분산형 전원이 전력계통의 안정도에 미치는 영향에 관한 연구 = A Study on Effect of Distributed Generation for Power System Stability

국문 초록 (Abstract)

우리나라의 경제는 꾸준한 성장세를 유지하여 산업과 생활의 고도화가 이루어지고 있으며 이에 따라 에너지 소비의 증가가 지속되고 있는 상황에서 에너지 자원량의 감소와 지구환경의 제약 문제 등이 거론되고 있다. 먼저, 에너지원 확보를 위해 세계 각국이 치열한 경쟁을 벌이고 있는 상황에서 부존자원이 절대적으로 부족하여 에너지원의 수입의존도가 97[%]에 달하고 있는 우리나라의 경우 장기적인 에너지 수급의 안정성을 확보하기 위해 에너지원의 다변화와 새로운 에너지원의 개발 등이 무엇보다도 시급하다.
여기에, 지구온난화에 따른 해수면 상승, 홍수 피해, 생태계 파괴 등의 환경 문제에 범지구적 차원의 노력이 필요하다는 인식이 확산되었고 이에 국제기후변화협약(UNFCCC)이 채택되어 우리나라도 온실가스 배출 감축을 해야 하는 상황이 되었다.
이러한 상황에서 우리나라 에너지 정책은 친환경적이며 에너지 소비를 최소화할 수 있고 에너지원 다변화를 꾀할 수 있는 방향으로 나아가야 할 것으로 요약할 수 있다.
특히 정보화, 자동화 산업의 발전과 편리함을 추구하는 생활패턴의 변화로 가장 편리한 2차 에너지인 전력의 소비가 꾸준히 늘고 있으며 전력 산업은 1차 에너지를 가장 많이 소비하는 업종인 만큼 전력 분야에서의 대응이 에너지 정책에서 중요한 역할을 하게 된다.
이에 따라 기존의 중앙 집중형 전원 구조에서 다양한 에너지원의 효율적 활용과 에너지 효율의 향상, 친환경적 에너지원의 사용 등을 꾀할 수 있는 분산형 전원의 개발과 도입이 추진되고 있다.
그러나 분산형 전원의 도입으로 기대되는 긍정적인 면 외에 대규모 발전기에 비해 비경제적이며 불안정하고 기존 계통에 투입되었을 때 계통운용상의 문제 등 부정적인 측면도 가지고 있다.
분산형 전원에 대하여 기존에 다루어졌던 연구는 분산형 전원이 계통에 투입됨으로써 얻어지는 송전손실 감소, 발전소와 송전망 건설 회피비용 등의 편익에 주로 초점이 맞추어져 왔으며 계통의 운용 측면에서 다루어진 연구들은 배전계통에 국한되었던 것이 사실이다. 하지만 실제 계통의 운용에는 전체 계통의 안정도 측면이 매우 중요하고 분산형 전원에 대한 연구에서 이 부분이 간과되어 왔다.
이에 본 논문에서는 분산형 전원이 계통에 투입되었을 경우 급격한 부하변동, 선로사고, 발전기 탈락과 같은 외란에 의한 과도 안정도에 어떠한 영향을 끼치는 지에 대하여 연구하였다.
분산형 전원이 계통에 투입되었을 경우 끼치는 영향의 측면에서 중요하다고 생각되어지는 분산형 전원의 발전설비, 투입량, 투입위치 등을 달리한 시나리오를 설정하였으며 이를 PSS/E를 이용한 모의시험계통에 투입하여 그 특성을 도출하였다. 또한 이 결과를 토대로 하여 실계통에 적용하여 계통 운용의 측면에서 유용한 결과를 도출하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, Increase of energy consumption is continued accordingly because economy is constant growth. so we need long term of energy supply stability and develop new energy source.
The effort of environmental improvement is necessary and our country has to reduce conservatory gas in these situation, our energy policy is summarized that minimizes energy consumption and uses kinds of energy source.
Especially consumption of electric power is increased because of development of automatic and intelligent industry. Therefore electric industry is very important role of energy policy.
Accordingly, development and introduction of distributed generation which is used various source of energy is planned.
However, distributed generation is contained noneconomic and unstable problem than centralize generation.
Prior research focused reduction of transmission loss and power plant construction expense and limited electric distributed system. but stability of electric system is important.
This paper studied some effort of stability that distributed generation put in electric system through line fault, sudden load change.
Various scenarios are planned that distributed generation put in plant system, input position and input amounts, and then we examine sample system through PSS/E electric system package.
We conclude basis of this result and examine electric system.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 필요성 = 1
• 1.2 연구동향 = 3
• 1.3 연구목적 및 전개방향 = 4
• Ⅱ. 분산형 전원 = 7
• 2.1 분산형 전원의 개요 = 7
• 2.1.1 분산형 전원의 분류 = 8
• 2.1.2 원리 및 시스템 구성 = 8
• 2.2 분산형 전원의 영향 = 30
• 2.2.1 계통 운영적 측면의 영향 = 31
• 2.2.2 경제·사회·환경적 측면의 영향 = 42
• 2.3 분산형 전원의 계통연계지침 = 46
• 2.4 국내외 기술개발 및 보급현황 = 49
• 2.4.1 국내 현황 = 49
• 2.4.2 국외 현황 = 56
• Ⅲ. 분산형 전원을 고려한 계통의 과도 안정도 해석 = 61
• 3.1 개요 = 61
• 3.2. 과도 안정도 = 62
• 3.2.1 과도 안정도의 개요 = 62
• 3.2.2 과도 안정도의 계산 = 63
• 3.3 분산형 전원을 고려한 과도 안정도 해석 = 83
• 3.3.1 PSS/E를 이용한 분산형 전원의 과도 안정도 해석 절차 = 85
• 3.3.2 PSS/E Model = 93
• 3.3.3 과도 안정도의 해석기준 = 100
• Ⅳ. 시나리오 설정 = 102
• 4.1 시나리오의 구분 기준 = 102
• 4.1.1 분산형 전원의 발전설비 = 102
• 4.1.2 분산형 전원의 투입용량 = 108
• 4.1.3 분산형 전원의 투입위치 = 109
• 4.2 시나리오 설정 = 109
• Ⅴ. 사례연구 = 113
• 5.1 시험모델계통 = 113
• 5.1.1 기본 입력자료 = 114
• 5.1.2 시나리오에 따른 입력자료 = 118
• 5.1.3 Dynamic Simulation 결과 = 129
• 5.2 한국전력계통 = 139
• 5.2.1 2006년 한국전력계통 = 141
• 5.2.2 2007년 한국전력계통 = 151
• Ⅵ. 결론 = 160
• 참고문헌 = 164
• 부록 = 167
• Abstract = 192
• 감사의 글 = 194