KR102173835B1 - 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 신재생에너지용 변전설비의 제어장치는, 신재생에너지원으로부터 출력되는 전력을 계통으로 연계하는 변전설비; 변전설비와 연계되어 출력변동에 대응하여 보상하는 에너지 저장장치; 및 신재생에너지원의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받아 신재생에너지원의 출력지령을 결정한 후 예비력 확보를 위한 에너지 저장장치의 상태에 따라 출력량을 설정하고, 변전설비의 상태에 따라 출력지령을 조정하여 신재생에너지원과 변전설비의 출력을 조정하는 중앙 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSFORMER UTILITY FOR NEW RENEWABLE ENERGY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신재생에너지를 전용으로 연계하는 전용변전소에 보상설비를 연계 구성하여 출력변동에 대응함으로써. 계통기준을 완화하여 연계지점의 전력품질을 유지하고 예비력을 확보하여 출력변동성을 최소화할 수 있도록 한 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생에서 소비까지 이루어지는 하나의 시스템이다.
전력계통은 전력의 발생과 소비의 동질성으로 수요와 공급이 평형을 이루어야 하기 때문에 전력수요의 감시가 지속적으로 이루어져야 한다.
초기의 소규모 전력계통에서는 감시가 용이하였으나 점차 산업의 고도화, 정보화로 전력수요가 증가되고 신재생에너지를 이용한 발전이 증가됨에 따라 전력설비도 대규모화, 복잡화되어 지금까지 수행하여 온 인위적인 방법으로는 전력계통을 효과적으로 운용하기에 한계점에 도달하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0098079호(2013.09.04. 공개, 변전소 내 전원공급 제어 장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.
근래에는 대규모 신재생에너지 발전원은 송전계통(Transmission Line)에 직접적으로 연계되고, 소규모 신재생에너지 발전원은 배전급 전용선 및 배전 일반선로(Distribution Line)에서 일반수용가(부하)와 함께 연계되어 변전소에 연계되게 된다.
배전 일반선로에 연계된 신재생에너지원은 기상조건에 따라 출력이 변동되어 전압상승 및 역률, 고조파 등 전력품질 문제를 발생시키며, 연계용량이 증가될 경우 배전부하에 공급되는 전력보다 신재생에너지원에서 공급하는 발전전력이 많은 역조류가 발생하여 보호문제 및 계통운영 문제가 발생하여 한전에서는 신재생에너지 연계변전소 주변압기 당 신재생에너지 연계용량을 제한하고 있다.(1Bank 50MW)
폭발적인 신재생에너지 계통연계 증가에 따라 신재생에너지 수용확대를 위하여 최근 신재생에너지 전용변전소(배전계통 연계 신재생에너지만 통합하여 송전급으로 직접연계)가 개발 중에 있지만 단순 신재생에너지 전용변전소의 경우 배전계통에 연계된 일반부하에 대한 영향 해결은 가능하지만 신재생에너지 출력변동에 따른 전력품질 문제 및 신재생에너지 출력변동성에 따른 예비율 확보에 대한 근본적인 해결은 불가능한 문제점이 있다.
이와 같이 대규모 신재생에너지 발전원은 송전급 변전소로 직접적으로 연계되며, 변전소에 연계된 다른 부하 등을 고려하여 전력품질 기준이 적용된다. 하지만, 신재생에너지의 용량 및 설치개소가 지속적으로 증가되고 신재생에너지의 공급 확대를 위한 변전설비(변압기 확장, 변전소 추가설치) 확대를 진행 중인 현재 시점에서는 신재생에너지가 집중적으로 연계되는 연계지점에 주목하여 기본적 요구사항을 적용할 필요성이 있다.
