KR102110102B1 - Optimal arrangement system for internal grid of offshore wind farm - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템에 관한 것으로, 풍력터빈 및 풍력발전단지의 기대출력을 산정하는 기대출력 산정부와, 내부그리드 구성을 위한 적어도 하나 이상의 대안을 선정하는 대안 선정부와, 상기 선정된 대안들에 대하여 각기 경제성을 평가하는 경제성 평가부와, 상기 선정된 대안들에 대하여 각기 신뢰도를 평가하는 신뢰도 평가부와, 상기 경제성 평가를 위하여 전체 투자비용 및 전력손실비용을 각기 산정하고, 상기 신뢰도 평가를 위하여 내부그리드 설비 고장으로 인하여 육지계통에 전달하지 못하는 공급지장 전력량 및 그에 따른 공급지장비용을 각기 산정하는 비용 산정부 및 상기 선정된 대안들 중 상기 비용 산정부를 통해 산정된 비용의 합이 최소가 되는 대안을 내부그리드 구성을 위한 최적의 대안으로 선정하는 최적대안 선정부를 포함한다.The present invention relates to an optimal arrangement system for an offshore wind power generation complex, an expected power calculation unit for estimating expected output of a wind turbine and a wind power generation complex, and an alternative selection unit for selecting at least one alternative for the construction of an internal grid. , Economic evaluation unit for evaluating the economics for each of the selected alternatives, reliability evaluation unit for evaluating the reliability for each of the selected alternatives, and calculating the total investment cost and power loss cost for the economic evaluation respectively In order to evaluate the reliability, the cost of calculating the amount of supply power and the corresponding supply equipment that cannot be delivered to the land system due to the failure of the internal grid facilities, and the cost calculated through the cost calculation among the selected alternatives The alternative with the minimum sum is selected as the best alternative for the internal grid construction. Includes the optimal alternative selection section.
Description
본 발명은 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부그리드의 구성에 따른 경제성 및 신뢰도 평가를 통하여 해상풍력발전단지의 전체 비용을 최소화시키기 위한 최적구성 대안을 선정할 수 있도록 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an optimal arrangement system for an internal grid of an offshore wind power plant, and more specifically, an optimal configuration alternative for minimizing the overall cost of an offshore wind power plant can be selected through economic and reliability evaluation according to the configuration of the internal grid. It is related to the optimal arrangement system for the internal grid of the offshore wind power generation complex.
최근 신재생에너지원으로 각광받고 있는 풍력발전은 설치용량의 대용량화 및 육상에서의 설치위치 부족으로 해상에 설치하고 있는 추세이다. Recently, wind power, which has been spotlighted as a new and renewable energy source, is being installed on the sea due to the large capacity and insufficient installation location on land.
그러나 해상풍력발전은 지리적인 접근의 어려움과 해저케이블과 같은 계통연계 설비 고장으로 인한 전력생산 중단이 발생할 경우 경제적 손실뿐만 아니라, 육지 전력계통 운영에 악영향을 줄 수 있다.However, offshore wind power generation can have a negative impact on the operation of the land power system as well as economic loss when electricity production is interrupted due to geographical access difficulties and failure of grid-connected facilities such as submarine cables.
일반적으로 해상풍력발전단지는 수십 또는 수백 기의 풍력터빈으로 구성되며, 이러한 풍력터빈들은 내부그리드를 통해 해상변전소와 연계되어 생산한 전력을 육지계통으로 전송하게 된다. In general, offshore wind power generation complexes consist of dozens or hundreds of wind turbines, and these wind turbines transmit the power generated in connection with the offshore substation through the internal grid to the land system.
수십 기의 풍력터빈과 해저케이블로 구성되는 내부그리드는 풍력터빈 및 케이블 구성에 따라 해상풍력발전단지 구축비용에 많은 차이점을 보이며, 내부그리드 해저케이블에 고장이 발생할 경우 풍력터빈에서 생산되어 해상변전소로 보내지는 전력이 제약을 받게 되므로 내부그리드 구성방안에 따른 경제성 및 신뢰성을 검토하는 것이 매우 중요하다.The internal grid, which is composed of dozens of wind turbines and submarine cables, shows a lot of differences in the cost of building offshore wind farms depending on the wind turbine and cable configuration, and if the internal grid submarine cable fails, it is produced by the wind turbine and converted into a marine substation It is very important to review the economics and reliability of the internal grid construction method because the power transmitted is limited.
그러나 최근 급증하고 있는 해상풍력발전단지에 대한 경제성 및 신뢰도 평가기술은 미비한 수준이다. 또한, 관련 시장의 높은 진입장벽으로 인하여 관련된 정보 또한 미비한 실정이다.
However, the technology for evaluating the economic feasibility and reliability of offshore wind farms, which has been increasing rapidly, is inadequate. In addition, due to high barriers to entry in related markets, the related information is also insufficient.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 특2003-0036935호(2003.05.09.공개, 풍력 발전 단지)에 개시되어 있다.
The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0036935 (published on May 9, 2003, wind farm).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 내부그리드의 구성에 따른 경제성 및 신뢰도 평가를 통하여 해상풍력발전단지의 전체 비용을 최소화시키기 위한 최적구성 대안을 선정할 수 있도록 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and offshore wind power generation to select an optimal configuration alternative for minimizing the overall cost of offshore wind farms through the economic and reliability evaluation according to the composition of the inner grid. The purpose is only to provide an optimal system for placing the inner grid.
또한 본 발명은 내부그리드 구성 시 고려되어야 하는 요인들을 정의하고, 내부그리드 구성을 위한 요소들을 입력하면 자동으로 해상풍력발전단지의 경제성 및 신뢰도를 평가하여 내부그리드 최적배치를 수행하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention defines factors to be considered when constructing an internal grid, and inputs elements for constructing an internal grid, and automatically evaluates the economic efficiency and reliability of the offshore wind power generation complex to perform the optimal deployment of the internal grid. The purpose is to provide a grid optimal placement system.
