력부;
상기 획득된 데이터를 기초로, 현재의 기준 위치로부터 복수의 방면으로 기준 거리만큼 떨어진 위치들을 상기 해상풍력발전단지의 해상 변전소 위치에 대한 복수의 후보군으로 설정하는 해상 변전소 위치 대안 탐색부;
상기 복수의 후보군 별로, 상기 해상풍력발전단지의 복수의 풍력 터빈을 연결하는 적어도 하나의 케이블 종류 및 상기 적어도 하나의 케이블의 연결 형태를 포함하는 내부 그리드를 설계하는 내부 그리드 설계 대안 생성부;
상기 복수의 후보군 별로 상기 설계된 내부 그리드에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가하는 내부 그리드 설계 대안 평가부; 및
상기 복수의 후보군 별로 상기 해상 변전소 위치에 따른 외부 그리드에 대한 경제성 및 신뢰도를 평가하는 외부 그리드 평가부를 포함하는
해상풍력발전단지 설계 장치.
A data input unit for acquiring data related to offshore wind farm design;
An alternative substation location search unit for setting positions away from a current reference location by a reference distance in a plurality of directions to a plurality of candidate groups for the substation location of the offshore wind farm;
An internal grid design alternative generation unit for designing an inner grid including at least one cable type connecting the plurality of wind turbines of the offshore wind farm and a connection form of the at least one cable for each of the plurality of candidate groups;
An internal grid design alternative evaluator for evaluating the economics and reliability of the designed internal grid for each of the plurality of candidate groups; And
An external grid evaluation unit for evaluating the economics and reliability of the external grid according to the position of the marine substation for each of the plurality of candidate groups.
Offshore wind farm design device.
제13항에 있어서,
상기 내부 그리드 설계 대안 평가부 및 상기 외부 그리드 평가부 각각의 경제성 및 신뢰도 평가 결과를 기초로, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계를 결정하는 최종 설계안 선정부를 더 포함하는
해상풍력발전단지 설계 장치.
The method of claim 13,
And further including a final design plan selection unit for determining a design for the offshore wind farm based on the economic and reliability evaluation results of each of the internal grid design alternative evaluator and the external grid evaluator.
Offshore wind farm design device.
제14항에 있어서,
상기 최종 설계안 선정부는
상기 내부 그리드 및 상기 외부 그리드 각각의 경제성 비용 및 신뢰도 비용의 합이 최소인 설계를, 상기 해상풍력발전단지에 대한 설계로 결정하는
해상풍력발전단지 설계 장치.
The method of claim 14,
The final design proposal selection unit
The design of the offshore wind farm is determined to have a design in which the sum of economic and reliability costs of each of the inner grid and the outer grid is minimal.
Offshore wind farm design device.
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