2023 Fall Technical Workshop: Session 4: Grid Code Interconnection Requirements Assessment

 

https://www.youtube.com/watch?v=ZpLdQz2j9e4

이 영상은 2023년 가을 기술 워크샵의 Session 4인 'Grid Code Interconnection Requirements Assessment'에 대한 내용입니다.

세션은 세계 각국에서 온 연사들에 의해 진행되며, Yen buer가 epri에서 의장을 맡고 있습니다.

이 세션에서는 경험을 바탕으로 GD 코드 상호연결 요건 평가에 대해 배워보고, 이를 통해 우리가 전력 시스템을 신뢰할 수 있게 유지하고, 점점 더 많은 인버터 기반 자원이 전환될 때 전력 시스템의 신뢰성을 유지하는 방법을 배우고자 합니다.

 

 

 

어떤 세션을 소개하는 내용인가요?

세계 각국에서 많은 연사들이 참석한 그리드 코드 연결 요구사항 형식 평가에 대한 세션에 대해 소개하고 있습니다.

호주, 유럽 및 미국에서 참석한 연사들이 세션 4에 대해 이야기하였느데, 바박은 호주와 북미의 코드 요구사항에 대한 경험을 리뷰하고 자신의 경험을 공유했습니다.

이 세션은 그리드 코드 연결 요구사항 평가의 국제적 경험을 다루는 재미있는 세션이었는데, 모두가 서로 책임을 지고 성능과 기능 요구사항을 충족시키기 위해 협력하는 것이 중요하다고 강조했습니다.

바박은 시뮬레이션 모델을 사용하여 연구를 실행하고, 준수 또는 규정을 평가하는 상황에 대해 설명했습니다.

전력 시스템 모델링에서 정확성과 복잡성은?

전력 시스템 모델링에서는 정확성 레벨과 동시에 복잡성이 증가합니다.

이동할수록 정확성은 높아지지만, 동시에 복잡한 도전 과제가 증가합니다.

녹색으로 표시된 것은 이미 확립된 모델링 방식이며, 다양한 시뮬레이션 유형들은 전력 시스템을 얼마나 포괄적으로 모델링하는지에 따라 다릅니다.

웹 전력망 모델링은 인접한 IBR과 넓은 전력 시스템의 동적인 요소를 모두 고려합니다.

오스트레일리아에서 IBR 모델링 문제에 대한 이야기

오스트레일리아에서는 동적 모델 수용 테스트와 기술 성능 평가 등의 절차를 거치는데, IBR 모델링의 확대와 관련된 기술적 역량 부족이 문제입니다.

또한, 다른 IBR과 상호작용을 고려하여 모델링하는 것도 중요합니다.

이를 위해 정확한 평가와 솔루션 설계가 필요해요.

이 때는 EMT나 파쏘 도메인을 사용합니다.

이 중에서도 새로운 안정성 문제에 대해선 적합하지 않다는 문제점이 있습니다.

이러한 문제들을 해결하기 위해서는 협력하는 파트너들 모두가 시뮬레이션 모델에 대한 접근성을 보장받아야 하는 것이 중요해요.

개발자가 마주하는 도전 과제는?

법적·규제적 도전은 기술적 도전과 서로 분리할 수 없으며, GD 커넥션 연구와 이터레이션에 대한 책임을 갖는 개발자가 EMT와 PDT 모델에 접근할 수 없는 문제가 있어요.

Wide Area 모델에 대한 접근이 어렵고, 전력 시스템 변화에 대한 대응과 연결 및 운영 가능성을 보장하기 위한 메커니즘이 필요해요.

또한, 현재의 모델링은 페이저 도메인을 기반으로 하기 때문에 유연성이 떨어져요.

이에 대한 대응책 개발이 필요합니다.

인버터 기반 자원으로 구성된 그리드에서의 문제점은?

미국은 넓은 영역 모델의 부족으로 인해 난관에 직면하고 있어요.

개발자 책임하에 규제적인 도전이 발생하지만 모델에 대한 액세스 부족으로 연구 부족이 일어나고 있답니다.

또한 기밀 모델을 안전하게 공유할 수 없어 우려가 있습니다.

