최근, 정부에서는 차세대 성장 동력 산업의 하나로서 녹색성장 정책을 추진하고 있으며, 그 일환으로 재생에너지 3020 이행계획에 의거하여 2030년까지 신재생 에너지전원의 비중을 전체 에너지전원의 20% 정도로 확대하는 보급 사업을 적극적으로 수행하고 있다. 이런 정부의 신재생에너지 확대개발정책에 따라 태양광과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 도입되어 운용됨에 따라, 배전계통의 전압상승 등 전력품질에 관련된 많은 문제점들이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여, 전력회사에서는 태양광전원이 연계된 배전계통에 선로전압조정장치(SVR, Step Voltage Regulator)를 도입하고 있으며, 또한 분산형전원 배전계통연계기준을 제시하여 배전계통의 전압 안정화에 노력하고 있다. 특히, 최근에는 전기저장장치(ESS, Energy Storage System)를 신재생에너지전원의 급격한 출력변동성에 대한 전압안정화 방안으로 활용하여, 배전계통에서 태양광전원의 수용성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 이와 같은 노력에도 불구하고, 태양광 전원과 같은 분산형전원이 대량으로 배전계통에 연계됨에 따라 수용가 전압상승과 관련된 문제점은 여전히 발생하고 있다.
따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계된 배전계통에 소수발전기 최적 전압제어를 통한 태양광전원 수용성 향상 방안을 제안한다. 대용량 태양광 전원이 연계된 배전계통에서의 SVR에 의한 전압제어 문제점과 연계되어 운전 중인 소수력발전기(MHG, Micro Hydropowr Generator)의 역률제한에 따른 운전가능범위와 전압제어의 한계점을 분석한다. 이를 통해 소수력발전기의 전압제어모드별 계통전압 영향을 평가하여 최적전압제어 알고리즘과 수용가 전압의 규정전압 범위를 유지시키는 민감도 분석에 의한 태양광전원의 배전계통 수용성 향상 평가 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘을 바탕으로 PSCAD/EMTDC 모델링을 수행하고, 태양광전원과 소수력발전기 용량 변경 및 설치위치 변경 등 다양한 시나리오를 기반으로 수용가 전압특성을 분석하였다. 또한, 제안한 최적전압제어 알고리즘을 구현하여, 여자시스템 시뮬레이터와 실 계통 적용을 통해 대용량 태양광전원이 연계된 배전계통에서 소수력발전기의 무효전력제어에 따른 수용가 전압안정화와 배전계통 수용성 향상 효과를 확인하였다.