[풍력발전] 풍력발전의 종류와 원리

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[풍력발전] 풍력발전의 종류와 원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 풍력발전의 원리
2. 풍력발전기의 도입
3. 풍력발전의 특성
1) 기술적 특성
2) 풍력발전의 경제적 특성
3) 풍력발전의 환경적 특성
4. 풍력발전시스템 구성
1) 동기발전기에 의한 시스템 구성
2) 유도발전기에 의한 시스템 구성
3) 직류발전기에 의한 시스템 구성
5. 풍력발전기의 종류
6. 풍력발전시스템의 운전 방식
1) 단위전원공급방식
2) 복합발전방식
3) 분산계통연계방식
7. 풍력 발전 산업의 전망
1) 국내외 풍력 발전의 보급 및 시장 전망
2) 경쟁력 확보 방안

참고자료

본문내용

목적으로 많이 이용되고 있으며, 주로 연평균풍속이 4m/sec 이상이고 최소의 부하용량이 100kW 이상의 도서지방이나 오지의 통신소 등에서 많이 이용되고 있는데 지역적 특성 때문에 다음과 같은 장점을 갖는 발전방식이라 할 수 있다.
지역적 특성 때문에 비싼 연료의 사용을 절감하는 효과
계절적 이유나 지역적 고립에 의해 접근이 수월치 못한 지역의 부담을 더는 효과
도서지방이나 오지에 설치 운전되어 그 지역의 생활 및 문화수준 향상에 기여하는 효과
풍력/디젤 복합발전 계통도
이 방식에서 풍력발전은 디젤발전을 보조하는 역할을 하는데 바람이 불어 풍력에너지에 의해 전력이 생산되면 곧바로 분배장치를 통해 일반부하로 전달되고 제어기는 이를 감지하여 디젤엔진의 부하를 줄이는 방식으로 운전되며, 보통 복합발전방식은 다양한 규모와 다양한 용도로 구성될 수 있는데 미국의 경우, 에너지성에서 공동연구협력 하에 시스템의 모델링과 시장조사를 수행하여 일반산업계를 지원하여 기술적으로 적절한 복합발전 방식의 설계가 가능하게 하고 있다.
3) 분산계통연계방식
다른 형태의 방식으로는 분산계통연계방식이 있는데 이는 일반가정용, 농업용, 상업용 또는 작은 규모의 산업용의 전원공급용으로 이용되는 방식으로서 소비하고 남은 전력은 다시 계통선으로 회귀하게 되며 시스템의 규모는 일반가정용의 경우는 5∼10kW 정도이나 대규모 농업용이나 상업용 또는 산업용으로는 수백 kW급 규모의 작은 단지형태로 운전되기도
한다. 기본적인 계통도를 아래 그림에서 보이고 있는데, 풍력발전시스템으로부터 전력은 바로 사용자의 부하로 들어가게 되어 계통선으로부터 전력사용을 줄일 수가 있으며, 오히려 풍력에 의한 잉여 전력이 발생하게 되면 계통선으로 잉여 전력이 회귀하게 되는 방식이다.
마지막으로 앞에서 언급된 여러 가지 운전방식 중에서 가장 경제성이 있는 방식으로 전망되고 있는 풍력발전단지는 풍력에 의한 전력에너지의 집중생산 및 중앙 공급이 가능하여 미국의 캘리포니아나 하와이 등지와 덴마크와 같은 선진 외국에서는 대규모의 풍력발전단지를 형성하여 운전 중에 있다.
분산계통 연계방식의 계통도
7. 풍력 발전 산업의 전망
1) 국내외 풍력 발전의 보급 및 시장 전망
정부의 “저탄소 녹색 성장”을 에너지 부문에서 뒷받침하고 “석유 이후의 시대”에 대한 전략적 대응으로 장기 에너지 정책을 제시 하였다.
화석 에너지 사용량을 현재 83%에서 2030년 61%까지 축소하는 한편 풍력을 포함한 신재생 에너지의 비중을 2007년 7.4%에서 2030년 11%로 4.6배 확대하여 에너지 공급의 탈 화석 연료화를 유도 한다는 계획이다. 풍력발전은 보급 목표치를 2008년 100,600 TOE(200MW equivalent)에서 2030년 4,155,000 TOE(7,300MW)로 36배 보급 확대 되는 것이다.
대륙별 풍력발전 용량을 보면 54%가 유럽에 편중되어 있으며, 아메리카 대륙이 24%를 차지하고 있고, 아시아 시장 역시 대폭 성장하여 18% 차지하고 있다. 세계 풍력발전 시장을 전망해 보면 2013년까지 221GW 풍력발전기가 설치되어 340MW의 풍력발전 누적 보급이 이루어 질것으로 예상 할 수 있다.
향후 5년 동안은 미국이 52GW 로 예상되어 세계 시장의 24%를 차지하고 중국의 비중이 19%로 늘어나 유럽 편중 시장이 가까운 시일 내에 미주 및 아시아로 이동이 예상 된다.
Wind generation capacity until 2020
2) 경쟁력 확보 방안
세계적으로 풍력발전 설비 증가세는 지속 되고 있으나 성장률은 크게 둔화되고 있는 것으로 나타난다. 이와 함께 수요대비 70%를 넘는 공급 과잉 율은 2013년 정점에 달한 후 2015년부터 완만히 개선 될 것으로 전망됐다.
더불어 10대 풍력발전기 공급업체가 세계 시장의 75% 이상을 점유하고 Global업체의 시장 지배력이 여전한 것은 물론 조만간 중국 기업이 점유율 1,2위로 올라서는 등 중국 업체의 성장이 두드러진다는 분석도 나왔다.
따라서 우리나라 역시 구조조정 압렵을 받고 있는 기술력 있는 풍력업체의 인수, 합병 등을 통한 글로벌 풍력 발전 시장 진출 확대 방안을 적극 검토 할 필요가 있다.
현재 1, 2위인 Vestas와 Enercon사를 중국의 Sinovel과 Goldwind사가 능가 할 것이란 전망이다. 국산 풍력 발전기의 세계 시장에서의 경쟁력 확보를 위해서는 설비의 설계 원천기술 확보가 중요하다.
Core부품 중에서 Airsystem과 Bearing을 제외한 발전기, 증속기, Tower등은 대부분 국내 제작 가능하며 국산화율이 선진국 대비 80%에 이른다.
문제는 핵심 부품의 원천설계기술이다. 현재는 원천설계기술은 유럽의 설계 컨설팅사를 통해서 도입 되고 계통 설계도 마찬가지 상황이기에 설비의 용량변경 등 전기의 설계 변경 시에 단계별 시장 대응이 어렵고 기술료의 증가로 경쟁력이 저하 된다.
현재 유럽과의 기술 격차는 용량 기준하여 6MW 발전기를 상용화한 유럽과 5MW 발전기를 개발하고 있는 차이이다. 우리가 원천기술 확보가 절대적으로 미흡하기에 추후엔 독자적인
설계 원천기술 확보가 경쟁력 확보에 핵심 요소가 될 것이다.
참고자료
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