또한 본 발명은 내부그리드 구성을 위한 투자비용 및 구성에 따른 전력손실비용의 합으로 경제성을 평가하고, 해저케이블 고장에 의해 해상 변전소로 전달되지 못하는 전력량 및 그에 대한 손실비용(공급지장비용)으로 신뢰도를 평가하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, the present invention evaluates the economic feasibility of the sum of the investment cost for the construction of the internal grid and the power loss cost according to the configuration, and the reliability of the amount of power that cannot be delivered to the offshore substation due to the failure of the submarine cable and the cost of loss (for supply equipment). The purpose is to provide an optimal grid positioning system for offshore wind farms that evaluates
본 발명의 일 측면에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템은, 풍력터빈 및 풍력발전단지의 기대출력을 산정하는 기대출력 산정부; 내부그리드 구성을 위한 적어도 하나 이상의 대안을 선정하는 대안 선정부; 상기 선정된 대안들에 대하여 각기 경제성을 평가하는 경제성 평가부; 상기 선정된 대안들에 대하여 각기 신뢰도를 평가하는 신뢰도 평가부; 상기 경제성 평가를 위하여 전체 투자비용 및 전력손실비용을 각기 산정하고, 상기 신뢰도 평가를 위하여 내부그리드 설비 고장으로 인하여 육지계통에 전달하지 못하는 공급지장 전력량 및 그에 따른 공급지장비용을 각기 산정하는 비용 산정부; 및 상기 선정된 대안들 중 상기 비용 산정부를 통해 산정된 비용의 합이 최소가 되는 대안을 내부그리드 구성을 위한 최적의 대안으로 선정하는 최적대안 선정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. An optimal grid arrangement system for an offshore wind power generation complex according to an aspect of the present invention includes: an expected power calculation unit for estimating expected output of a wind turbine and a wind power generation complex; Alternative selection unit for selecting at least one alternative for the configuration of the internal grid; Economic evaluation unit for evaluating the economics for each of the selected alternatives; A reliability evaluation unit for evaluating the reliability of each of the selected alternatives; In order to evaluate the economics, the total investment cost and the power loss cost are respectively calculated, and for the reliability evaluation, the cost is calculated to calculate the amount of power supplied to the land system that cannot be delivered to the land system due to the failure of the internal grid facilities and the equipment for the supply equipment. ; And among the selected alternatives, an optimal alternative selection unit that selects an alternative in which the sum of costs calculated through the cost calculation is the minimum as an optimal alternative for the construction of an internal grid.
본 발명에 있어서, 상기 대안 선정부는, 상기 풍력발전단지 내부그리드를 구성하기 위한 고려요소로서, 1) 다수 풍력터빈의 위치 및 간격, 2) 내부그리드의 기준전압 및 이에 따른 해저케이블의 선종 또는 정격용량, 3) 피더의 개수, 4) 내부그리드 배치방법 중 적어도 하나 이상을 고려하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the alternative selection unit, as a consideration factor for constructing the internal grid of the wind farm, 1) the location and spacing of a number of wind turbines, 2) the reference voltage of the inner grid and according to the type or rating of the submarine cable Capacity, 3) Number of feeders, 4) At least one of the inner grid arrangement method is considered.
본 발명에 있어서, 상기 풍력터빈 및 전체 풍력발전단지의 기대출력은 출력발전단지의 연간 기대 전력 생산량()으로서, 개별 풍력터빈의 기대출력(), 풍력발전단지 내의 풍력터빈의 총 개수() 및 1년의 총 시간(8760h)의 곱에 의해서 계산되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the expected output of the wind turbine and all the wind farms is the expected annual output of power output ( ), The expected output of an individual wind turbine ( ), The total number of wind turbines in the wind farm ( ) And the total time of one year (8760h).
본 발명에 있어서, 내부그리드 기준전압에 따른 해저케이블의 선종별 정격용량()은, 케이블 선종별 허용전류(), 내부그리드(IG)의 기준전압() 및 내부그리드 역률()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the rated capacity of each submarine cable according to the internal grid reference voltage ( ), Allowable current per cable type ( ), The reference voltage of the internal grid (IG) ( ) And inner grid power factor ( It is characterized in that it is calculated based on the product of).
본 발명에 있어서, 상기 내부그리드에 대한 투자비용은, 해저케이블 선종별 단위 길이당 투자비용(자재비와 공사비용의 합)과 그 사용된 거리의 곱으로 계산되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the investment cost for the inner grid is characterized in that it is calculated as the product of the investment cost per unit length (subtraction of material cost and construction cost) per submarine cable type and the distance used.
본 발명에 있어서, 내부그리드에서의 전체 전력손실은, 모든 케이블 구간의 전력손실의 합에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the total power loss in the inner grid is calculated based on the sum of the power loss in all cable sections.
본 발명에 있어서, 전력손실로 인하여, 육지계통으로 판매하지 못하는 전력에 대한 비용을 나타내는 전력손실비용()은, 케이블에서의 전력손실()과 전력 판매단가()의 곱에 의거하여 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, due to the power loss, the power loss cost, which represents the cost for power that cannot be sold to the land system ( ) Is the power loss in the cable ( ) And electricity sales price ( It is characterized in that it is calculated based on the product of).
본 발명에 있어서, 상기 공급지장 전력량(EEC)은 내부그리드 케이블 고장으로 인하여, 풍력터빈으로부터 해상변전소로 전달되지 못하는 에너지이고, 상기 공급지장비용(EECC)은 상기 공급지장 전력량만큼의 전기에너지를 판매하지 못함으로써 발생하는 손해비용이며, 케이블 고장으로 인하여, 해상변전소로 전달되지 못하는 용량의 비율은 공급지장 비율(ECCR)인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the supply interruption power amount (EEC) is energy that cannot be transferred from a wind turbine to a marine substation due to an internal grid cable failure, and the supply branch equipment (EECC) sells electrical energy equal to the supply interruption power amount. It is a loss cost caused by failure to do so, and the ratio of capacity that cannot be delivered to a marine substation due to a cable failure is characterized by a supply failure ratio (ECCR).
본 발명에 있어서, 상기 공급지장 전력량(EEC)은, 상기 공급지장 비율(ECCR)과 해상풍력발전단지의 연간 기대 전력생산량의 곱으로 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the power supply disturbance (EEC) is characterized in that it is calculated as a product of the annual supply of electricity expected of the offshore wind power generation ratio (ECCR) and offshore wind farms.
본 발명에 있어서, 내부그리드의 전체 공급지장 비율()은, 각 피더의 공급지장 비율의 합으로 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the total supply disruption ratio of the inner grid ( ) Is characterized in that it is calculated as the sum of the supply obstacle ratio of each feeder.