또한, 신재생에너지의 변동성 관점에서 예측 가능한 범위 안에서 신재생에너지 제어수행이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 신재생에너지를 전용으로 연계하는 전용변전소에 보상설비를 연계 구성하여 출력변동에 대응함으로써. 계통기준을 완화하여 연계지점의 전력품질을 유지하고 예비력을 확보하여 출력변동성을 최소화할 수 있도록 한 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치는, 신재생에너지원으로부터 출력되는 전력을 계통으로 연계하는 변전설비; 변전설비와 연계되어 출력변동에 대응하여 보상하는 에너지 저장장치; 및 신재생에너지원의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받아 신재생에너지원의 출력지령을 결정한 후 예비력 확보를 위한 에너지 저장장치의 상태에 따라 출력량을 설정하고, 변전설비의 상태에 따라 출력지령을 조정하여 신재생에너지원과 변전설비의 출력을 조정하는 중앙 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 신재생에너지원은, 풍력 발전기 및 태양광 발전기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 변전설비는, 부하가 배제된 신재생에너지원의 전용 변전설비인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 중앙 제어부는, 연계된 신재생에너지원의 출력가능 총량에 대해 계통운영자의 지령에 따른 예비력을 확보할 수 있는 설정비율을 기반으로 출력지령을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 중앙 제어부는 에너지 저장장치의 출력량을 설정할 때 계통 주파수를 측정하여 필요 주파수 IR을 산정한 후 필요 주파수 IR에 따라 에너지 저장장치의 계통주파수 조정계수를 조정하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법은, 중앙 제어부가 신재생에너지원의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받는 단계; 중앙 제어부가 계통운영자의 지령에 따라 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 단계; 중앙 제어부가 계통운영자의 지령에 따라 에너지 저장장치의 출력량을 설정하는 단계; 중앙 제어부가 변전설비의 상태를 분석하여 출력지령의 조정이 필요한지 판단하는 단계; 및 중앙 제어부가 출력지령의 조정이 필요한 경우 출력지령의 조정이 가능하면 출력지령을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 출력지령을 조정하는 단계는, 중앙 제어부가 출력지령의 조정이 불가능한 경우 신재생에너지원의 출력을 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 단계는, 중앙 제어부가 변전설비의 전력 공급능력을 취합하여 계통의 안정도를 산정하는 단계; 중앙 제어부가 계통의 안정도를 산정한 결과 최저 주파수 지점에 도달하지 않은 경우 적정 PFR 필요용량의 확보가능성을 판단하는 단계; 및 중앙 제어부가 적정 PFR 필요용량이 확보 가능한 경우 출력조정 계수를 산정하여 출력지령을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 중앙 제어부는 최저 주파수 지점에 도달하거나 적정 PFR 필요용량이 확보 가능하지 않은 경우, 출력조정 계수를 조정하여 출력지령을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 에너지 저장장치의 출력량을 설정하는 단계는, 중앙 제어부가 계통 주파수를 측정하는 단계; 중앙 제어부가 계통 주파수로부터 필요 주파수 IR을 산정하는 단계; 및 중앙 제어부가 필요 주파수 IR에 따라 계통주파수 조정계수를 조정하여 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법은 신재생에너지를 전용으로 연계하는 전용변전소에 보상설비를 연계 구성하여 출력변동에 대응함으로써. 계통기준을 완화하여 연계지점의 전력품질을 유지하고 예비력을 확보하여 출력변동성을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법에서 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법에서 에너지 저장장치의 출력량을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어장치는, 변전설비(20), 에너지 저장장치(40) 및 중앙 제어부(30)를 포함할 수 있다.
변전설비(20)는 풍력 발전기 및 태양광 발전기를 포함하는 신재생에너지원(10)으로부터 출력되는 전력을 계통으로 연계하기 위한 설비로써, 일반부하(미도시)를 배제한 신재생에너지원(10)의 전용 변전설비이다.
에너지 저장장치(40)는 변전설비(20)와 연계되어 동기 발전기(미도시)의 관성과 유사한 역할을 수행하여 적정 예비력으로 계통의 급격한 변화에 따른 출력변동에 대응함으로써 하여 유효전력을 보상할 수 있다.
중앙 제어부(30)는 신재생에너지원(10)의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받아 신재생에너지원(10)의 출력지령을 결정한 후 예비력 확보를 위한 에너지 저장장치(40)의 상태에 따라 출력량을 설정하고, 변전설비(20)의 상태에 따라 출력지령을 조정하여 신재생에너지원(10)과 변전설비(20)의 출력을 조정할 수 있다.
