저관성 전력 시스템의 안정성 평가: 송전계통운영자 관점

Core Concepts

저관성 전력 시스템에서 주파수 안정성, 특히 주파수 변화율(RoCoF)이 주요 제약 요인이다.

Abstract

이 논문은 아일랜드와 북아일랜드의 전력 시스템(AIPS)을 대상으로 저관성 전력 시스템의 동적 안정성을 평가한다. 2023년 6월 데이터를 바탕으로 분석한 결과, 현재 AIPS의 주요 제약 요인은 주파수 안정성, 특히 주파수 변화율(RoCoF)인 것으로 나타났다.
전체 8,594건의 LSAT 케이스 중 약 4.86%인 418건이 불안정한 것으로 나타났다. 이 중 주파수 안정성 문제가 가장 큰 비중을 차지했으며, 특히 RoCoF가 전체 불안정 케이스의 27.75%를 차지했다.
관성, 수요, 풍력 발전량 등 다양한 시스템 변수와 주파수 불안정성 간의 상관관계를 분석한 결과, 다음과 같은 특징이 도출되었다:

주파수 Nadir 문제는 주로 높은 수요, 낮은 풍력, 높은 관성 조건에서 발생했다.
주파수 Zenith 문제는 주로 낮은 수요, 높은 풍력, 낮은 관성 조건에서 발생했다.
RoCoF+ 문제는 주로 높은 풍력, 낮은 관성 및 수요 조건에서 발생했다.
RoCoF- 문제는 주로 낮은 풍력, 높은 관성 및 수요 조건에서 발생했다.

이러한 분석 결과를 바탕으로 송전계통운영자는 저관성 전력 시스템의 주파수 안정성, 특히 RoCoF 문제를 해결하기 위한 대책을 마련하고 있다.

Stats

주파수 Nadir 문제는 주로 높은 수요, 낮은 풍력, 높은 관성 조건에서 발생한다.
주파수 Zenith 문제는 주로 낮은 수요, 높은 풍력, 낮은 관성 조건에서 발생한다.
RoCoF+ 문제는 주로 높은 풍력, 낮은 관성 및 수요 조건에서 발생한다.
RoCoF- 문제는 주로 낮은 풍력, 높은 관성 및 수요 조건에서 발생한다.

Quotes

없음

Key Insights Distilled From

Stability Assessment of Low-Inertia Power Systems

by Manuel Hurta... at arxiv.org 04-09-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.04618.pdf

Deeper Inquiries

저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해 송전계통운영자가 고려할 수 있는 다른 방안은 무엇이 있을까?

송전계통운영자가 저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해 고려할 수 있는 다른 방안은 다음과 같다:

유연한 운영 전략: 전력 시스템 운영자는 유연한 운영 전략을 채택하여 다양한 운영 조건에 대응할 수 있어야 한다. 이는 예측 가능성이 낮은 장애 상황에 대비하여 신속하게 대응할 수 있는 능력을 갖추는 것을 의미한다.
고급 모니터링 및 제어 시스템: 최신 기술을 활용한 고급 모니터링 및 제어 시스템을 도입하여 전력 네트워크의 상태를 실시간으로 모니터링하고 안정성 문제를 조기에 감지할 수 있도록 해야 한다.
신뢰성 있는 에너지 저장 시스템: 에너지 저장 기술을 활용하여 전력 네트워크의 안정성을 향상시킬 수 있다. 안정성 문제가 발생했을 때 에너지 저장 장치를 활용하여 빠르게 대응할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 중요하다.

저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해서는 기존 발전기 외에 어떤 새로운 기술이나 자원을 활용할 수 있을까?

저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해 기존 발전기 외에 다음과 같은 새로운 기술이나 자원을 활용할 수 있다:

가상 동기 발전기(VSG) 제어: 가상 동기 발전기(VSG) 제어 기술을 도입하여 인버터 기반 자원을 활용할 수 있다. VSG는 전통적인 발전기와 유사한 동작을 통해 전력 시스템의 안정성을 향상시키는 데 도움이 된다.
에너지 저장 시스템: 에너지 저장 시스템을 활용하여 전력 네트워크의 빠른 빈도 제어와 안정성을 개선할 수 있다. 에너지 저장 장치는 빠른 반응 속도로 빈도 변동을 조절하고 전력 네트워크의 안정성을 유지하는 데 기여할 수 있다.
유동적인 전력 교환 시스템: 유동적인 전력 교환 시스템을 도입하여 전력 네트워크의 유연성을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 전력 네트워크의 안정성을 유지하고 안정성 문제에 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.

저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해서는 전력 시스템 운영 방식의 근본적인 변화가 필요할까?

저관성 전력 시스템의 안정성 문제를 해결하기 위해서는 전력 시스템 운영 방식의 근본적인 변화가 필요할 수 있다. 이러한 변화는 다음과 같은 측면을 포함할 수 있다:

신속한 대응 능력 강화: 전력 시스템 운영자는 안정성 문제에 신속하게 대응할 수 있는 능력을 향상시켜야 한다. 이를 위해 실시간 모니터링 및 제어 시스템을 강화하고 빠른 대응 메커니즘을 마련해야 한다.
신기술 도입: 새로운 기술 및 자원을 적극적으로 도입하여 전력 시스템의 안정성을 향상시켜야 한다. 에너지 저장 시스템, 가상 동기 발전기(VSG) 제어 등의 기술을 활용하여 안정성 문제를 해결할 수 있다.
협력과 혁신: 전력 시스템 운영자, 제조업체, 정부 및 학계 간의 협력을 강화하고 혁신적인 솔루션을 개발해야 한다. 이를 통해 안정성 문제에 대한 종합적이고 효과적인 대응 전략을 마련할 수 있다.