본 발명에 있어서, 내부그리드의 공급지장 전력량()은 출력발전단지의 연간 기대 전력 생산량()과 내부그리드의 공급지장 비율()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the power supply disturbance of the internal grid ( ) Is the expected annual output of electricity output from the output complex ( ) And the rate of supply disruption of the internal grid ( It is characterized in that it is calculated based on the product of).
본 발명에 있어서, 내부그리드의 공급지장 비용()은 내부그리드의 공급지장 전력량()과 판매단가()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the supply cost of the internal grid ( ) Is the amount of power for the supply of the internal grid ( ) And unit price ( It is characterized in that it is calculated based on the product of).
본 발명에 있어서, 상기 최적의 대안은, 투자비용 및 전력손실비용 그리고 공급지장 비용의 합이 최소가 되는 대안으로 선정되는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the optimal alternative is characterized in that it is selected as an alternative that minimizes the sum of investment cost, power loss cost, and supply disruption cost.
본 발명은 내부그리드의 구성에 따른 경제성 및 신뢰도 평가를 통하여 해상풍력발전단지의 전체 비용을 최소화시키기 위한 최적구성 대안을 선정할 수 있도록 함으로써 내부그리드 구성을 위한 투자비용 및 전력손실비용 그리고 공급지장비용의 합이 최소가 되는 대안으로 선정될 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 육지의 대규모 풍력단지에도 적용이 가능하며, 풍력이외에도 다양한 발전원으로 구성된 발전단지의 내부그리드를 구성하는 데에 활용될 수 있도록 한다.
The present invention allows the selection of the optimal configuration alternative to minimize the overall cost of the offshore wind farm through the evaluation of economic and reliability according to the configuration of the internal grid, so that the investment cost and power loss cost for the internal grid configuration and supply equipment So that the sum can be chosen as the alternative with the least amount. In addition, the present invention can be applied to a large-scale wind farm on land, and to be used to construct an internal grid of a power generation complex composed of various power sources in addition to wind power.
도 1은 전형적인 내부그리드의 배치방식을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 일반적인 풍력터빈의 출력특성을 그래프로 보인 예시도.
도 5는 내부그리드 케이블 선로의 정의를 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 적용을 위한 해저케이블의 동작상태 모델을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 고리형(Ring) 내부그리드의 구조를 보인 예시도.
도 8은 제한된 풍력터빈의 출력특성을 그래프로 보인 예시도.1 is an exemplary view for explaining a typical inner grid arrangement method.
Figure 2 is an exemplary view showing a schematic configuration of the optimal arrangement system for the offshore wind power generation complex according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart for explaining the optimal arrangement method of the internal grid in offshore wind power generation complex in FIG.
Figure 4 is an exemplary view showing a graph of the output characteristics of a typical wind turbine.
Figure 5 is an exemplary view shown to explain the definition of the inner grid cable line.
6 is an exemplary view for explaining the operating state model of the submarine cable for application of the present invention.
7 is an exemplary view showing the structure of a ring (Ring) inner grid.
Figure 8 is an exemplary view showing a graph of the output characteristics of the limited wind turbine.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템 및 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the optimal arrangement system and method for the internal grid offshore wind power generation according to the present invention.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명에서 전력계통 신뢰도 평가기술이란, 불시의 전력설비 고장이 발생하였을 때 수용가에 전기에너지를 공급하는 능력의 정도를 평가하는 기술이다.In the present invention, the power system reliability evaluation technology is a technology for evaluating the degree of the ability to supply electrical energy to a consumer when an unexpected power facility failure occurs.
통상적으로 전력계통은 신뢰도 및 안정도 해석을 수행하여 취약한 설비를 평가하고, 이에 대한 신규설비의 건설계획을 수립한다. In general, the power system performs reliability and stability analysis, evaluates vulnerable facilities, and establishes a new facility construction plan.
이때 신뢰도 평가결과는 경제적인 고려요소와 함께, 신규설비의 건설을 위한 의사결정에 반영된다. 여기서 상기 신뢰도 평가기술은 해석모델에 따른 결정론적 방법과 설비들의 사고확률을 고려하여 계산하는 확률론적인 방법이 있으며, 그 중 복잡하고 고장의 발생이 불분명한 전력계통의 특성을 반영하는 확률론적인 평가방법에 관한 연구가 많이 이루어지고 있는 상황이다.At this time, the reliability evaluation results are reflected in economic decision-making factors and decision making for the construction of new facilities. Here, the reliability evaluation technology includes a deterministic method according to the analytical model and a probabilistic method for calculating considering the probability of accidents of facilities, and among them, a probabilistic evaluation method reflecting the characteristics of a complex and unclear power system. A lot of research has been done on.
본 발명에 관련된 해상풍력발전단지 내부그리드를 구성하기 위한 고려요소로, 아래의 요인들이 있다.Consideration elements for constructing an internal grid of an offshore wind power generation complex according to the present invention include the following factors.
1) 다수 풍력터빈의 위치 및 간격1) Location and spacing of multiple wind turbines
2) 내부그리드의 기준전압 및 이에 따른 해저케이블 선종(정격용량)2) Reference voltage of the inner grid and the type of submarine cable according to it (rated capacity)
3) 피더의 개수3) Number of feeders
4) 내부그리드 배치방법4) How to arrange inner grid
도 1은 전형적인 내부그리드의 배치방식을 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining an arrangement method of a typical inner grid.
내부그리드 배치를 기반으로, 상기 요소들을 고려한 내부그리드를 구성하기 위한 대안은 매우 다양하게 존재한다. 예컨대 전형적인 내부그리드 배치방식으로는 방사형 구조, 별형 구조, 고리형 구조가 있다.Based on the inner grid arrangement, there are a variety of alternatives for constructing the inner grid considering the above factors. For example, typical inner grid arrangement methods include a radial structure, a star structure, and a ring structure.