또한, 중앙 제어부(30)는 연계된 신재생에너지원(10)의 출력가능 총량에 대해 계통운영자의 지령에 따른 예비력을 확보할 수 있는 설정비율을 기반으로 출력지령을 결정할 수 있다.
즉, 연계된 신재생에너지원(10)의 출력 가능 총량에 대한 비율을 조정함으로써 가용할 수 있는 자원을 산출 할 수 있다. 연계된 신재생에너지원(10)의 경우, 주어진 조건에 따른 최대 출력을 내기 위해 일반적으로 MPPT(Maximum Power Point Tracking)제어를 따르기 때문에 이를 기반으로 연계 신재생에너지원(10)의 최대 출력 가능 용량에 대해 계통운영자의 지령에 의한 예비력을 확보하기 위한 일정비율의 출력지령을 결정할 수 있다.
여기서 중앙 제어부(30)는 계통의 예비력 확보를 위해 적정 용량(SOC)을 유지하는 범위 내에서 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정하고, 연계 신재생에너지원(10)의 효율적인 운영을 위한 충방전 알고리즘을 우선적으로 수행(Load shifting, Ramp rate control 등)한 후 여유용량은 실시간으로 계통에 공급 가능 자원으로 산정하고, 이 설정 값에 근거하여 피드백 루프를 구성하여 신재생에너지원(10)의 출력지령을 조정할 수 있다.
이때 중앙 제어부(30)는 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정할 때 계통 주파수를 측정하여 주파수 변동률을 유지할 수 있는 필요 주파수 IR(Inertia Response)을 산정한 후 필요 주파수 IR에 따라 에너지 저장장치(40)의 계통주파수 조정계수를 조정하여 설정함으로써 전력계통 예비력을 확보할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 신재생에너지용 변전설비의 제어장치에 따르면, 신재생에너지를 전용으로 연계하는 전용변전소에 보상설비를 연계 구성하여 출력변동에 대응함으로써. 계통기준을 완화하여 연계지점의 전력품질을 유지하고 예비력을 확보하여 출력변동성을 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법에서 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법에서 에너지 저장장치의 출력량을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지용 변전설비의 제어방법에서는 먼저, 중앙 제어부(30)가 신재생에너지원(10)의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받는다(S10).
중앙 제어부(30)는 신재생에너지원(10)과 변전설비(20) 및 에너지 저장장치(40)의 상태를 모니터링하여 신재생에너지원(10)의 출력량을 입력받을 수 있다.
S10 단계에서 신재생에너지원(10)의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받은 후 중앙 제어부(30)는 계통운영자의 지령에 따라 신재생에너지원(10)의 출력지령을 결정한다(S20).
여기서 중앙 제어부(30)는 연계된 신재생에너지원(10)의 출력가능 총량에 대해 계통운영자의 지령에 따른 예비력을 확보할 수 있는 설정비율을 기반으로 신재생에너지원(10)의 출력지령을 결정할 수 있다.
즉, 연계된 신재생에너지원(10)의 출력 가능 총량에 대한 비율을 조정함으로써 가용할 수 있는 자원을 산출 할 수 있다. 연계된 신재생에너지원(10)의 경우, 주어진 조건에 따른 최대 출력을 내기 위해 일반적으로 MPPT(Maximum Power Point Tracking)제어를 따르기 때문에 이를 기반으로 수학식 1과 같이 연계 신재생에너지원(10)의 최대 출력 가능 용량을 산출 한 후 이를 기반으로 계통운영자의 지령에 의한 예비력을 확보하기 위한 일정비율의 출력지령을 결정할 수 있다.
