능력곡선 스택

교류(AC)로 연계된 300 MW 해상풍력단지를 터빈 컨버터부터 66 kV 내부망, 해상 변전소, 60 km 송전 케이블까지 모델링하고, 정상상태 조류 계산 107,291건(수렴 104,111건)을 수행해 육상 계통 연계점에서 공급할 수 있는 무효전력을 산출했습니다. 스택의 각 단면은 0.875~1.100 pu 사이의 계통 연계점 전압 하나에 해당합니다. 해가 구해진 각 점은 모델의 모든 한계, 즉 컨버터의 전류·단자 전압·DC 링크 한계, 케이블과 해상 변압기의 정격, 그리고 66 kV 및 220 kV 기기의 정격 최고 전압과 대조해 검사합니다.

이 스택을 EU 발전설비 계통 연계 기준(EU 규정 2016/631, Art. 21(3)(b)–(c), 그림 8과 표 9의 범위, Pmax = 300 MW, 터빈 정격)의 포락선 안에 저희가 그린 예시 프로파일과 비교했습니다. 모든 출력 수준에서 같은 대역을 요구했으며, 이는 규정이 계통 운영자에게 맡긴 선택 사항입니다. 65 Mvar 육상 고정 분로 리액터를 투입한 상태에서 스택은 두 영역에서 부족합니다.

• 최대 출력에서 무효전력을 공급할 때는 모든 전압에서 부족합니다. 부족분은 20~45 Mvar이며, 컨버터의 DC 링크 한계가 이를 결정합니다. 1.100 pu에서는 부족분이 57.6 Mvar까지 커지며, 이때 마지막으로 도달하는 한계는 245 kV에 이른 해상 220 kV 모선입니다.
• 0.875~0.900 pu에서 무효전력을 흡수할 때는 무출력 상태에서 최대 44.4 Mvar가 부족합니다. 이때 탭 절환기는 탭 한계에 도달해 있고, 컨버터 단자 전압은 0.90 pu에 이릅니다.

이는 규정 자체가 비용이 많이 든다고 지적하는 두 모서리, 곧 고전압에서의 무효전력 공급과 저전압에서의 무효전력 소비에 해당합니다.

공급 측 부족분은 대부분 저희가 배치한 리액터 탓입니다. 리액터가 없으면 단지는 모든 지점에서 공급 측 요구를 충족하며, 1.100 pu에서 고정 리액터는 79 Mvar를 흡수합니다. 계통 연계점 모선에 설치한 설비는 단지 내부 계통에 아무런 영향을 주지 않습니다. 각 단면에서 그 전압이 고정되어 있기 때문입니다. 따라서 보상 설비의 용량은 마지막 단계에서 정확하게 산정할 수 있습니다. 고정 리액터와 함께 ±52.4 Mvar STATCOM을 두면 두 영역의 부족분이 모두 메워집니다. 단지가 무효전력을 공급할 때는 125 Mvar 리액터를 분리하고 흡수할 때는 투입하면, STATCOM 없이도 두 영역이 모두 메워집니다.

이 구성은 대표 사례이며 실제 프로젝트가 아닙니다. 계통 연계점은 단지가 자체 송전 설비를 건설하는 경우처럼 육상에 있습니다. 연계점의 위치는 국가마다 다르고, 적용되는 조항도 그에 따라 달라집니다. 연계점이 육상에 있으면 규정은 이 단지를 육상 모듈로 취급합니다(Art. 23(1)). 규정은 또한 계통 운영자가 송전 케이블분을 보상할 추가 무효전력을 케이블 소유자에게 요구할 수 있도록 허용하지만(Art. 21(3)(a)), 저희 프로파일은 이를 요구하지 않습니다. 탭 절환기의 탭 조정을 공급 능력에 포함할 수 있는지는 계통 운영자에 따라 다르므로, 스택은 두 경우 모두 계산했습니다.