상기 내부그리드 최적 배치를 위해서는 기본적으로 내부그리드의 투자비용 및 전력손실비용이 최소가 되도록 경제적인 요소를 반영하여 구성된다. 여기에, 신뢰도 평가기술을 통한 결과를 함께 고려하여 최적의 대안을 선정하기 위한 알고리즘을 구현한다.For optimal placement of the inner grid, it is basically constructed by reflecting economic factors such that the investment cost and the power loss cost of the inner grid are minimized. Here, the algorithm for selecting the optimal alternative is implemented by considering the results through the reliability evaluation technology together.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.2 is an exemplary view showing a schematic configuration of an optimal arrangement system for an offshore wind power generation complex according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템(100)은, 기대출력 산정부(110), 대안 선정부(120), 경제성 평가부(130), 신뢰도 평가부(140), 비용 산정부(150) 및 최적대안 선정부(160)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
상기 기대출력 산정부(110)는 풍력터빈 및 풍력발전단지의 기대출력을 산정한다.The expected
상기 대안 선정부(120)는 상술한 1)~4)의 고려요소들을 반영하여 내부그리드 구성을 위한 대안들을 선정한다.The
상기 경제성 평가부(130)는 상기 선정된 내부그리드 구성을 위한 대안들에 대하여 각기 경제성을 평가한다. The
상기 신뢰도 평가부(140)는 상기 선정된 내부그리드 구성을 위한 대안들에 대하여 각기 신뢰도를 평가한다. The
상기 비용 산정부(150)는 상기 경제성 평가를 위하여 전체 투자비용 및 전력손실비용을 각기 산정하여 평가한다. 또한 상기 비용 산정부(150)는 상기 신뢰도 평가를 위하여 케이블 고장 등으로 인하여 풍력발전단지에서 해상변전소로 전달되지 못함으로써 공급지장 전력량만큼의 전기에너지를 판매하지 못해 발생하는 손해비용을 산정한다.The
상기 최적대안 선정부(160)는 상기 선정된 내부그리드 구성을 위한 대안들 중 상기 비용 산정부(150)를 통해 산정된 비용의 합이 최소가 되는 대안을 내부그리드 구성을 위한 최적의 대안으로 선정한다.The optimal
도 3은 상기 도 2에 있어서, 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flow chart for explaining the optimal arrangement method of the internal grid in the offshore wind farm in FIG. 2.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 풍력터빈 및 풍력발전단지의 기대출력을 산정한다(S101). As shown in Figure 3, first, the expected output of the wind turbine and the wind farm is calculated (S101).
다음, 상기의 고려요소들을 반영하여 내부그리드 구성을 위한 대안들을 선정한다(S102). Next, the alternatives for the configuration of the inner grid are selected by reflecting the above considerations (S102).
다음 상기 선정된 각각의 내부그리드 구성을 위한 대안들에 대하여 경제성을 평가한다(S103). 상기 각각의 대안들에 대하여 경제성을 평가하기 위하여 전체 투자비용 및 전력손실에 따른 손실비용을 산정한다(S104, S105). Next, the economics are evaluated for alternatives for each of the selected internal grid configurations (S103). In order to evaluate the economics for each of the alternatives, the total cost of investment and the cost of loss due to power loss are calculated (S104, S105).
아울러 상기 선정된 각각의 내부그리드 구성을 위한 대안들에 대하여 신뢰도를 평가한다(S106). 이때 상기 각각의 대안들에 대하여 신뢰도를 평가하기 위하여 내부그리드 설비의 고장으로 인하여 육지계통에 전달하지 못하는 전력량 및 그에 따른 신뢰도 손실비용을 산정한다(S107). In addition, reliability is evaluated for alternatives for each of the selected internal grid configurations (S106). At this time, in order to evaluate the reliability for each of the alternatives, the amount of power that cannot be transmitted to the land system due to the failure of the internal grid facility and the cost of reliability loss are calculated (S107).
최종적으로, 각각의 비용의 합이 최소가 되는 대안을 내부그리드 구성을 위한 최적의 대안으로 선정한다(S108).Finally, an alternative in which the sum of each cost is minimal is selected as an optimal alternative for the internal grid construction (S108).
이하, 상기 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 각 구성 수단 및 방법들에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each configuration means and methods described with reference to FIGS. 2 to 3 will be described in detail.
먼저, 해상풍력발전단지의 기대출력 산정 방법에 대해서 설명한다.First, the method of calculating the expected output of the offshore wind farm will be described.
도 4는 일반적인 풍력터빈의 출력특성을 그래프로 보인 예시도이다.4 is an exemplary view showing a graph of the output characteristics of a typical wind turbine.
해상풍력발전단지의 기대출력은, 풍력터빈(WT : Wind Turbine)의 출력특성과 풍속(WS : Wind Speed)의 확률분포를 이용하여 산정한다.The expected output of an offshore wind farm is calculated using the output characteristics of a wind turbine (WT) and the probability distribution of wind speed (WS).
아래의 수학식 1은 풍속에 따른 풍력터빈의 출력을 나타낸 수식이다.
여기서, 풍속이 인 구간은, 풍속이 충분하지 않아서 풍력터빈이 전력을 생산하지 못하는 구간이다. 그리고 구간은, 기동속도() 이상에서 풍력터빈이 전력을 생산하기 시작하는 구간으로 풍속이 증가함에 따라 생산되는 전력도 증가한다. 그리고 정격속도() 이상의 풍속에서, 풍력터빈은 정격출력()을 생산하며, 제한속도() 이상의 풍속에서는 풍력터빈을 기계적으로 보호하기 위하여 전력생산을 중단한다.Here, the wind speed The phosphorus section is a section in which the wind turbine does not produce electricity due to insufficient wind speed. And The section is the starting speed ( ) Above, it is the section where the wind turbine starts to produce power. As the wind speed increases, the power produced also increases. And rated speed ( ), At wind speeds above, the wind turbine is rated ), And the speed limit ( ) At wind speeds above, power generation is stopped to mechanically protect the wind turbine.
개별 풍력터빈 및 전체 풍력발전단지의 기대출력은, 각각 아래의 수학식 2 및 수학식 3에 의해서 계산된다.The expected outputs of the individual wind turbines and the entire wind farm are calculated by
여기서, : 개별 풍력터빈의 기대출력,here, : Expected output of individual wind turbine,
: 풍력발전단지의 연간 기대 전력 생산량, : Annual expected power production of wind farms,
: 풍력발전단지 내의 풍력터빈의 총 개수, : The total number of wind turbines in the wind farm,
: 풍속이 일 확률이다. : Wind speed It is a probability.
이하, 내부그리드 구성을 위한 대안 선정 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of selecting an alternative for configuring the internal grid will be described.
내부그리드를 구성하기 위한 대안들은 상술한 바와 같이 아래의 고려요소들을 고려하여 선정될 수 있다.Alternatives for constructing the inner grid may be selected in consideration of the following consideration factors as described above.
