Khái niệm cốt lõi
본 논문에서는 다양한 분산 에너지 자원(DER)을 통합하는 모듈형 동적 가상 발전소(DVPP)의 그리드 형성 제어 설계 방식을 제안하고 시뮬레이션을 통해 그 성능을 검증합니다.
Tóm tắt
모듈형 동적 가상 발전소의 그리드 형성 제어
본 연구 논문은 다양한 분산 에너지 자원(DER)을 하나의 시스템으로 통합하여 그리드에 안정적인 전력을 공급하는 것을 목표로 하는 모듈형 동적 가상 발전소(DVPP)의 그리드 형성 제어 설계에 대해 다룹니다.
DVPP의 필요성 및 기존 연구의 한계
- 재생에너지 사용 증가로 인해 분산 에너지 자원(DER)의 통합 및 제어 필요성이 증대되고 있습니다.
- 기존 마이크로그리드 제어 방식은 계통 코드 요구 사항 및 DVPP가 가능하게 하는 유연한 제어 목표를 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
- 특히, 기존 방식은 (1) 계통 코드 요구 사항 또는 최적 사양에 의해 결정되는 원하는 응답을 제공하는 유연성 부족, (2) AC/DC 하이브리드 시스템을 수용하도록 쉽게 확장할 수 없는 맞춤형 제어 설계라는 두 가지 중요한 차이점을 가지고 있습니다.
본 연구의 주요 내용
- AC-결합, DC-결합, AC-출력 및 DC-출력 구성을 포함한 광범위한 DVPP 구성을 소개합니다.
- 각 구성에 대한 제어 목표를 공식화하고, DER 집계 조건, 원하는 동작의 분산 제어, 개별 컨버터에 대한 로컬 제어 전략을 포함하는 제어 설계를 제안합니다.
- 체계적인 하향식 설계 방식을 통해 모듈형 AC/DC 하이브리드 DVPP를 포괄하도록 제어 설계를 확장하여 높은 유연성과 확장성을 갖춘 모듈형 DVPP 솔루션을 제공합니다.
주요 기여
- 현재 DER 통합 실무에서 네 가지 일반적인 토폴로지 배열을 나타내는 네 가지 기본 DVPP 구성/모듈을 제시하고, 각각에 대해 원하는 상호 운용 가능한 제어 목표를 공식화합니다.
- 각 기본 DVPP 모듈에 대한 제어 설계를 제안합니다.
- 체계적인 하향식 설계 방식을 통해 모듈형 AC/DC 하이브리드 DVPP를 포괄하도록 이 제어 설계를 확장하여 높은 유연성과 확장성을 갖춘 모듈형 DVPP 솔루션을 제공합니다.
시뮬레이션 검증
- 제안된 제어 설계의 성능을 검증하기 위해 다양한 시나리오(무한 버스 시스템 연결, IEEE 13-버스 배전 시스템 연결, 다중 DC 버스 DVPP 성능, AC/DC 하이브리드 DVPP 성능)에서 시뮬레이션을 수행합니다.
- 시뮬레이션 결과, 제안된 제어 설계가 다양한 DVPP 구성에서 원하는 동적 응답을 달성하고 계통 안정성을 향상시키는 데 효과적임을 확인했습니다.
결론
본 연구는 모듈형 DVPP의 그리드 형성 제어 설계를 위한 포괄적인 프레임워크를 제공하며, 이는 미래의 AC/DC 하이브리드 전력 계통을 구축하고 운영하기 위한 확장 가능하고 표준화된 고급 계통 인터페이스(AGI)를 제공합니다.
Thống kê
본 논문에서는 DVPP의 관성 시간 상수를 5초, 주파수 드룹 기울기를 4%, 전압 드룹 기울기를 20%로 설정하여 시뮬레이션을 진행했습니다.
DVPP는 슈퍼커패시터, 배터리 에너지 저장 시스템, 태양광 발전 시스템으로 구성되며, 각각의 전력 설정점은 0.0pu, 0.0pu, 0.5pu입니다.
슈퍼커패시터의 전력 응답은 Tsc = -τscs/(0.01s+1)로 설정하고, τsc 값을 변경하며 시뮬레이션을 수행했습니다.
태양광 발전 시스템의 전력 응답은 Tpv = ηpv/(0.5s+1)Tbess&pv로 설정하고, ηpv 값을 변경하며 시뮬레이션을 수행했습니다.
시뮬레이션 결과, 슈퍼커패시터의 τsc 값이 작을수록, 즉 슈퍼커패시터가 관성 전력을 덜 제공할수록 배터리 에너지 저장 시스템은 더 많은 관성 전력을 제공하는 것을 확인했습니다.
또한, 태양광 발전 시스템의 ηpv 값이 클수록 태양광 발전 시스템은 더 많은 정적 전력을 제공하는 것을 확인했습니다.
Trích dẫn
"DVPPs are distinguished by their focus on the collective response to fulfill a desired response to the output-terminal grid, as opposed to the localized operation of individual DERs in a microgrid."
"A modular DVPP introduces a flexible and scalable approach to building AC/DC hybrid power grids."
"This approach is more systematic and standardized than the conventional fragmented and self-contained integration paradigm of DERs."