Figure 112018100035732-pat00001
여기서, Ppos : 계통에 공급 가능한 유효전력 자원 [MW]
Pneg : 계통에서 흡수 가능한 유효전력 자원 [MW]
ESSmargin : ESS 연계 운영 용량중 공급 여유 용량 [MW]
Pwind.mppt : 연계 풍력 발전기의 최대 출력 가능 용량 [MW]
Ppv.mppt : 연계 태양광 발전기의 최대 출력 가능 용량 [MW]
Kwind : 연계 풍력 발전기 출력 조정 계수
Kpv : 연계 태양광 발전기 출력 조정 계수
Kdroop : ESS 발전설비의 계통 주파수 조정 계수
만약, 신재생에너지용 변전설비가 다수 구성된 계통의 경우, 하위 연계 단에서 신재생에너지원(10)을 개별적으로 제어하지 않고, 계통에 접속되는 변전설비(20)의 유/무효전력 공급능력을 취합하여 계통의 안정도를 평가한 후 각 변전설비(20)에서 취합된 상위계통으로의 공급능력으로 운영조건과 신재생에너지원(10)의 발전 비율(participation ratio)에 따라 필요한 상시/비상시 예비력을 산정할 수 있다. 이후 이를 반영한 새로운 출력조정계수(Kgain)를 산정하여 통합적으로 신재생에너지원(10)의 출력지령을 조정하도록 할 수 있다.
S20 단계에서 신재생에너지원의 출력지령을 결정할 후 중앙 제어부(30)는 계통운영자의 지령에 따라 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정한다(S30).
여기서 중앙 제어부(30)는 계통의 예비력 확보를 위해 적정 용량(SOC)를 유지하는 범위 내에서 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정하고, 연계 신재생에너지원(10)의 효율적인 운영을 위한 충방전 알고리즘을 우선적으로 수행(Load shifting, Ramp rate control 등)한 후 여유용량은 실시간으로 계통에 공급 가능 자원으로 산정하고, 이 설정 값에 근거하여 피드백 루프를 구성하여 신재생에너지원(10)의 출력지령을 조정할 수 있다.
S20 단계에서 신재생에너지원(10)의 출력지령을 결정하고 S30 단계에서 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정한 후 중앙 제어부(30)는 계통에 연계된 변전설비(20)의 상태를 분석한다(S40).
S40 단계에서 계통에 접속되는 변전설비(20)의 유/무효 전력 공급능력을 기반으로 계통의 안정도를 산정한 후 계통의 안정도를 향상시키기 위한 예비력을 확보를 위한 출력지령의 조정이 필요한지 판단한다(S50).
S50 단계에서 출력지령의 조정이 필요하지 않은 경우에는 결정된 출력지령을 기반으로 변전설비(20)의 출력을 조정하여 제어한다(S90).
반면, S50 단계에서 출력지령의 조정이 필요한 경우, 중앙 제어부(30)는 출력지령의 조정이 가능한지 판단한다(S60).
S60 단계에서 출력지령의 조정이 가능한 경우, 중앙 제어부(30)는 출력지령을 조정한다(S70).
그러나 S60 단계에서 출력지령의 조정 가능성을 판단한 결과 출력지령의 조정이 불가능한 경우, 중앙 제어부(30)는 신재생에너지원(10)의 출력을 제한(Curtailment)할 수 있다(S80).
이와 같이 신재생에너지원(10)의 출력지령과 에너지 저장장치(40)의 출력량에 따라 중앙 제어부(30)는 변전설비(20)의 출력을 조정하여 제어함으로써 출력안정성을 확보한다(S90).
본 발명에서 신재생에너지원(10)의 출력지령을 결정할 때 출력변동에 대응하기 위해 예비력 확보를 위한 출력조정계수(Kgain)를 산정하고 조정하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 중앙 제부(30)는 계통에 접속되는 전용 변전설비(20)의 유/무효 전력 공급능력을 취합하여 계통의 안정도를 산정할 수 있다(S200).
본 발명의 실시예에 의한 변전설비를 이용하여 전력계통에 공급해야하는 예비력은 Inertia Response (IR) 및 Primary Governor Response(PGR)로 나뉜다. 계통에 필요한 IR 및 PGR은 계통에 존재하는 동기발전기의 파라미터 및 전체 시스템 크기에 따라 달라지며 수학식 2와 같은 관계식을 만족할 수 있다.