1) 내부그리드의 기준전압 및 이에 따른 해저케이블 선종(정격용량)1) Reference voltage of the internal grid and the type of submarine cable according to it (rated capacity)
2) 피더의 개수2) Number of feeders
3) 내부그리드 배치방법3) How to arrange the inner grid
먼저 내부그리드 기준전압에 따른 해저케이블의 정격용량은 아래의 수학식 4와 같이 산정한다.First, the rated capacity of the submarine cable according to the internal grid reference voltage is calculated as shown in
여기서, : 케이블 선종별 정격용량,here, : Rated capacity by cable type,
: 케이블 선종별 허용전류, : Allowable current by cable type,
: 내부그리드(IG, Internal Grid)의 기준전압, : Reference voltage of the internal grid (IG),
: 내부그리드 역률이다. : Inner grid power factor.
해저케이블을 통한, 풍력터빈간의 연계는 아래의 조건을 따라서 수행된다.The connection between the wind turbines through the submarine cable is performed according to the following conditions.
1) 풍력터빈은 인근의 풍력터빈과 연계된다.1) Wind turbines are linked to nearby wind turbines.
2) 해저케이블 선로끼리는 서로 교차하지 않는다.2) Submarine cable lines do not cross each other.
3) 사용되는 해저케이블의 선종은 정격용량을 벗어나지 않는 범위 내에서 전체 투자비용이 최소가 되도록 선정하며, 향후 전력손실비용과의 비교를 통해서 보다 경제적인 구성을 위하여 변경될 수 있다.3) The type of submarine cable used is selected so that the total investment cost is minimal within the range that does not exceed the rated capacity, and can be changed for a more economical configuration through comparison with the power loss cost in the future.
이하, 내부그리드 경제성 평가방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating the internal grid economics will be described.
경제성 및 신뢰도 평가를 수행하기 위하여, 내부그리드의 각 케이블 선로는 도 5에 도시된 바와 같이 정의된다.In order to perform economic and reliability evaluation, each cable line of the inner grid is defined as shown in FIG. 5.
도 5는 내부그리드 케이블 선로의 정의를 설명하기 위하여 보인 예시도이다.5 is an exemplary view shown to explain the definition of the inner grid cable line.
이때 각각의 케이블 선로는 아래의 항목으로 정의된다.At this time, each cable line is defined as the following items.
- : 케이블 구간 번호,- : Cable section number,
- : 번 케이블 구간을 통해 흐르는 풍력터빈의 누적 개수- : Cumulative number of wind turbines flowing through
- : 피더 번호- : Feeder number
먼저, (1) 투자비용 산정 방법을 설명한다.First, (1) investment cost calculation method will be described.
내부그리드에 대한 투자비용은 해저케이블 선종별 단위 길이당 투자비용(자재비와 공사비용의 합)과 그 사용된 거리의 곱으로, 아래의 수학식 5에 의해서 계산된다.The investment cost for the inner grid is the product of the investment cost per unit length per submarine cable type (material cost plus construction cost) and the distance used, calculated by
여기서, : 전체 투자비용(Total Investment Cost),here, : Total Investment Cost,
: N번째 피더-번째 선로구간의 길이, : Nth feeder The length of the first track section,
: 케이블 선종별, 단위 길이당 투자비용, : Cable type, investment cost per unit length,
: 케이블 회선 수 : Number of cable lines
다음, (2) 전력속실비용 산정 방법을 설명한다.Next, (2) the method for calculating the power stall cost will be described.
내부그리드 전력손실을 산정하기 위하여 아래의 가정을 도입한다.The following assumptions are introduced to calculate the internal grid power loss.
1) 해저케이블의 고장은 고려되지 않는다.1) Failure of the submarine cable is not considered.
2) 모든 케이블 구간에서의 전압은 정격전압으로 가정한다.2) The voltage in all cable sections is assumed to be the rated voltage.
3) 풍력터빈의 가용상태(정상 동작상태, 고장상태)를 고려한다.3) Consider the available state (normal operation state, failure state) of the wind turbine.
상기와 같은 가정 하에, 케이블 구간별 전력손실은 아래의 수학식 6에 의해서 산정한다.Under the above assumption, the power loss for each cable section is calculated by
여기서, : N번째 피더, 번째 선로구간의 평균 온도에서의 저항,here, : Nth feeder, Resistance at the average temperature of the first line section,
: 고장이 발생한 풍력터빈의 개수(), : Number of wind turbines that have failed ( ),
: 풍력터빈의 가용률, : Availability of wind turbines,
: 풍력터빈의 비가용률(), : Non-availability rate of wind turbine ( ),
: N번째 피더의 번째 선로구간에 흐를 수 있는 최대 유효전력, 또는 번째 선로구간을 기준으로 피더의 끝단까지의 풍력터빈의 누적용량, : Nth feeder Maximum active power that can flow in the second track section, or The accumulated capacity of the wind turbine to the end of the feeder based on the first track section,
: 케이블 정격전압, : Rated voltage of cable,
: 역률, : Power factor,
: Loss load factor, : Loss load factor,
: 1년의 총 시간(T = 8760h)이다. : Total time of one year (T = 8760h).
그리고 모든 케이블 구간의 전력손실 합으로, 아래의 수학식 7과 같이 내부그리드 전체 전력손실을 산정한다.Then, the total power loss of the inner grid is calculated as shown in Equation 7 below as the sum of the power loss of all cable sections.
그리고 전력손실로 인하여, 육지계통으로 판매하지 못하는 전력에 대한 비용을 나타내는 전력손실비용은 아래의 수학식 8에 의하여 산정한다.In addition, the power loss cost, which represents the cost for power that cannot be sold by land system due to power loss, is calculated by Equation 8 below.
여기서, : 케이블에서의 전력손실(Cable Loss),here, : Cable Loss in Cable,
: 케이블에서의 전력손실비용(Cost of Cable Loss), : Cost of Cable Loss,
: 전력 판매단가이다. : This is the electricity sales price.
이하, 내부그리드 신뢰도 평가방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating internal grid reliability will be described.
먼저, (1) 공급지장 전력량 및 공급지장비용을 설명한다.First, (1) the amount of power at the supply site and the equipment for the supply site will be described.
우선 내부그리드 신뢰도 평가결과로, 공급지장 전력량 및 공급지장비용 지수를 아래와 같이 정의한다.First, as a result of evaluating the reliability of the internal grid, the power supply interruption power and the index for supply equipment are defined as follows.
