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에너지연구원 '풍력발전 사전검증기술' 확보…국산화·신뢰성 높여

등록 2022.07.04 12:01:00

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기사내용 요약

대용량 풍력발전기 제어알고리즘 검증 위한 사전검증시스템 개발
다양한 조건의 풍력발전기 반복 시험, 신뢰성과 경쟁력 확보
사전검증 플랫폼으로 풍력발전기 국산화 촉진

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[대전=뉴시스] 초대형 풍력발전기 사전검증시스템의 통합운영 프로그램. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 최근 풍력발전의 대형화 추세에 육상에서 해상으로 설치장소가 확장되면서 발전설비의 신뢰성과 안정성이 중요해지는 가운데 국내 연구진이 대용량 풍력발전기의 신뢰성을 다양한 조건에서 사전 모의실험으로 검증할 수 있는 시스템을 개발했다.

한국에너지기술연구원은 전력시스템연구팀과 풍력연구팀이 대용량 풍력발전기의 신뢰성 확보를 위한 사전검증시스템(P-HILS)을 개발하고 풍력발전기의 제어알고리즘 검증체계를 구축했다고 4일 밝혔다.

이에 따라 특정 조건과 시험항목에 대한 사전 반복테스트로 제어알고리즘의 최적화가 가능해져 풍력발전기의 신뢰성 증대와 국산화 및 원가절감이 기대된다.

P-HILS(Power Hardware-In-Loop System)는 풍속, 풍향 등의 외부 환경조건과 다양한 시나리오에 따른 실제 풍력발전기와 동일한 전기적 출력을 발생시킬 수 있도록 특성 값에 기반한 풍력발전기 시뮬레이션 모델이다.
 
풍력발전기 제어시스템 원가는 설비자체의 1% 미만으로 매우 적지만 성능에 따라 블레이드, 타워 등을 경량화시킬 수 있어 원가절감에 크게 기여할 수 있다.

특히 풍력발전기의 설비용량을 늘려도 제어시스템 비용은 증가하지 않아 사실상 풍력발전기의 경쟁력을 강화할 수 있는 핵심 기술이다.

최근 재생에너지 비중이 높아지면서 출력변동성 때문에 전력계통의 강건성과 복원력을 악화시키는 문제가 발생, 대용량 풍력발전기에는 제어알고리즘의 개발과 고도화를 통한 합성 관성(Synthetic Inertia) 제어기술과 계통지원기능(Grid Support)이 필요해지고 있다.

합성 관성기술과 계통지원기능은 재생에너지의 변동성을 제어해 전력계통에 안정을 취하도록 하는 기술이다.

이에 따라 연구팀은 국내 대학·민간기업 등과 함께 풍력발전기 제어알고리즘을 시험평가할 수 있는 사전검증시스템을 개발했다.

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[대전=뉴시스] 초대형 풍력발전기 사전검증시스템 실험설비의 모습. *재판매 및 DB 금지

이는 풍력발전기 내부의 각종 특성 값과 풍속과 풍향 등 외부환경 조건에서 풍력발전기의 전기적인 출력을 통해 제어알고리즘을 평가할 수 있는 시험장비와 기술이다.

연구팀이 개발한 시스템은 실시간 기반의 고속연산을 통해 현재 보편적으로 사용하고 있는 10ms(0.01초) 제어주기의 풍력발전기 제어알고리즘을 평가할 수 있다.

 또 합성관성 및 계통지원기능의 다양한 조건에서 검증이 가능하고 이를 통해 계통의 유연성을 확보, 재생에너지 비중증대에 따른 전력계통의 관성 저하문제에 대처할 수 있다.

사전검증시스템은 개방형 플랫폼 형태로 개발돼 주요 구성품의 탈부착이 용이, 다양한 풍력발전기 종류와 내부 부품을 시험할 수 있고 복수의 풍력발전기로 구성된 풍력발전단지에 대해 제어 및 다중화(Redundancy) 통신시스템에 대한 신뢰성 검증도 가능하다.

연구팀의 시스템은 반복시험을 통해 제어알고리즘 최적화 및 신뢰성 높은 운전으로 원가절감은 물론 운영비용 감소, 전문인력 양성, 풍력발전기 주요 부품의 국산화를 촉진할 것으로 기대된다.

이미 사전검증시스템은 2개 업체로 기술이전이 완료됐으며, 올 하반기에 2개 업체로 추가 기술이전이 예정돼 있어 다양한 형태로 산업계에 적용될 전망이다.

연구책임자인 김대진 선임연구원은 "풍력발전기 사전검증시스템은 국내 풍력발전기 제조사의 신뢰성 확보를 통해 제품의 경쟁력 강화에 큰 도움이 될 것"이라며 "향후 서남해지역 대규모 풍력발전단지의 안정적인 운영을 위한 유지보수 전문인력을 양성하는 데도 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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