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표제지
요약
목차
I. 서론 22
1.1. 연구배경 22
1.2. 연구동향 23
1.3. 논문의 구성 25
II. 배전계통 신뢰도 평가 26
2.1. Markov모델 26
2.2. 배전계통 신뢰도 평가 30
2.2.1. 수용가 관점의 신뢰도 지수 30
2.2.2. 추가신뢰도 지수 31
2.2.3. Roy Billinton Test System(RBTS)모델 34
2.3. 신뢰도 비용 38
2.3.1. 신뢰도 비용 이론 38
III. 태양광시스템 및 배전계통 모델링 58
3.1. 태양광시스템 운영 현황 58
3.1.1. 국내 태양광 시장 동향 58
3.1.2. 국내 태양광 기술 동향 62
3.1.3. 해외 태양광 시장 동향 63
3.1.4. 해외 태양광 기술 동향 66
3.2. 태양광시스템 확률 모델 68
3.3. 배전계통 신뢰도 평가 모델 69
3.4. 부하 모델 71
IV. 태양광시스템의 연계 우선순위 결정알고리즘 77
4.1. 개요 77
4.1.1. 목적함수 및 제약조건 설정 77
4.1.2. 목적함수 재설정 79
4.2. 신뢰도 지수 기준 우선순위 결정 알고리즘 81
4.3. 정전비용 기준 우선순위 결정 알고리즘 84
V. 사례연구 86
5.1. 개요 86
5.2. 기본신뢰도 평가 87
5.2.1. 고장 시 연계가 없는 경우 87
5.2.2. 고장 시 용량에 관계없이 연계가 가능한 경우 89
5.2.3. 고장시 3[MW]까지 연계가 가능한 경우 93
5.2.4. 고장 시 4[MW]까지 연계가 가능한 경우 95
5.2.5. 배전모선에 대용량(20[MW])발전설비가 연계되어 있는 경우 97
5.3. 신뢰도 지수 기준 우선순위 결정 100
5.3.1. 고장 시 연계가 없는 경우 100
5.3.2. 고장 시 용량에 관계없이 연계가 가능한 경우 103
5.3.3. 고장 시 3[MW]까지만 연계가 가능한 경우 106
5.3.4. 고장 시 4[MW]까지만 연계가 가능한 경우 109
5.3.5. 배전모선에 대용량(20[MW])발전설비가 연계되어 있는 경우 112
5.3.6. 태양광시스템 설치에 따른 신뢰도 지수 변화 115
5.4. 정전비용 기준 우선순위 결정 119
5.4.1. 고장 시 연계가 없는 경우 119
5.4.2. 고장 시 용량에 관계없이 연계가 가능한 경우 122
5.4.3. 고장 시 3[MW]까지만 연계가 가능한 경우 125
5.4.4. 고장 시 4[MW]까지만 연계가 가능한 경우 128
5.4.5. 배전모선에 대용량(20[MW])발전설비가 연계되어 있는 경우 131
5.4.6. 태양광시스템 설치에 따른 신뢰도 지수 변화 134
VI. 결론 138
참고문헌 141
Abstract 146
표 2.1. LPI계산을 위한 데이터 및 LPI값 31
표 2.2. ARI계산을 위한 추가 데이터 33
표 2.3. RBTS 모델의 피더형태 및 길이 35
표 2.4. RBTS 모델의 수용가 데이터 35
표 2.5. RBTS 모델의 부하 데이터 35
표 2.6. RBTS 모델의 신뢰도 및 시스템 데이터 36
표 2.7. RBTS 모델의 LPI계산 결과 37
표 2.8. 신뢰도 비용에 영향을 미치는 요소의 분류 46
표 2.9. 세계 각국의 공급지장비용 추정사례 57
표 3.1. 보급사업 별 태양광발전 설치용량 60
표 3.2. 피더 종류 및 길이 69
표 3.3. 수용가 데이터 69
표 3.4. 고장률 및 수리시간 69
표 3.5. 부하데이터 70
표 3.6. 수용가 정보 71
표 3.7. 정규화된 수용가별 부하데이터 72
표 4.1. 정전비용 단가 79
표 4.2. 연계 없는 경우 LP별 불가용도 81
표 4.3. 수용가에 따른 연계용량 및 고장시간 감소율 82
표 4.4. 연계 없는 경우 LP별 정전비용 84
표 5.1. 피더별 추가신뢰도 지수값 89
표 5.2. 피더별 추가신뢰도 지수값 93
표 5.3. 피더별 추가신뢰도 지수값 95
표 5.4. 피더별 추가신뢰도 지수값 97
표 5.5. 피더별 추가신뢰도 지수값 99
표 5.6. 연계우선순위 및 연계용량 100
표 5.7. 연계우선순위 및 연계용량 103
표 5.8. 연계우선순위 및 연계용량 106
표 5.9. 연계우선순위 및 연계용량 109
표 5.10. 연계우선순위 및 연계용량 112
표 5.11. 연계우선순위 및 연계용량 119
표 5.12. 연계우선순위 및 연계용량 122
표 5.13. 연계우선순위 및 연계용량 125
표 5.14. 연계우선순위 및 연계용량 128
표 5.15. 연계우선순위 및 연계용량 131
그림 2.1. 2-state Markov모델 28
그림 2.2. 상태확률 변화 29
그림 2.3. LPI계산을 위한 예 31
그림 2.4. RBTS 모델 34
그림 2.5. 공급비용과 신뢰도비용과의 상관관계 40
그림 2.6. 신뢰도 비용의 구성요소 42
그림 3.1. 국내 태양광 누적 설비용량 추세(2000년~2012년) 59
그림 3.2. 세계 태양광 누적 설치용량 추세(2000년~2012년) 64
그림 3.3. 시간에 따른 태양광 발전 추이 예 68
그림 3.4. 정규화된 수용가 종별에 따른 2-step부하곡선 74
그림 3.5. RBTS모델에 사용된 수용가 종별에 따른 부하곡선 76
그림 4.1. RBTS Bus2모델의 태양광시스템 연계가능 위치 78
그림 5.1. LP별 기본신뢰도 지수 87