1) 공급지장 전력량(EEC, Expected Energy Curtailed)1) Expected Energy Curtailed (EEC)
: 내부그리드 케이블 고장으로 인하여, 풍력터빈으로부터 해상변전소로 전달되지 못하는 에너지.: Energy that cannot be transferred from the wind turbine to the offshore substation due to the failure of the internal grid cable.
2) 공급지장비용(EECC, EEC Cost)2) Supply paper equipment (EECC, EEC Cost)
: 상기 공급지장 전력량만큼의 전기에너지를 판매하지 못함으로써 발생하는 손해비용.: Cost of damage caused by failing to sell the electric energy equal to the amount of power supplied to the supply.
이를 산정하기 위하여, 아래의 지수를 추가로 정의한다.To calculate this, the index below is additionally defined.
3) 공급지장 비율(ECCR, Expected Capacity Curtailed Rate)3) Expected Capacity Curtailed Rate (ECCR)
: 케이블 고장으로 인하여, 해상변전소로 전달되지 못하는 용량(전력)의 비율.: Ratio of capacity (power) that cannot be delivered to a marine substation due to a cable failure.
상기 공급지장 비율(ECCR)과 해상풍력발전단지의 연간 기대 전력생산량의 곱으로 상기 공급지장 전력량(EEC)을 산정한다.The supply interruption power amount (EEC) is calculated by multiplying the supply interruption ratio (ECCR) and the expected annual power generation of the offshore wind farm.
다음 (2) 케이블의 동작상태 모델에 대해서 설명한다.Next (2) The operation model of the cable will be described.
내부그리드 구성설비인 해저케이블의 고장을 고려하기 위하여, 케이블의 동작 상태를 2-상태모델로 정의한다.In order to consider the failure of the submarine cable, which is an internal grid component, the operating state of the cable is defined as a two-state model.
각 상태로의 이동은, 도 6에 도시된 바와 같이, 신뢰도 분석에서 정의하는 두 개의 천이율(Transient Rate)을 이용하여 나타낸다.As shown in FIG. 6, the movement to each state is represented using two transition rates defined in the reliability analysis.
도 6은 본 발명의 적용을 위한 해저케이블의 동작상태 모델을 설명하기 위한 예시도이다.6 is an exemplary view for explaining the operating state model of the submarine cable for application of the present invention.
상기 2-상태모델에서 케이블의 가용률(A, Availability) 및 비가용율(U, Unavailability)은 아래의 수학식 9와 같이 산정한다.In the two-state model, the cable availability (A, Availability) and unavailability (U, Unavailability) are calculated as in Equation 9 below.
여기서, : 해저케이블의 단위 길이당 평균 고장률,here, : Average failure rate per unit length of submarine cable,
: 평균 수리시간이다. : Average repair time.
이하, 예시적으로, 방사형 및 별형 구조의 내부그리드 신뢰도 평가 방법을 설명한다.Hereinafter, an exemplary method for evaluating the reliability of the inner grid of the radial and star structures will be described.
방사형(Radial) 또는 별형(Star) 구조의 내부그리드에서, N 번째 피더의 번째 선로에 고장이 발생한 경우, 번째 선로에 흐를 수 있는 최대 유효전력을 공급지장전력으로 산정한다. 이에 N번째 피더의 번째 선로에 대한 공급지장 비율은 아래의 수학식 10으로 산정한다.In the inner grid of radial or star structure, the Nth feeder If a fault occurs on the first line, The maximum effective power that can flow in the second line is calculated as the supply interruption power. Therefore, the Nth feeder The ratio of supply disruption to the second track is calculated by Equation 10 below.
여기서, here,
: N 번째 피더, 번째 선로구간에 흐를 수 있는 최대 유효전력, : Nth feeder, Maximum active power that can flow in the second track section,
: 풍력단지의 전체 용량이다. : Total capacity of the wind farm.
그리고 내부그리드의 전체 공급지장 비율은, 아래의 수학식 11과 같이 각 피더의 공급지장 비율의 합으로 산정한다.In addition, the total supply obstacle ratio of the inner grid is calculated as the sum of the supply obstacle ratio of each feeder as shown in Equation 11 below.
그리고 내부그리드의 공급지장 전력량(EEC) 및 공급지장 비용(EECC)은, 각기 아래의 수학식 12, 13으로 산정한다.In addition, the power supply interruption power (EEC) and the supply interruption cost (EECC) of the internal grid are calculated by Equations 12 and 13 below, respectively.
이하, 예시적으로, 고리형 구조의 내부그리드에 대해서 설명한다.Hereinafter, by way of example, the inner grid of the cyclic structure will be described.
도 7은 고리형(Ring) 내부그리드의 구조를 보인 예시도이다.7 is an exemplary view showing a structure of a ring inner ring.
상기 고리형 구조의 내부그리드의 특징은 아래와 같다.The characteristics of the inner grid of the cyclic structure are as follows.
1) 고리형 구조는 방사형 구조에서, 각 피더의 끝단을 예비 케이블로 연계하여 구성된다.1) The annular structure is constructed in a radial structure by connecting the ends of each feeder with a spare cable.
2) 정상 동작상태에서, 예비 케이블은 오픈(Open) 상태를 유지하다가, 피더 내의 어떤 케이블 구간에서 고장이 발생하는 경우, 클로즈(Close) 된다.2) In the normal operating state, the spare cable is kept open, and when a failure occurs in a certain cable section in the feeder, it is closed.
3) 고리형 구조에서 각 피더를 구성하는 모든 케이블은 동일한 선종이 사용된다.3) In the annular structure, all cables constituting each feeder use the same wire type.
상기와 같은 특징의 고리형 구조의 내부그리드에서 임의의 N번째 피더는 두 개의 하위 피더()로 나뉜다. In the inner grid of the annular structure of the above characteristics, any Nth feeder has two lower feeders ( ).
두 개의 하위 피더 중의 한 지점에서 케이블 고장이 발생했다고 가정할 경우, 그 케이블을 통해 흐르던 전력은 예비 케이블을 통하여 고장이 발생하지 않은 피더를 통해 흐르게 된다. 이러한 상황에서, 고장이 발생하지 않은 피더의 정격용량에 따라 공급지장전력이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있다.Assuming that a cable failure has occurred at one of the two lower feeders, the power flowing through the cable flows through the feeder that has not failed through the spare cable. In this situation, the supply interruption power may or may not occur depending on the rated capacity of the feeder that has not failed.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 선로구간에서 고장이 발생한 경우, 선로구간으로 흐르던 전력은 하위 피더를 통해서 흐르게 된다.For example, as shown in Figure 7, If a failure occurs in the track section, The electric power that flowed into the track section It flows through the lower feeder.
