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전력시스템 운용이란 무엇인가?<完>
공학박사 김영창 (전력경제신문 특별 연재 칼럼)-총정리
2019년 05월 25일 (토) 23:37:19 전력경제 epetimes@epetimes.com
   
공학박사 김영창  

인기리에 연재해 온 공학박사 김영창의 ‘전력시스템 운용이란 무엇인가’ 칼럼이 5월 13일자 신문 게재를 끝으로 대단원의 막을 내렸습니다. 연재 기간 내내 온라인 클릭 수가 폭증하는 등 독자 여러분의 인기를 실감할 수 있었습니다. 이에 본지는 제1회부터 마지막 제17회까지의 핵심 내용과 함께 온라인 주소를 함께 실어 독자 여러분들이 시리즈를 한 눈에 파악할 수 있도록 별도의 지면을 마련했습니다. 전력경제신문이 전력시스템 운용이라는 어려운 주제를 과감하게 연재할 수 있었던 것은 독자 여러분의 아낌없는 지지와 전력 분야 전문 매체로서의 의무감이 자리했기에 가능했다고 평가합니다. 다음 시리즈물도 독자 여러분의 기대에 부응할 수 있는 지면으로 찾아 뵐 것을 약속드립니다. 그동안 성원해주시고 격려를 아끼지 않으신 독자 여러분에게 다시한번 감사 인사드립니다.
제1회 서론  (2018.09.09.)
- 전력시스템운용의 목적 - EMS란 무엇인가?
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23318
제2회 (2018.09.15)
- 전기가 흐르는 것은 물의 흐름과 유사하다. - kW와 kWh는 어떤 것인가? - 주파수가 60Hz라는 것은 무엇을 의미하는가? - 규정 주파수는 어떻게 유지되는가? - 동기운전이라는 것은 무엇인가?
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23357
제3회 (2018.10.07)??
- 동기운전(synchronous operation)이란 모든 발전기가 같은 속도로서 회전하면서 전기를 생산하는 것이다. - 교류시스템에서는 두 지점 사이에는 최대전압이 같아도 전류가 흐른다. - 위상각의 차이가 있어야 전류가 흐른다. - 교류시스템 내의 발전기는 서로 도와가며 운전한다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23461
제4회 (2018.10.21.)
- SCADA의 기능이 없으면 EMS는 장님이 된다. - 급전(給電)은 전기를 보내는 것이 아니고 발전기에게 출력조정신호를 보내는 것이다. - 주파수조정, 안전도유지, 연료비 최소화 등은 발전기 출력조정을 해야만 가능하다. - 송전선의 용량초과도 실시간에서 발전기출력을 조정하여야 해결된다. - 전력시스템이 붕괴하는 것도 발전기 출력을 실시간에서 조정하여야 예방된다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23527
제5회 (2018.11.04.)
- 주파수는 공급자와 소비자 사이의 약속이다. - 공급자가 발전기 출력을 조정하여 주파수를 허용범위 내에서 유지하여야 한다. - 주파수 변동을 허용범위 내에서 유지하지 않으면 산업체의 생산작업에 문제가 발생한다. - 발전기 탈락 이후 조속기의 작용만으로는 주파수를 규정치로 회복하기 어렵다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23615
제6회 (2018.11.18)
- 조속기의 작용은 주파수 회복에 부분적으로 도움을 줄 뿐이다. - 추가적으로 EMS의 자동출력제어(AGC)가 도와주어야 한다. - 규정주파수로 회복하기 위해서는 AGC가 각 발전기의 출력기준점을 변경시켜 주어야 한다. - 순동예비력 가운데 약 10% 정도만이 조속기의 주파수회복에 응동한다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23704
제7회 (2018.12.03)
- 조속기의 역할은 더 이상의 주파수 하락을 정지시키는 것이다. - 조속기는 대단히 민감한 주파수 변동에는 대응하지 않도록 한다. - 조속기와 EMS의 자동출력제어(AGC)가 작동하려면 순동예비력이 확보되어 있어야 한다. - 설비예비력은 연간최대수요를 기준으로 하고 운용예비력은 시간대별 수요를 기준으로 한다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23791
제8회 (2018.12.16)
- 전력시스템의 상태는 가변적이거나 불확실하다. - 운용예비력을 사용하여 가변성이나 불확실성에 의한 영향을 최소화한다. - 시스템부하와 총출력의 균형을 유지하기 위해 여러 시간축에서 다양한 시스템운용 전략이 있을 수 있다. - 운용예비력은 ‘사건예비력’과 ‘비사건예비력’으로 분류된다.- 운용예비력은 명확하게 정의되어야 한다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23856
제9회 (2019.01.06)
- NERC(북미신뢰도협의기관)은 시스템운용에 관한 각종 표준을 작성하고 문서화한다. - 전력시스템운용기관은 NERC의 문서를 기준을 따르며 지역의 특성에 맞추어 신뢰도유지 기준을 작성한다. - EU 회원국의 송전망운용기관은 ENTSO-E의 표준을 따른다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23915
제10회 (2019.01.27)