호주와 같이 안정성을 평가하는 모델은 초기 상태로 업데이트 되지 않아 미래 전력 시스템의 안정성에 대한 우려가 있어요.

마지막으로, 아직 최신 모델을 포함하지 않는 전망 모델의 부재로 전력 시스템의 미래를 예상하기 어려운거죠.

독일에서 전력망 안정화를 위한 새로운 기준과 프로세스 재정의에 대한 과제는 무엇인가요?

독일은 재생에너지 비중이 급격히 증가하면서, 그리드 안정화에 관심이 집중되었어요.

현재는 그리드를 방해하지 않는 것이 주요 요구사항이지만, 독일은 재생에너지가 그리드를 운영할 수 있는지에 대해도 고민하고 있어요.

좋은 프로세스가 있었지만, 현재 가장 큰 과제는 요구사항을 재정의하고, 이에 따라 프로세스도 재정의해야 한다는 거죠.

그리드 코드 준수 검증의 두 단계 접근 방식은 무엇인가요?

그리드 코드 준수 검증에는 두 단계 접근 방식을 사용해요.

첫 번째 단계는 준수해야 할 사항을 정하는 것이에요.

기술 요구 사항의 일부로 필수 및 SOL 서비스의 정의와 양적 평가가 있어요.

두 번째 단계는 정확히 이러한 요구 사항을 준수하는지 확인하는 것이에요.

FGW 기술 지침 34 및 8에 따라 진행되는 준수성 평가 및 인증 절차가 있어요.

이러한 과정은 제조업체, 발전소 운영자, 발전소 개발자 및 전력 공급자(TSOs/DSOs)의 위험을 줄이고 연결 프로세스 시간과 비용을 감소시키기 위한 것이에요.

이 과정은 정부 지원의 제3자 검증 및 인증 절차로 독립적이고 공정하며 투명성을 지킬 것이며, 자격과 능력은 승인 절차를 통해 확인돼요.

식물 수준 접근으로 설계된 공장 시스템의 필요 조건은?

모델을 사용하여 두 번째 단계인 part generation system으로 넘어갈 수 있어요.

이는 공장 수준 접근법이에요.

여기에는 식물 컨트롤러, 수동/능동 보상 장비 등의 추가적인 구성 요소가 필요하며, 그 경우 측정에 기반한 별도의 인증서가 필요해요.

제안하는 방법은 공장 수준 설계에 사용하는 것들에 최대 수준의 보안을 갖는 것이에요.

그러나, 아직 열린 문제점은 그리드 데이터의 정확도에요.

'안전하다'는 의미는 완전히 그렇다는 것은 아니기 때문에 몇 가지 작업이 현장에서 이루어져야 해요.

@유닛 수준에서는 대부분의 작업이 필요한데, 활성 전력 변화, 반응 전력 변화, 전압 변경, 빈도 변경, 균형 장애 투과(FRT), 비균형 장애 투과(FRT), 장애 시 반응 전류 응답의 크기 등의 요구 사항이 있어요.

*DR 프로세스는 공장 수준에서 측정을 수행하지 않는다.

커미션 전에 필요한만큼의 정보를 얻기 위한 검사 과정을 가지려고 한다.* 커미션 이후에 장기적인 과정이 없어도 되고 추가 비용을 줄일 수 있어요.

리액티브 전류 제공은 어떻게 이루어져야 할까요?

균형 잡힌 시스템에서 리액티브 전류를 제공해야 한다고 해요.

균형이 깨진 상태에서도, 비결정적인 리액티브 전류를 제공해야 한다고 해요.

이 모든 것은 측정 보고서로 이어진다고 해요.

제조사별 또는 일반적인 모델을 갖고 있고, 측정 값과 함께 반복 실행하여 모델 정확도나 측정과 모델 간 허용오차에 대한 내용을 포함하는 모델링 유효성 검사 절차를 따른다고 해요.

좋은 모델에는 동기 반응기의 경우에는 50% 플러스 마이너스로 10% 이상 또는 이하되지 않도록 한다고 해요.

독일에서 논의 중인 모델은 무엇인가?

