KR102356661B1 - 송전 시스템 - Google Patents

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    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

실시예의 송전 시스템은, 고전압 직류 송전 시스템(HVDC 시스템)으로 전기 에너지를 공급하기 위한 송전 시스템으로서, 전기 에너지의 공급원이 되는 신재생 에너지원; 상기 신재생 에너지원에서 발전된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 1 서킷 브레이커; 상기 신재생 에너지원에서 발전되는 전기 에너지 양이 기준값 이하인 경우에, 상기 HVDC 시스템으로 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 에너지 저장 장치; 및 상기 전기 에너지 저장 장치에 저장된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 3 서컷 브레이커;가 포함된다.

Description

송전 시스템{Power transmission system}
본 발명은 송전 시스템에 대한 것으로서, 특히, 신재생 에너지와의 보다 원활한 연계를 위하여 전기 에너지 저장 장치가 구성되는 시스템에 대한 것이다.
풍력발전은 풍력 터빈을 이용하여 바람(풍력)을 전력으로 변환하는 방식이다.
풍력 발전은 풍력을 이용하기 때문에 풍속 변화 등의 풍력 발전을 하기 위한 여러 가지 조건 등이 가변적이어서 그 풍력 발전으로 출력되는 발전량이 일정하지 않아 전력 이용에 어려움이 있다,
이러한 문제점을 해결하기 위하여 통상적으로 풍력 발전의 출력 변화에 대응하기 위하여 에너지 저장장치를 구성하고, 일정량의 출력으로 전력을 공급하도록 하는 방식을 취하고 있다.
하지만 상기한 종래의 방법들은 풍력 발전량의 변화, 전력수요의 변동, 수요 변동에 따른 전력요금 변동, 무효전력의 사용량 변화 등 계통의 상황은 고려되지 않은 방식이다. 따라서 계통의 안정성은 일부 유지될 수 있지만, 계통에서 요구하는 전력을 안정적으로 공급할 수 없고, 전력공급의 최적화도 제공할 수 없다.
본 발명은 풍력 발전과 같은 신재생 에너지원을 HVDC 시스템에 효과적으로 연계시키기 위한 송전 시스템을 제안하고자 한다.
실시예의 송전 시스템은, 고전압 직류 송전 시스템(HVDC 시스템)으로 전기 에너지를 공급하기 위한 송전 시스템으로서, 전기 에너지의 공급원이 되는 신재생 에너지원; 상기 신재생 에너지원에서 발전된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 1 서킷 브레이커; 상기 신재생 에너지원에서 발전되는 전기 에너지 양이 기준값 이하인 경우에, 상기 HVDC 시스템으로 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 에너지 저장 장치; 및 상기 전기 에너지 저장 장치에 저장된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 3 서컷 브레이커;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 송전 시스템에 의해서, 전기 에너지 저장 장치가 함께 HVDC 시스템에 연계되도록 함으로써, 안정적인 송전이 가능해 질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전(High voltage direct current transmission, HVDC transmission)시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따라 신재생 에너지와 HVDC 시스템이 연계되는 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "파트", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템을 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 HVDC 시스템(100)은 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 및 제어 파트(190)를 포함한다. 송전 측 변전 파트(103)는 송전 측 트랜스포머 파트(120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함한다. 수요 측 변전 파트(105)는 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150), 수요 측 트랜스포머 파트(160)를 포함한다.
발전 파트(101)는 3상의 교류 전력을 생성한다. 발전 파트(101)는 복수의 발전소를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 발전 파트(101)는 풍력발전일 수 있다.
송전 측 교류 파트(110)는 발전 파트(101)가 생성한 3상 교류 전력을 송전 측 트랜스포머 파트(120)와 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함하는 DC 변전소에 전달한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 송전 측 교류 파트(110)를 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130) 및 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다(isolate).
송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 송전 측 트랜스포머 파트(120)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력를 직류 전력으로 변환한다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측의 직류 전력을 수요 측으로 전달한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 직류 송전 파트(140)에 의해 전달된 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 수요 측 교류 파트(170)를 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)와 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다.
수요 측 교류 파트(170)는 수요 측 트랜스포머 파트(160)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 수요 파트(180)에 제공한다.
제어 파트(190)는 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 제어 파트(190), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 중 적어도 하나를 제어한다. 특히, 제어 파트(190)는 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)와 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 내의 복수의 밸브의 턴온 및 턴오프의 타이밍을 제어할 수 있다. 이때, 밸브는 싸이리스터 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT)에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어 파트(190)는 풍력 발전의 발전량을 예상하고, 상기 발전량에 기초한 발전 가능량에 대한 예측을 실행할 수 있다. 또한, 에너지의 충방전량에 대한 예측 및 그에 따른 발전 제어를 실행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 2는 단일의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 단일의 극은 양극(positive pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위하여 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함한다. 