이 경우, 아래의 두 가지 상황이 발생할 수 있다.In this case, the following two situations may occur.
1) 만약, 하위 피더의 케이블 용량이, (1)~(4)번 풍력터빈 용량의 합보다 크다면, 공급지장전력은 발생하지 않는다.1) If, If the cable capacity of the lower feeder is greater than the sum of the capacities of the wind turbines (1) to (4), supply disturbance power does not occur.
2) 그러나 만약, 하위 피더의 케이블 용량이, (1)~(4)번 풍력터빈 용량의 합보다 작다면, 케이블 용량을 초과하는 풍력터빈의 출력량만큼의 공급지장전력이 발생하게 된다.2) But if, If the cable capacity of the lower feeder is smaller than the sum of the capacities of wind turbines (1) to (4), supply interruption power is generated as much as the output amount of the wind turbine exceeding the cable capacity.
상기 두 번째 상황(즉, 공급지장전력이 발생하는 상황)에 대하여, 공급지장전력은 아래의 수학식 14와 같이 산정한다. 이때 하위 피더에 연계된 풍력터빈들은, 케이블 용량에 의하여 그 출력이 제한된다. For the second situation (that is, the situation in which the supply interruption power occurs), the supply interruption power is calculated as shown in Equation 14 below. At this time In the case of wind turbines connected to the lower feeder, the output is limited by the cable capacity.
도 8은 제한된 풍력터빈의 출력특성을 그래프로 보인 예시도이다.8 is an exemplary view showing a graph of output characteristics of a limited wind turbine.
상기 두 가지 상황에서의 풍력터빈의 정격출력은 아래의 수학식 14와 같다.The rated output of the wind turbine in the above two situations is as shown in Equation 14 below.
여기서, : 케이블에서 고장이 발생한 경우의 풍력터빈의 정격출력,here, : Rated output of wind turbine in case of cable failure,
: N번째 피더를 구성하는 하위 피더. 각각 고장이 발생한 하위 피더와 고장이 발생하지 않은 하위 피더를 나타냄. : Lower feeder constituting the Nth feeder. Each of the lower feeders that have failed and the lower feeders that have not failed.
: 하위 피더의 케이블 정격용량, : Subordinate feeder's rated cable capacity,
: 고장이 발생하지 않은 하위 피더에 연계된 전체 풍력터빈의 개수이다. : Total number of wind turbines connected to the lower feeder that has not failed.
상기의 두 가지 상황을 고려하여, 고리형 구조의 내부그리드에 대한 공급지장 비율은, 아래의 수학식 15를 이용하여 산정할 수 있다.In consideration of the above two situations, the ratio of the supply obstacle to the inner grid of the annular structure can be calculated using Equation 15 below.
상기 고리형 구조의 내부그리드에서 공급지장 전력량 및 공급지장 비용은, 방사형 및 별형 구조의 내부그리드의 경우와 동일한 수식인 수학식 11, 수학식 12, 수학식 13을 이용하여 산정된다.In the inner grid of the annular structure, the supply interruption power amount and the supply interruption cost are calculated using Equation 11, Equation 12, and Equation 13, which are the same formulas as the inner grid of the radial and star structures.
이하, 최적의 내부그리드 구성 대안 선정 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of selecting an optimal internal grid configuration alternative will be described.
상기 최적의 대안은, 투자비용 및 전력손실비용 그리고 공급지장 비용의 합이 최소가 되는 대안으로 선정한다.The optimal alternative is selected as an alternative in which the sum of investment cost, power loss cost, and supply disruption cost is minimal.
여기서, 연간비용을 나타내는 전력손실비용 및 공급지장 비용은 고려되는 수명기간에 대한 순 현재가치로 평가되어 반영된다. Here, the power loss cost and the supply disruption cost, which represent the annual cost, are evaluated and reflected as the net present value for the considered life span.
이에 대한 목적함수는 아래의 수학식 16과 같다.The objective function for this is as shown in Equation 16 below.
여기서, : 연도, 의 최대값은 평가기간이 되는 설비 수명기간을 의미하고, : 할인율을 의미한다.here, : year, The maximum value of means the life span of the equipment that becomes the evaluation period, : Means discount rate.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템은, 대단위 해상풍력발전단지 설계 및 구축 증가에 따른 운영효율을 향상시키고, 전기적 고장과 정전으로 인한 손상을 최소화하여 안정적인 전력 생산 및 운용 안정성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 대규모 해상풍력발전단지 설계시 본 발명에 따른 방법을 적용할 경우 경제성과 신뢰성을 고려한 최적 내부망의 설계를 통한 비용절감 효과를 기대할 수 있다.As described above, the optimal arrangement system of the offshore wind power generation complex according to the present invention improves operational efficiency in accordance with the design and construction of a large-scale offshore wind power generation complex, minimizes damage due to electrical failures and power outages, and produces stable power. It has the effect of improving operational stability. In addition, when applying the method according to the present invention when designing a large-scale offshore wind power generation complex, it is possible to expect a cost reduction effect through design of an optimal internal network in consideration of economic efficiency and reliability.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
The present invention has been described above with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art pertains may have various modifications and other equivalent embodiments. You will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
110 : 기대출력 산정부 120 : 대안 선정부
130 : 경제성 평가부 140 : 신뢰도 평가부
150 : 비용 산정부 160 : 최적대안 선정부110: Expected output calculation unit 120: Alternative selection unit
130: economic evaluation unit 140: reliability evaluation unit
150: Cost calculation 160: Optimal alternative selection department
Claims (13)
내부그리드 구성을 위한 적어도 하나 이상의 대안을 선정하는 대안 선정부;
상기 선정된 대안들에 대하여 각기 경제성을 평가하는 경제성 평가부;
상기 선정된 대안들에 대하여 각기 신뢰도를 평가하는 신뢰도 평가부;
상기 경제성 평가를 위하여 전체 투자비용 및 전력손실비용을 각기 산정하고, 상기 신뢰도 평가를 위하여 내부그리드 설비 고장으로 인하여 육지계통에 전달하지 못하는 공급지장 전력량 및 그에 따른 공급지장비용을 각기 산정하는 비용 산정부; 및
상기 선정된 대안들 중 상기 비용 산정부를 통해 산정된 비용의 합이 최소가 되는 대안을 내부그리드 구성을 위한 최적의 대안으로 선정하는 최적대안 선정부;를 포함하되,
내부그리드에서의 전체 전력손실은, 모든 케이블 구간의 전력손실의 합에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
Expected output calculation unit for estimating expected output of wind turbines and wind farms;
Alternative selection unit for selecting at least one alternative for the configuration of the internal grid;
Economic evaluation unit for evaluating the economics for each of the selected alternatives;
A reliability evaluation unit for evaluating the reliability of each of the selected alternatives;
In order to evaluate the economics, the total investment cost and the power loss cost are respectively calculated, and for the reliability evaluation, the cost is calculated to calculate the supply power amount that cannot be delivered to the land system due to the failure of the internal grid facility and the supply equipment. ; And
Includes; among the selected alternatives, an optimal alternative selection unit that selects, as an optimal alternative for constructing an internal grid, an alternative in which the sum of costs calculated through the cost calculation is the minimum.