그림 5.2. 피더별 기본신뢰도 지수 88
그림 5.3. 피더별 추가신뢰도 지수 88
그림 5.4. 각 피더 고장 시 연계가능 용량 91
그림 5.5. LP별 기본신뢰도 지수 92
그림 5.6. 피더별 기본신뢰도 지수 92
그림 5.7. 피더별 추가신뢰도 지수 93
그림 5.8. LP별 기본신뢰도 지수 94
그림 5.9. 피더별 기본신뢰도 지수 94
그림 5.10. 피더별 추가신뢰도 지수 95
그림 5.11. LP별 기본신뢰도 지수 96
그림 5.12. 피더별 기본신뢰도 지수 96
그림 5.13. 피더별 추가신뢰도 지수 97
그림 5.14. LP별 기본신뢰도 지수 98
그림 5.15. 피더별 기본신뢰도 지수 98
그림 5.16. 피더별 추가신뢰도 지수 99
그림 5.17. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 101
그림 5.18. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 102
그림 5.19. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 102
그림 5.20. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 104
그림 5.21. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 104
그림 5.22. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 105
그림 5.23. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 107
그림 5.24. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 107
그림 5.25. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 108
그림 5.26. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 110
그림 5.27. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 110
그림 5.28. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 111
그림 5.29. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 113
그림 5.30. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 113
그림 5.31. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 114
그림 5.32. 불가용도 기준 설치 시 정전비용 & SAIDI(기저용량 설치) 116
그림 5.33. 불가용도 기준 설치 시 정전비용 & SAIDI(최대용량 설치) 118
그림 5.34. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 120
그림 5.35. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 121
그림 5.36. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 121
그림 5.37. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 123
그림 5.38. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 123
그림 5.39. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 124
그림 5.40. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 126
그림 5.41. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 126
그림 5.42. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 127
그림 5.43. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 129
그림 5.44. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 129
그림 5.45. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 130
그림 5.46. 태양광시스템 연계유무에 따른 SAIDI비교 132
그림 5.47. 태양광시스템 연계유무에 따른 CAIDI비교 132
그림 5.48. 태양광시스템 연계유무에 따른 ENS비교 133
그림 5.49. 정전비용 기준 설치 시 정전비용 & SAIDI(기저용량 설치) 135
그림 5.50. 정전비용 기준 설치 시 정전비용 & SAIDI(최대용량 설치) 137
초록보기 더보기
현재 우리나라를 비롯한 세계 각국은 기후변화 및 지구온난화로 각종 환경에 관련된 규제가 대두 되었으며 또한 고유가에 따른 지속적인 에너지원의 필요성이 제기되고 있다. 태양광시스템은 무공해, 무한정의 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 장치로써 타 산업과의 연관성이 많은 산업으로 발전하고 있다.
