[발송배전기술사 제140회 1교시 11번]

1교시 11번 · 10점 · 13문제 중 10문제 선택 · 100분

신재생에너지 증가에 따른 전력망을 안정적으로 유지하기 위한 그리드포밍(Grid-Forming)에 대하여 다음을 간단히 설명하시오.

  1. 그리드포밍의 필요성
  2. 그리드팔로잉(Grid-Following)과 비교
  3. 기술요소와 제어능력
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답안 구조

  1. 개요
  2. 그리드포밍의 필요성
  3. 그리드팔로잉과 그리드포밍 비교
  4. 그리드포밍의 기술요소 및 제어능력
  5. 결론 및 향후 전망

용어 정의

그리드포밍 (Grid-Forming)
신재생에너지 기반 인버터가 독립적으로 전압 및 주파수를 형성하여 전력망 안정화에 기여하는 제어 방식
그리드팔로잉 (Grid-Following)
전력망의 기존 전압 및 주파수를 추종하여 연동 운전하는 인버터 제어 방식으로, 수동적인 전력 기여 방식
관성 (Inertia)
전력 계통의 주파수 변화에 저항하는 능력으로, 회전기 관성에 의해 제공되며 주파수 안정성에 중요
단락비 (Short Circuit Ratio)
발전원 출력 대비 계통의 단락 용량을 나타내는 지표로, 계통의 강도 및 안정성을 평가하는 데 사용

핵심 내용

1)

  • 신재생에너지 발전 증가에 따른 계통 관성 감소
  • 약화된 계통(Weak Grid)의 전압 및 주파수 불안정성 증대
  • 기존 그리드팔로잉 인버터의 한계 극복 필요성
  • 계통 안정성 및 복원력 향상 기여
  • 블랙아웃 방지 및 마이크로그리드 독립 운전 가능성

2)

  • 제어 목표: 그리드포밍(전압 및 주파수 형성) vs. 그리드팔로잉(계통 전압 및 주파수 추종)
  • 전력 조류: 그리드포밍(주도적) vs. 그리드팔로잉(수동적)
  • 계통 관성: 그리드포밍(가상 관성 제공) vs. 그리드팔로잉(관성 기여 미미)
  • 안정성 기여: 그리드포밍(계통 안정화 기여) vs. 그리드팔로잉(계통 불안정 악화 가능성)
  • 적용 환경: 그리드포밍(약화된 계통, 독립 운전) vs. 그리드팔로잉(강력한 계통)

3)

  • 가상 동기 발전기(VSG) 제어: 회전기 관성 및 댐핑 특성 모의
  • 내부 전압 제어: 인버터 출력 전압 및 위상각 제어
  • 전압-주파수(V/f) 드룹 제어: 부하 변동에 따른 전압 및 주파수 조정
  • 과도 안정성 확보: 단락 전류 제한, 고장 시 빠른 회복 능력
  • 독립 운전 및 계통 복구 능력: 마이크로그리드 및 블랙스타트 기능 지원
  • 보조 서비스 제공: 주파수, 전압 보조 서비스 제공으로 계통 운영 유연성 증대

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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