- 전국 각 변전소의 소비자부하를 계측하고 추정하여야 안전도유지 및 송전선로의 용량한계를 고려한 급전(SCED)을 할 수 있다.
- 원격으로 계측한 자료에는 계측오차 또는 전송오차가 포함되어 있어서 상태추정프로그램을 거쳐 사용하여야 한다.
- 원격계측은 전력시스템운용의 실시간에서 실행되어야 한다.
- SCADA는 EMS의 눈과 손의 역할을 하며 상태추정은 두뇌로 자료를 판단하여 시스템상태에 관한 자료를 추정해 상정사고분석, SCED(안전도제약 최적조류계산) 등이 작동하도록 입력자료를 생산하는 역할을 한다. - 실시간 상태추정자료를 수동급전하면서 동시에 사용할 수는 없다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=23985
제11회 (2019.02.17)
- 전력시스템의 규모가 커질수록 송전선의 탈락으로 인한 시스템붕괴의 확률이 높아진다. - 안전도를 유지하기 위한 발전기 출력을 비실시간(off-line)에서 수동으로 계산할 수 없다. - 실시간에서 상태추정을 하여, 상정사고분석, 그리고 안전도를 유지하기 위한 SCED(안전도유지 경제급전)를 실행하여야 시스템붕괴를 예방할 수 있다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24056
제12회 (2019.02.24.)
- 급전(dispatch)이란 시스템운용에서 발전기출력 조정신호를 보내는 것이다. - 소비자부하가 시시각각으로 변동함에 따라 시스템운용자의 명령에 의하여 주파수가 조정되는 것은 불가능하다. 발전기건설계획의 수립, 기동정지스케줄 작성, 그리고 실시간 시스템운용에서의 비용계산은 서로 다른 가정에서 계산된다. - 실시간 시스템운용에서 발전기출력의 결정방법은 변동비가 낮은 발전기 또는 발전원가가 낮은 발전기부터 차례로 최대출력으로 지정하는 것이 아니다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24116
제13회 (2019.03.09)
- 전기의 사용은 일간 또는 주간을 통하여 주기적으로 변동한다. - 필요 이상으로 많은 발전기를 가동하여 놓으면 연료가 낭비된다. - 기동정지스케줄 작성문제는 시스템 전체로 본 기동비용과 연료비를 최소화하는 발전기의 기동 및 정지의 스케줄을 구하는 것이다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24190
제14회 (2019.03.24)
- 경제급전문제는 발전기출력의 합과 시스템수요가 일치한다는 제약조건에서 연료비를 최소화하는 발전기출력을 구하는 것이다. - 송전선의 용량제약을 고려한 급전을 위해서는 OPF(최적조류계산 프로그램)을 사용하여야 한다. - 경제급전문제 및 SCED(안전도제약 최적조류계산문제, security-constrained economic dispatch)의 이해를 위해 발전기의 비용함수, 도함수, 그레이디언트와 최적화문제 등에 관해 설명한다. - 변동비가 낮은 발전기 또는 발전원가가 낮은 발전기를 먼저 최대출력으로 순서대로 놓고 급전을 하는 것이 비용최소화가 아니다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24263
제15회 (2019.04.14)
- 전력시스템 전체로 본 연료비 최소화는 변동비 또는 발전원가가 낮은 순서로 차례로 발전기 출력을 최대로 지정하는 것과 무관하다. - 가장 단순한 방법은 각 발전기의 증분비용이 어떤 값과 같아지면서 총출력이 시스템부하와 같게 되도록 하는 발전기의 출력을 지정하는 것이다. - 등증분비용법에서 얻은 발전기출력과 SCED를 실행하여 얻은 발전기 출력의 차이가 제약발전(con-on)과 제약비발전(con-off)을 구하는 기본자료가 된다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24395
제16회 (2019.04.27)
- 한계비용은 수요 또는 생산량이 한 단위 변할 때 소요되는 비용이다. - 회피비용은 전력수요가 감소하였을 때 전력을 공급하는 회사가 회피하는 비용이다. - 수명기간 균등화비용은 할인율(discount rate)을 사용하여 발전기의 수명기간에 걸쳐 연도 별 비용의 현가의 합을 연도 별 발전량의 현가의 합으로 나눈 것이다. - LCOE는 전력회사의 시스템에 자기가 소유한 발전기가 생산한 전력을 판매할 때 받아야 할 가격의 하한선이다. - 전력회사는 전력시스템에 전력을 판매하려는 발전기가 있는 경우와 없는 경우의 시스템비용의 차이를 구하여 회피비용을 계산하고 이것을 LCOE와 비교한다. - 그리드 패리티(grid parity)를 평가하는 것은 대상 발전기의 LOCE의 경제성을 검토하기 위한 것이다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24493
제17회 (2019.05.11)
- 유효전력은 전력시스템 전체의 주파수의 유지와 관계되고 에너지를 소비하는 전력이다. - 무효전력은 여러 지점의 전압 크기의 유지와 관계되고 부하와 전력시스템 사이를 왕복하며 에너지를 주고받고 소비하지는 않는다. - 직류전압을 사용하는 곳에서는 무효전력이 존재하지 않는다.
http://m.epetimes.com/news/articleView.html?idxno=24574

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