해상풍력단지 전력계통 연계를 위한 무효전력 최적 보상용량 계산에 관한 연구

A Study on the Calculation of Optimal Compensation Capacity of Reactive Power for Grid Connection of Offshore Wind Farms

최근 해상풍력산업이 활성화되면서 기존 화력 발전소 규모의 400MW 급 발전단지들이 개발되고 있다. 재생에너지는 에너지원에 따라 간헐성이 큰 특성이 있고, 최신 재생에너지 발전설비들은 제어기능을 갖는 인버터 기술로 구성되는 특징이 있다. 이러한 재생에너지원의 계통연계 확대에 따라 전력계통 접속을 위한 그리드코드도 점점 구체화되고 있고, 이에 따라 관련 검토도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 그리드 코드 준수를 위해 여러 해상풍력 발전단지들을 통합하여 공동접속설비로 접속하는 경우, 최적 무효전력 보상용량 선정 방법에 대해 제안한다. 그리드 코드의 요구조건을 기반으로, 전북 서남해 400MW 풍력발전단지의 무효전력 보상과 과도안정도를 분석한다. 이 분석은 PSS/E를 사용하여 각 터빈 배치안과 케이블 데이터로 발전단지 DB를 구축하고, 내·외부망 케이블의 충전전류에 의한 무효전력과 연계점에서 무효전력 보상용량을 산출한다. 또한 전력계통 DB에 연계해서 정적, 동적 안정도를 고찰한다.

With the recent activation of the offshore wind power industry, there has been a development of power plants with a scale exceeding 400MW, comparable to traditional thermal power plants. Renewable energy, characterized by intermittency depending on the energy source, is a prominent feature of modern renewable power generation facilities, which are structured based on controllable inverter technology. As the integration of renewable energy sources into the grid expands, the grid codes for power system connection are progressively becoming more defined, leading to active discussions and evaluations in this area. In this paper, we propose a method for selecting optimal reactive power compensation capacity when multiple offshore wind farms are integrated and connected through a shared interconnection facility to comply with grid codes. Based on the requirements of the grid code, we analyze the reactive power compensation and excessive stability of the 400MW wind power generation site under development in the southwest sea of Jeonbuk. This analysis involves constructing a generation site database using PSS/E (Power System Simulation for Engineering), incorporating turbine layouts and cable data. The study calculates reactive power due to charging current in internal and external network cables and determines the reactive power compensation capacity at the interconnection point. Additionally, static and dynamic stability assessments are conducted by integrating with the power system database.