Figure 112018100035732-pat00002
여기서 H는 계통의 관성계수이며 Srated는 전체 시스템 용량, J는 발전기의 관성모멘트 값이다. 대부분의 발전기는 관성모멘트 값을 고려한 관성 계수를 계산하여 표기하는데 각 발전기들의 관성계수를 수학식 3과 같이 더하여 전체 관성 계수를 구할 수 있다.
Figure 112018100035732-pat00003
이때 계통의 전체 등가 관성을 계산하면 계통에 외란이 발생했을 경우 주파수 변동폭의 정도(ROCOF ; Rate of Change of Frequency)를 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure 112018100035732-pat00004
따라서 외란이 발생한 이후 회복하였을 때의 주파수 특성은 주로 발전기 조속기의 Droop 계수 값인 R에 의존한다. 계통에 존재하는 발전기들의 조속기 파라미터를 통합하여 외란 후 최종 주파수 fss를 계산 할 수 있으며 이는 수학식 5와 같이 산출할 수 있다.
Figure 112018100035732-pat00005
변전 설비를 이용한 수용한계 개선 목표인 정상 주파수 운영 범위 유지는 위의 수학식 5를 통해 계산된 파라미터로 역산이 가능하다.
국내 전력계통 신뢰도 유지 기준인 60±0.2Hz를 만족하기 위해 해당 변전 설비의 에너지 저장장치가 제공할 수 있는 PGR을 산정하고 이에 대한 해당계수를 산정하여 대입이 가능할 수 있다.
이와 같이 안정도를 산정한 후 최저 주파수 지점(Frequency nadir Point) 도달여부를 판단할 수 있다(S210).
S210 단계에서 최저 주파수 지점 도달여부를 판단하여 최저 주파수 지점에 도달한 경우, 중앙 제어부(30)는 신재생에너지원(10)의 출력조정계수(Kgain)을 조정한다(S240).
반면, 최조 주파수 지점에 도달여부를 판단하여 최저 주파수 지점에 도달하지 않은 경우, 중앙 제어부(30)는 적정 PFR(Primary Frequency Response) 필요용량의 확보가능성을 판단한다(S220). 즉 최종 주파수가 제한 주파수보다 큰지 비교할 수 있다.
S220 단계에서 적정 PFR 필요용량이 확보 가능한 경우, 중앙 제어부(30)는 출력조정계수(Kgain)를 산정하여 출력지령을 결정할 수 있다(S230).
반면, S220 단계에서 적정 PFR 필요용량이 확보 가능하지 않은 경우, 중앙 제어부(30)는 출력조정계수(Kgain)를 조정하여 출력지령을 결정할 수 있다(S240).
한편, 본 발명에서 에너지 저장장치(40)의 출력량을 설정할 때 출력변동에 대응하여 계통 안정성을 향상시키기 위한 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 중앙 제어부(30)가 계통 주파수를 측정한다(S300).
S300단계에서 계통 주파수를 측정한 후 계통 주파수로부터 필요 주파수 IR을 산정한다(S310).
여기서 계통 설비 내의 적정 관성 수치를 측정한 뒤 해당 변전설비(20)의 에너지 저장장치(40)를 통해 일정 수치 이상의 ROCOF를 유지할 수 있는 IR을 산정할 수 있다.
따라서 외란 후 최저주파수 여유용량을 확보하기 위한 IR을 산정하기 위해서는 ROCOF 수치를 기준으로 관성 H를 역산하여 산정할 수 있다.
여기서 ROCOF 규정을 0.5Hz/s를 기준으로 할 경우, 최저 주파수에 도달하는 데까지의 최소 시간을 산정할 수 있으며 계통에서의 적정 주파수 유지 기준 중 비상시 주파수 운영 조건은 62~57.5Hz 이기 때문에, 본 실시예에서 에너지 저장장치(40)의 최적 반응 계수를 산정하게 되면 연계 계통의 최대 주파수 변동률을 사전에 제한 할 수 있다. 이때 최대 주파수 변동률 0.5Hz/s 로 최적 반응 계수를 산정하게 되면 최대 5초 동안에 변동 주파수 출력에 대응하는 유효전력 공급이 이루어질 수 있다.