The total power loss in the internal grid is calculated based on the sum of the power loss in all cable sections.
상기 풍력발전단지 내부그리드를 구성하기 위한 고려요소로서,
1) 다수 풍력터빈의 위치 및 간격,
2) 내부그리드의 기준전압 및 이에 따른 해저케이블의 선종 또는 정격용량,
3) 피더의 개수,
4) 내부그리드 배치방법 중 적어도 하나 이상을 고려하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
The method of claim 1, wherein the alternative selection unit,
As a consideration factor for constructing the internal grid of the wind power generation complex,
1) Location and spacing of multiple wind turbines,
2) The reference voltage of the internal grid and the type or rated capacity of the submarine cable,
3) Number of feeders,
4) Optimal placement system for offshore wind farms, characterized by considering at least one of the inner grid placement methods.
상기 풍력터빈 및 전체 풍력발전단지의 기대출력은 출력발전단지의 연간 기대 전력 생산량()으로서, 개별 풍력터빈의 기대출력(), 풍력발전단지 내의 풍력터빈의 총 개수() 및 1년의 총 시간(8760h)의 곱에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
According to claim 1,
Expected output of the wind turbine and all wind farms is the expected annual output of electricity produced by the output farms ( ), The expected output of an individual wind turbine ( ), The total number of wind turbines in the wind farm ( ) And the total time of year (8760h) is calculated by the product of the offshore wind farm complex internal grid optimal placement system.
내부그리드 기준전압에 따른 해저케이블의 선종별 정격용량()은, 케이블 선종별 허용전류(), 내부그리드(IG)의 기준전압() 및 내부그리드 역률()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
According to claim 2,
Rated capacity of each submarine cable according to the internal grid reference voltage ( ), Allowable current per cable type ( ), The reference voltage of the internal grid (IG) ( ) And inner grid power factor ( ) Is an optimal grid positioning system for offshore wind farms.
상기 내부그리드에 대한 투자비용은, 해저케이블 선종별 단위 길이당 투자비용(자재비와 공사비용의 합)과 그 사용된 거리의 곱으로 계산되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
According to claim 1,
The investment cost for the inner grid is calculated by multiplying the investment cost per unit length (sub-material cost and construction cost) by the submarine cable type and the distance used, and the optimal arrangement system for an offshore wind farm complex.
전력손실로 인하여, 육지계통으로 판매하지 못하는 전력에 대한 비용을 나타내는 전력손실비용()은, 케이블에서의 전력손실()과 전력 판매단가()의 곱에 의거하여 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
According to claim 1,
Power loss cost, which represents the cost for power that cannot be sold by land system due to power loss ( ) Is the power loss in the cable ( ) And electricity sales price ( ) Is the optimal placement system of the offshore wind farm complex.
상기 공급지장 전력량(EEC)은 내부그리드 케이블 고장으로 인하여, 풍력터빈으로부터 해상변전소로 전달되지 못하는 에너지이고,
상기 공급지장비용(EECC)은 상기 공급지장 전력량만큼의 전기에너지를 판매하지 못함으로써 발생하는 손해비용이며,
케이블 고장으로 인하여, 해상변전소로 전달되지 못하는 용량의 비율은 공급지장 비율(ECCR)인 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
According to claim 1,
The power supply disturbance (EEC) is energy that cannot be transferred from the wind turbine to the offshore substation due to an internal grid cable failure,
The supply site equipment (EECC) is a loss cost caused by not selling the electric energy equal to the amount of power supplied to the supply site,
Optimal placement system for offshore wind farms, characterized in that the ratio of the capacity that cannot be delivered to the offshore substation due to cable failure is the supply disturbance ratio (ECCR).
상기 공급지장 비율(ECCR)과 해상풍력발전단지의 연간 기대 전력생산량의 곱으로 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
The method of claim 8, wherein the power supply disturbance (EEC) is,
Optimal arrangement system for an offshore wind farm complex, characterized in that it is calculated by multiplying the supply obstacle ratio (ECCR) and the expected annual power generation of the wind farm.
내부그리드의 전체 공급지장 비율()은, 각 피더의 공급지장 비율의 합으로 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
The method of claim 8,
Percentage of total supply disruption of the internal grid ( ) Is the optimum arrangement system for the internal grid of offshore wind farms, characterized in that it is calculated as the sum of the supply obstacle ratio of each feeder.
내부그리드의 공급지장 전력량()은 출력발전단지의 연간 기대 전력 생산량()과 내부그리드의 공급지장 비율()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
The method of claim 8,
The supply power of the internal grid ( ) Is the expected annual output of electricity output from the output complex ( ) And the rate of supply disruption of the internal grid ( ) Is an optimal grid positioning system for offshore wind farms.
내부그리드의 공급지장 비용()은 내부그리드의 공급지장 전력량()과 판매단가()의 곱에 근거하여 산정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.
The method of claim 8,
Cost of disruption of supply of internal grid ( ) Is the amount of power for the supply of the internal grid ( ) And unit price ( ) Is an optimal grid positioning system for offshore wind farms.
투자비용 및 전력손실비용 그리고 공급지장 비용의 합이 최소가 되는 대안으로 선정되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전단지 내부그리드 최적 배치시스템.The method of claim 1, wherein the optimal alternative is,
Optimal layout system for offshore wind farm complexes, characterized in that the sum of investment cost, power loss cost, and supply disruption cost is selected as an alternative.
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