마이크로그리드 환경에서 주파수 조정 서비스를 위한 에너지저장장치의 운영전략

Abstract

현재 주파수 조정 서비스는 조속기에 의한 주파수 추종운전 및 자동발전 제어로 시행되고 있다. 화력발전기 출력의 약 5%를 주파수 조정용으로 책정하기 때문에 경제성 있는 발전원을 100% 활용하지 못하여 경제적 손실이 발생한다. 이로 인해 정부나 민간 기업들은 에너지 저장장치를 활용한 주파수 조정 서비스에 대한 연구를 활발히 진행 중에 있다. 에너지 저장장치는 빠른 응답특성과 대용량화가 가능하므로 주파수 조정용에 적합하다. 지금까지 48 MW 규모의 에너지 저장장치가 주파수 조정용으로 설치되어 운전 중에 있으며, 2017년 안에 500 MW 까지 확장 될 계획이다. 일반적으로 에너지 저장장치를 주파수 조정용으로 사용할 시 적용하는 P-f droop 제어는 주파수 변동률에 따른 출력의 변동률로써 나타낸다. P-f droop 제어는 에너지 저장장치의 SOC가 고려되지 않기 때문에 주파수의 상황에 따라 완전 방전, 완전 충전이 발생하여 주파수 조정 서비스 참여가 제한되는 상황이 발생하게 된다. 반면 가변 droop 제어는 에너지 저장장치의 SOC에 따라 충, 방전 계수가 결정되기 때문에 SOC 유지에 적합하나 주파수 조정은 미흡한 점이 있다. 본 연구에서는 주파수 변동량에 따라 두 개의 구간으로 나누고, 각 상황에서 각기 다른 제어를 적용해 앞서 언급한 단점들이 보완 된 혼합 droop 제어를 제안한다. Simulation에서는 샘플링 된 주파수를 기준으로 주파수 보상에는 적합하나 SOC 유지가 미흡한 P-f droop 제어, 주파수 조정은 미비하나 SOC 유지를 잘하는 가변 droop 제어, 이를 주파수 변동에 따라 구분지어 적용한 혼합 droop 제어를 수행해 주파수 조정 및 SOC 유지를 RMS 값으로 도출하였다