세계최초 인터넷에 의한 직접부하제어 실현

목차

1. 서 론
2. 직접부하제어시스템의 개념
3. 직접부하제어 관련 해외 사례
4. 직접부하제어시스템 구성을 위한
통신방식 선정
5. 직접부하제어시스템의 구성

본문내용

름도
외부의 전력신호에 의해 각각 자동제어와 수동제어를 병행하여 부하를 제어할 수 있게 구성하였고, 이에 각각 목표전력제어와 지정부하제어를 선별하여 제어될 수 있도록 하였다. 각각 부하제어 단계는 부하제어 시나리오에 의해 Case별로 운영자가 각 단계별로 설정하여 사용할 수 있도록 구성하여 최적의 부하제어 상태를 이룰 수 있도록 하였다(그림 8 참조).
<그림 8> 직접부하제어시스템의 부하제어 흐름도
<그림 9> 직접부하제어시스템 실제 운용 화면
마. 직접부하제어 운영
실제로 부하제어를 전력예비율 시뮬레이션 모드에서 부하를 제어한 결과는 다음 그림 9와 같다. 그림에 나타난 바와 같이 전력계통의 상황(한전공급능력, 예비율 등) 및 수용가의 정보를 실시간으로 표시하도록 구성되어 있다.
7. 부하제어 응용기술
가. 부하제어 응용기술의 필요성
부하제어 효과를 극대화하기 위해서는 다양한 부하제어 응용기술의 개발이 필요하다. 기존 수용가에서 이루어진 부하제어는 대부분이 On/Off에 의한 단순 제어방식이었으나, 다양한 부하제어 응용기술을 개발하여 전력설비의 운전상 무리가 없는 범위 내에서 부하제어를 실시하는 것이 바람직하며, 향후 지속적인 응용기술 개발이 필요하다.
나. 터보냉동기 소비전력 제어
(1) 터보냉동기 제어방식
정상운전 중 터보냉동기의 베인제어 신호에 따라 설정된 온도 저항값으로 변경시켜 냉수 출구온도를 조정하면 냉수 출구온도가 상승되어 터보냉동기의 부하가 감소되어 운전된다. 이와 같이 냉수출구온도를 제어하여 압축기의 소비전력을 저감시킬 수 있다.
(2) 터보냉동기 베인제어 실측 사례
370kW(500RT) 터보냉동기의 냉수출구 온도 설정값을 2단계로 설정하여 외부 신호에 의해 베인을 제어하도록 구성하여 측정한 결과는 표 3과 같이 나타났다. 참고로 1999년 건물 냉방용 터보냉동기의 현황은 3,230여대로 용량은 850MW에 달하는 것으로 추정되고 있다(그림 10 참조).
구 분
소비전력(kW)
냉수출구온도(℃)
Normal
264
7.6
Vane Control #1
234
8.0
Vane Control #2
186
8.6
<표 3> 터보냉동기 베인제어 실제 측정치
<그림 10> 터보냉동기 베인제어에 따른 소비전력 추이
다. 극수변환 모터
FAN설비 등에 극수변환 모터를 적용하여 외부 제어신호에 따라 극수를 변환하여 소비전력을 감소시키는 방식으로 측정된 결과치는 다음 표 4와 같다.
구 분
소비전력(kW)
극수(P)
Normal
4.6
4
Pole Change
0.9
8
<표 4> 극수변환 모터 적용 실측치
8. 직접부하제어 기대효과
(1) 전력계통부하 지속시간대별 구성
최근 계통의 최대부하가 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있어
<그림 11> 1999년도 전력계통부하 지속시간 구성
직접부하제어시스템의 확대 보급이 이루어진다면 계통 보호 및 안정화에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다. 그림 11은 1999년도 전력계통부하의 전력지속시간대별 구성을 나타내었는데, 이 그림에서 나타난 바와 같이 단시간의 부하억제가 가능하다면 전력 예비율 향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.
(2) 직접부하제어 사업확대 대상 선정
직접부하제어 사업의 확대 대상을 하절기 냉방부하가 커다란 비중을 차지하는 계약전력 1,000kW 이상인 건물을 적용한다면 직접부하제어의 효과가 극대화할 것으로 기대된다(표 5 참조).
구 분
수용가(호)
계약용량(MW)
일반용
교육용
2,885
201
7,342
585
계
3,086
7,927
☞ 출처) 전력통계월보(한국전력공사, 제163호)
<표 5> 1,000kW 이상 건물 현황
또한 위 수용가에 대해 실제로 사업에 관한 참여율을 산출해 보면 표 6과 같다.
구 분
비 율(%)
기 준
제어율
참여율
부하율
9.2
40.0
70.0
'97년 공단 시범사업 12개소 평균 절감률
동사업에 대한 수용가 참여 추정치 계약용량에 대한 실제 부하율 추정치
<표 6> 수용가 예상 참여율의 산출
(3) 직접부하제어 사업의 예상 기대효과
사업시행에 따른 직접부하제어 용량을 산출하면 표 7과 같다.
호 수
직접부하제어 용량(MW)
수용가당 제어용량(kW/호)
1,234
204
165
<표 7> 사업 확대에 따른 직접부하제어 용량 산출
표 7과 같이 직접부하제어 용량을 확보하여 운영한다면, 1999년 계통부하 지속시간 구성을 기준으로 볼 때 6시간 부하제어를 실시하여 계통 최대피크 대비 약 1%의 전력예비율을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
9. 맺음말
에너지관리공단에서 수행한 직접부하제어 시범사업의 결과 인터넷에 의한 실시간 양방향통신이 가능하여 전력 감시 및 원활한 부하제어가 가능하여 직접부하제어에 적합한 통신방식이라 할 수 있으며, 또한 확장성이 용이하여 대규모의 수용가를 하나의 네트워크로 구성하여 전력계통과 연계하여 운용한다면 계통의 안정은 물론 신뢰도 향상에 기여할 것으로 기대된다.
또 부하제어에 효과를 극대화하기 위해 공단에서 터보냉동기 제어방식 및 극수변환 모터의 적용 등을 선보였는데 이러한 방식 외에 다양한 부하제어 응용기술의 개발 및 적용을 통하여 부하제어의 효과를 극대화해야 할 것이다.
결론적으로 하절기 냉방부하의 부하패턴이 첨예하므로 이를 다소나마 해결하기 위해 직접부하제어의 확대 적용을 통해 국가적인 인프라 구축의 과제로 실현되어야 할 것으로 판단된다.
참 고 문 헌
(1) 대한전기학회 하계학술대회 논문집, "TCP/Ethernet 방식을 이용한 DLC(Direct Load Control)의 구성 및 부하제어기법(Ⅰ)", 2000.
(2) 한국전력공사 계통운영처, "최대부하 직접제어방식 실용화를 위한 연구(최종보고서)", 1990.
(3) 한국전력공사 전력연구원, "첨두부하 억제를 위한 원격부하제어 시스템 개발 및 적용에 관한 연구", 1996.
(4) 한국전력공사, "전력계통의 부하관리방안(1)∼(5)", 전기기사협회지, 125호∼129호, 1993.
(5) 한국전력공사, "최대전력관리장치 보급방안연구", 1997
(6) 한국전력공사, "수급연동형 최대전력 관리시스템 개발", 1997
(7) 한국전력공사, "전력통계월보", 제173호, 1999

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인터넷,   직접부하제어