양극을 위하여 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)를 포함하고, 이 교류-양극 직류 컨버터(131)는 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 양극 직류 송전 라인(143), 수요 측 양극 직류 필터(145)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 3은 2개의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 2개의 극은 양극(positive pole)과 음극(negative pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함하고, 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)를 포함한다. 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)와 음극 직류 전력을 생성하는 교류-음극 직류 컨버터(132)를 포함하고, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함하고, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(132a)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 6개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 12개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 18개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 음극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 송전 측 음극 직류 필터(142), 양극 직류 송전 라인(143), 음극 직류 송전 라인(144), 수요 측 양극 직류 필터(145), 수요 측 음극 직류 필터(146)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
송전 측 음극 직류 필터(142)는 인덕터(L3)와 커패시터(C3)를 포함하며, 교류-음극 직류 컨버터(132)가 출력하는 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
음극 직류 송전 라인(144)는 음극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 음극 직류 필터(146)는 인덕터(L4)와 커패시터(C4)를 포함하며, 음극 직류 송전 라인(144)을 통해 전달된 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)와 음극 직류-교류 컨버터(152)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함하고, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함하고, 음극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(162)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 4는 본 실시예에 따라 신재생 에너지와 HVDC 시스템이 연계되는 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 풍력 발전과 같은 신재생 에너지원(300)이 HVD 시스템(100)에 연계되도록 마련되고, 특히, HVDC 시스템(100)으로의 송전이 일정하게 유지되도록 하기 위한 전기 에너지 저장 장치(EES:Electrical Energy Storage)(350)가 마련된다.
즉, 상기 신재생 에너지원(300)을 상기 HVDC 시스템(100)에 연계시키고, 풍력발전과 같은 신재생 에너지원에서 발전된 전기 에너지를 상기 HVDC 시스템(100)으로 송전하기 위한 구성이 개시된다.
상세히, 풍력 발전과 같은 신재생 에너지원(300)에서 발생된 전기 에너지를 상기 HVDC 시스템(100)으로 전달되는 것을 단속하기 위한 제 1 서킷 브레이커(311)와, 전기 에너지 저장 장치(350)에 저장된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템(100)으로 전달되는 것을 단속하기 위한 제 3 서킷 브레이커(313)와, 상기 제 1 및 제 3 서킷 브레이커(311,313)에 연결되고 전기 에너지의 전달 여부를 부가적으로 단속하기 위한 제 2 서킷 브레이커(312)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 서킷 브레이커(312)를 통과한 전기 에너지의 전압 크기를 변환하기 위한 제 1 변압기(321)와, 상기 HVDC 시스템(100)의 계통을 보호하기 위한 정상 개폐와 고장 발생시에 과도 전류를 차단시키기 위하여 가스 절연 개폐 장치가 되는 GIS(360)를 포함한다.
도시되어 있지 않지만 신재생 에너지원의 HVDC 시스템 연계를 위한 제어 수단에 의해서, 상기 제 1 내지 제 3 서킷 브레이커와, 제 1 및 제 2 변압기의 동작이 제어될 수 있다.
상기 신재생 에너지원(300)가 풍력 발전일 경우에, 발전되는 전기 에너지의 전압은 22.9kV가 되며, HVDC 시스템(100)의 경우는 154kV, 345kV, 또는 765kV의 계통 전압을 사용하므로, 상기 제 1 변압기(321)에 의해서 승압된 다음, 상기 HVDC 시스템(100)의 계통으로 에너지가 전달된다.
한편, 상기 신재생 에너지원(300)이 풍력 발전일 경우에, HVDC 시스템(100)으로 전기 에너지를 전달하는 양이 불규칙하는 경우가 많다. 왜냐하면, 풍력 발전의 경우, 기후별, 날씨별, 및 시간별로 바람에 의해 발전되는 양이 불규칙하게 변동하기 때문이다.
신재생 에너지원(300)에서 발전되는 전기 에너지 양이 불규칙적일 경우에, HVDC 시스템(100)으로 전달되는 전기 에너지 양 역시 변동된다면, 고전압을 송전하기 위한 HVDC 시스템(100)의 불완전한 동작을 발생시킬 수 있다.
이러한 경우에, 본 실시예에 따라서는, 별도로 전기 에너지의 충전과 방전이 가능한 전기 에너지 저장 장치(350)에 저장된 전기 에너지를 상기 HVDC 시스템(100)으로 전달하는 것이 가능하다.
HVDC 시스템 연계를 위한 제어 수단이 별도로 마련되는 경우에, 이러한 제어 수단은 상기 신재생 에너지원(300)에서 발전되는 전기 에너지양을 모니터링하고, 그 변동되는 발전양에 따라 상기 전기 에너지 저장 장치(350)의 충전 또는 방전을 제어한다.
예를 들면, 신재생 에너지원(300)의 발전양만으로는 상기 HVDC 시스템(100)으로 시간당 송전하여야 할 전기 에너지양에 미치지 못할 경우에, 제어 수단은 상기 전기 에너지 저장 장치(350)에 충전되어 있는 전기 에너지를 제 2 변압기(322)에서 승압되도록 제어하고, 상기 제 3 서킷 브레이커(313)를 턴-온시켜 HVDC 시스템(100)으로 제공될 수 있도록 한다.
그리고, 에너지 저장 장치(350)에 저장된 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템(100)으로 제공되는 경우에는, 제 2 서킷 브레이커(312) 역시 턴-온 되어야 한다.
상기 에너지 저장 장치(350)의 전기 에너지가 HVDC 시스템(100)으로 송전되는 때에, 상기 제 1 서컷 브레이커(311)가 턴-오프되면 에너지 저장 장치(350)의 전기 에너지만이 HVDC 시스템(100)으로 공급될 것이다. 그리고, 상기 제 1 서킷 브레이커(311) 역시 턴-온되도록 제어되는 경우에는, 신재생 에너지원(300)에서 발전된 전기 에너지와 함께 전기 에너지 저장 장치(350)의 전기 에너지가 HVDC 시스템(100)으로 송전될 것이다.
반면, 상기 신재생 에너지원(300)에서 발전되는 전기 에너지 양이 HVDC 시스템(100)으로 송전하여야 할 양 보다 더 큰 경우에는, 상기 신재생 에너지원(300)에서 발전된 전기 에너지의 일부를 상기 전기 에너지 저장 장치(350)에 저장시켜 추후에 HVDC 시스템으로 송전될 수 있도록 관리할 수 있다.
이와 같이, 신재생 에너지원(300)만을 HVDC 시스템(100)에 연계시키기에는 불규칙적인 발전양으로 인해 HVDC 시스템과의 불완전한 연계가 될 수 있지만, 본 실시예에 따라 전기 에너지 저장 장치가 함께 HVDC 시스템(100)에 연계되도록 함으로써, 안정적인 송전이 가능해 질 수 있다.