S310 단계에서 필요 주파수 IR을 산정한 후 계통주파수 조정계수(Kdroop)를 조정하여 계통 안정도를 향상하기 위한 예비력을 확보할 수 있도록 한다(S320).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 신재생에너지용 변전설비의 제어장치에 따르면, 신재생에너지를 전용으로 연계하는 전용변전소에 보상설비를 연계 구성하여 출력변동에 대응함으로써. 계통기준을 완화하여 연계지점의 전력품질을 유지하고 예비력을 확보하여 출력변동성을 최소화할 수 있다.
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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 신재생에너지원
20 : 변전설비
30 : 중앙 제어부
40 : 에너지 저장장치

Claims (10)

  1. 신재생에너지원으로부터 출력되는 전력을 계통으로 연계하는 변전설비;
    상기 변전설비와 연계되어 출력변동에 대응하여 보상하는 에너지 저장장치; 및
    상기 신재생에너지원의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받아 상기 신재생에너지원의 출력지령을 결정한 후 예비력 확보를 위한 상기 에너지 저장장치의 상태에 따라 출력량을 설정하고, 상기 변전설비의 상태에 따라 출력지령을 조정하여 상기 신재생에너지원과 상기 변전설비의 출력을 조정하는 중앙 제어부;를 포함하되,
    상기 중앙 제어부는, 연계된 상기 신재생에너지원의 출력가능 총량에 대해 계통운영자의 지령에 따른 예비력을 확보할 수 있는 설정비율을 기반으로 출력지령을 결정하고, 상기 에너지 저장장치의 출력량을 설정할 때 계통 주파수를 측정하여 필요 주파수 IR을 산정한 후 필요 주파수 IR에 따라 상기 에너지 저장장치의 계통주파수 조정계수를 조정하여 설정하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 신재생에너지원은, 풍력 발전기 및 태양광 발전기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 변전설비는, 부하가 배제된 상기 신재생에너지원의 전용 변전설비인 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 중앙 제어부가 신재생에너지원의 출력량과 계통운영자의 지령을 입력받는 단계;
    상기 중앙 제어부가 계통운영자의 지령에 따라 상기 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 단계;
    상기 중앙 제어부가 계통운영자의 지령에 따라 에너지 저장장치의 출력량을 설정하는 단계;
    상기 중앙 제어부가 변전설비의 상태를 분석하여 출력지령의 조정이 필요한지 판단하는 단계; 및
    상기 중앙 제어부가 출력지령의 조정이 필요한 경우 출력지령의 조정이 가능하면 출력지령을 조정하는 단계;를 포함하되,
    상기 신재생에너지원의 출력지령을 결정하는 단계는,
    상기 중앙 제어부가 상기 변전설비의 전력 공급능력을 취합하여 계통의 안정도를 산정하는 단계;
    상기 중앙 제어부가 상기 계통의 안정도를 산정한 결과 최저 주파수 지점에 도달하지 않은 경우 적정 PFR 필요용량의 확보가능성을 판단하는 단계; 및
    상기 중앙 제어부가 상기 적정 PFR 필요용량이 확보 가능한 경우 출력조정 계수를 산정하여 상기 출력지령을 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 에너지 저장장치의 출력량을 설정하는 단계는,
    상기 중앙 제어부가 계통 주파수를 측정하는 단계;
    상기 중앙 제어부가 상기 계통 주파수로부터 필요 주파수 IR을 산정하는 단계; 및
    상기 중앙 제어부가 상기 필요 주파수 IR에 따라 계통주파수 조정계수를 조정하여 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 출력지령을 조정하는 단계는, 상기 중앙 제어부가 상기 출력지령의 조정이 불가능한 경우 상기 신재생에너지원의 출력을 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어방법.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서, 상기 중앙 제어부는 상기 최저 주파수 지점에 도달하거나 상기 적정 PFR 필요용량이 확보 가능하지 않은 경우, 상기 출력조정 계수를 조정하여 상기 출력지령을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지용 변전설비의 제어방법.
  10. 삭제
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