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풍력터빈 제어기술의 시너지 효과

전문가 제언: ○ 세계 103개 국가에서 가동하고 있는 풍력발전은 전 세계 전기 생산의 3.86%인 318.1GW를 생산하고 있고 향후 매년 증가할 전망이다. 지난 20년 동안 대형풍력터빈의 제어기술이 크게 발전하였고 향후 수십 년 동안 전력시장이 소단위 발전과 분산 에너지 자원으로의 전환에 따라 소형풍력터빈 시장이 더욱 성장할 것이다.

○ 본문은 소형과 대형 풍력터빈의 제어기술을 비교하고, 소·중형 규모 풍력터빈의 지능적 제어 알고리즘을 포함한 공통의 도전과 개발과제를 설명한다. 도시 및 농촌 지역에서 풍력에너지의 경쟁력 증대가 어떤 영향을 미치는지 탐색하고, 실현 가능한 풍력 발전단가를 예상하였다.

○ 소형풍력터빈의 제어기술은 전력 최적화, 풍속과 풍향 변화에 대응한 블레이드 피치 각도조정, 풍력터빈 부품의 안정화를 위한 발전기 토크의 3가지로 요약할 수 있다. 주요 과제는 다중 입력과 다중 출력을 제어하고, 발생 전기를 전력망에 접속하는 기술이다.

○ 2015년 전 세계 소형풍력발전시스템의 시장 규모가 6억 달러를 넘어서고, 여러 산업 분야에서 경제적 시스템으로 이용이 확장되어 5∼10년 내에 안정화될 전망이다. 풍력터빈의 후류손실과 교란효과의 평가기법은 효율적인 풍력터빈 출력을 저하시키는 도시의 장애물을 취급하는데 유익하게 사용될 수 있다

○ 국내에서는 2014년 삼마도에 3kW 10기, 신안군 상태도에 10kW 5기를 설치하고, 최근 덕적도에 3kW 수평축 식 계통연계 형 소형풍력발전기 11대를 설치하는 등 소형풍력발전산업 시장이 활성화되고 해외수출시장까지 진출하고 있다. 향후 계통연계, 원격지에서 독립적 운전 또는 디젤발전기 등과 혼합한 하이브리드 방식 운영기술과 운전부하와 능동적 전력변화를 극복하고 시스템 안정성을 유지하기 위한 기술개발을 통해 국내 소형풍력터빈 산업의 성장을 촉구한다.

저자: Agn？ Berta？ien？, Brian Azzopardi
자료유형: 니즈학술정보