Claims (4)

  1. 고전압 직류 송전 시스템(HVDC 시스템)으로 전기 에너지를 공급하기 위한 송전 시스템으로서,
    전기 에너지의 공급원이 되는 신재생 에너지원;
    상기 신재생 에너지원에 연결되어, 상기 신재생 에너지원에서 발전된 제1 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 1 서킷 브레이커;
    상기 신재생 에너지원에서 발전되는 제1 전기 에너지 양이 기준값 이하인 경우에, 상기 HVDC 시스템으로 제2 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 에너지 저장 장치; 및
    상기 전기 에너지 저장 장치에 연결되어, 상기 전기 에너지 저장 장치에 저장된 제2 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 3 서킷 브레이커;
    일측이 상기 제1 서킷 브레이커 및 상기 제3 서킷 브레이커에 연결되고, 타측이 상기 HVDC 시스템에 연결되어, 상기 제 1 서킷 브레이커를 경유한 상기 제1 전기 에너지 및 제 3 서킷 브레이커를 경유한 상기 제2 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되는 것을 단속하기 위한 제 2 서킷 브레이커가 포함되고,
    상기 제1 및 제2 서킷 브레이커가 턴온되고, 상기 제3 서킷 브레이커가 턴오프되어, 상기 신재생 에너지원의 제1 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템 으로 공급되고,
    상기 제1 서킷 브레이커가 턴오프되고, 상기 제2 및 제3 서킷 브레이커가 턴온되어, 상기 전기 에너지 저장 장치에 저장된 제2 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되고,
    상기 신재생 에너지원의 발전양이 상기 HVDC 시스템으로 송전하여야 할 전기 에너지양보다 적은 경우, 상기 제1 내지 제3 서킷 브레이커가 턴온되어, 상기 신재생 에너지원의 상기 제1 전기 에너지와 함께 상기 전기 에너지 저장 장치의 제2 전기 에너지가 상기 HVDC 시스템으로 공급되며,
    상기 신재생 에너지원의 발전양이 상기 HVDC 시스템으로 송전하여야 할 전기 에너지양보다 많은 경우, 상기 제1 및 제3 서킷 브레이터가 턴온되어, 상기 신재생 에너지원에서 발전된 제1 전기 에너지의 일부가 상기 전기 에너지 저장 장치에 저장되는 송전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 서킷 브레이커와 상기 HVDC 시스템 사이에는 전압 크기의 변환을 위한 제 1 변압기가 더 마련되는 송전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 저장 장치와 제 3 서킷 브레이커 사이에는 전압 크기의 변환을 위한 제 2 변압기가 더 마련되는 송전 시스템.
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