세계적인 경제난 가운데에서도 태양광 산업은 매년 두 자릿수 이상의 성장을 기록하며 발전하여 오다 2010년 유럽 경제위기, 중국 저가 태양광 제품의 과잉공급 등으로 인해 전 세계적으로 태양광 산업은 침체위기를 맞기도 하였으나 현재는 조정 국면이며 일본, 중국, 인도 등 아시아 시장이 세계 태양광 수요의 50[%]이상까지 차지 할 것으로 전망이 되며, 향후 2020년까지 지속적인 성장이 예상된다.
이러한 태양광시스템은 분산전원 형태로 전력계통, 특히 배전계통에 주로 연계되어 운전하고 있는 실정이다. 태양광시스템이 배전계통에 연계되면 계통에 고장발생 시 태양광시스템을 통하여 중요부하에 전력을 공급할 수 있고 또한 고장 시 다른 선로로부터 전력을 공급받을 시에도 연계용량 확보에 유리한 점이 있다. 결론적으로 배전계통에 신뢰도 향상을 이룰 수 있게 된다. 이러한 태양광시스템을 배전계통에 연계 시 신뢰도 측면에서 최적의 위치에 최적의 용량을 연계하게 되면 배전계통 신뢰도를 가장 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한 현재의 배전계통은 포화가 되어 더 이상 기기 신뢰성 향상 및 자동화 등으로는 계통 신뢰도 향상을 이루기가 어려운 상황에서 계통 신뢰도를 추가적인 비용 없이 효과적으로 상승시킬 수도 있게 된다.
따라서 본 연구에서는 배전계통 신뢰도 측면에서 바라본 태양광시스템의 연계위치 및 연계용량 우선순위의 결정방법을 제안하였다. 먼저 배전계통의 신뢰도에 대하여 살펴보았는데 신뢰도 평가의 기본이 되는 Markov 모델부터 기본적인 배전계통의 신뢰도를 계산하는 방법 및 정전비용 산출방법 등 전반적인 신뢰도에 대하여 정리하였다.
다음으로 태양광시스템의 설치현황을 비롯하여 Roy Billinton Test System(RBTS) 모델, 태양광시스템의 확률모델, 배전계통 데이터, 부하모델을 제시하고 태양광시스템을 연계하기 위한 핵심알고리즘을 제안하였다. 이를 위해 목적함수 및 제약조건을 설정하고, 신뢰도 지수 및 정전비용을 최대로 개선할 수 있는 태양광시스템의 연계위치 및 연계용량을 결정하는 알고리즘을 제안하였다.
제안된 방법의 타당성을 검증하기 위한 사례연구에서는 태양광시스템을 연계하기 전에 배전계통 운영에 적합한 5가지 케이스를 설정하였다. 즉, 고장 시 연계가 없는 경우, 고장 시 용량에 관계없이 연계가 가능한 경우, 고장 시 3[MW]까지만 연계가 가능한 경우, 고장 시 4[MW]까지만 연계가 가능한 경우, 배전모선에 대용량(20[MW]) 열병합 발전설비가 연계되어 있는 경우에 대하여 기본적인 신뢰도 평가를 수행하였다.
그 다음으로 각각의 5가지 케이스에 대하여 불가용도를 기준으로 태양광시스템을 연계한 사례 및 정전비용을 기준으로 태양광시스템을 연계한 사례에 대하여 신뢰도를 계산하여 본 논문에서 제안한 알고리즘을 검증하였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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