독일에서는 측정 기반 모델과 EMT 모델을 논의 중이에요.

유닛 기반 모델은 경쟁력을 잃어가고 있으며, EMT 모델이 대체되는 추세인데, 유닛 기반 모델 대신 측정 기반 접근 방식이 많이 활용돼요.

다만, EMT 모델은 해상 풍력 발전에 적용되며, RMS 모델로는 알 수 없는 상호작용 문제가 발생한다는 문제점이 있어요.

이에 독일에서는 시스템 안정성을 위해 제어기 상호작용에 우려를 가지고 있어요.

그리고 2030년 이후에는 추가적인 시스템 기능과 서비스가 필요하다고 판단하고 있다고 해요.

어떤 국가에서 동기 발전기 커넥팅 규정이 편리한가?

현재 동기 발전기 공정이 잘 작동하고 있어요.

FGW 측에서는 2,000개 이상의 인증서를 사용할 수 있어요.

좋은 형성 제어에 대한 새로운 요구사항을 포함한 도전 과제가 있어요.

유럽에서 발전소 모델링 및 준수성 평가와 관련한 다양한 접근법을 비교하며, 모델 유효성 검사에 대한 비교를 진행해요.

독일, 이탈리아, 벨기에, 오스트리아를 중심으로 동기 발전기를 중앙 매체 전압에 커넥팅하는 프로세스에 대해 설명하며, 비슷한 처리 과정이 있어요.

발전소 시뮬레이션 모델링과 인증에 대한 방법은?

발전소 시뮬레이션 모델을 만들어야 하며, RMS(Reliability Management System)에서 이를 수행하는 것이 일반적이에요.

인증기관에서 시작 전, 사전 준수 조사를 해야 하며, 현재의 계획 상태를 보여주어야 해요.

사전 준수 조사가 승인되면 임시 연결 승인을 받고, 약 1년 이내에 시험과 측정을 통해 모델을 검증하고 최종 승인을 받을 수 있어요.

독일에서는 모델을 사용하여 다양한 표준을 따르는 것이 필요하며, 이는 약 100회의 시뮬레이션을 수행하는 것이에요.

이탈리아, 오스트리아, 벨기에의 모델 유효성 검증의 차이점은 무엇인가요?

이탈리아의 모델 유효성 검증은 독일에 비해 단순하지만, 모델 오차에 대한 정의가 모호하고, 한정된 예외사항의 유효성 확인에 관한 규정이 없어요.

이탈리아는 제한 규정 위반도, 적절하게 정당화할 수 있다면 허용되며, 모델로 표현하기 어려운 복잡성을 이유로 검증에서 제외될 수도 있어요.

또한, 이탈리아에서는 다른 국가의 모델을 사용할 수 있는 방법이 있는데, 이는 장비 제조업체에 큰 이점을 줘요.

반면에 오스트리아와 벨기에에서는 모델 유효성 검증이 전혀 이루어지지 않기 때문에, 예측한 결과를 확인하기 어려워요.

복잡한 그리드 코드의 대응 방안은?

그리드 코드는 지속적으로 발전하고 있어요.

특히 동기 발전기의 더 빠른 속도가 요구되는 측면에서 더 많은 압력이 있답니다.

제조업체들은 특정 시점에서 수행해야 하는 작업에 따라 규제 모드를 신속하게 전환하는 기능을 빠르게 개발해야 합니다.

하지만 일반 모델은 변화의 속도에 따라 따라가기 어려울 수 있어요.

또한, 규제 모드 스위칭이 있는 경우 모델링이 어려움을 겪을 수도 있습니다.

모델 유효성 검증에서 중요한 것은 무엇인가?

계측에서 차이가 나타난다면, 어떤 장비가 영향을 주고 있는지 파악해야 해요.

동기 발전기에서는 기대와는 다른 전류가 발생할 수 있으므로, 장치별로 효율성을 확인해야 해요.

적합한 모델 인증을 위해 일반적인 접근 방법을 사용하되, 엄격한 검증에만 의존하는 것은 한계가 있어요.

만약 실제 사건을 직접 측정할 수 없다면, 어떤 구성 요소가 영향을 받을 수 있는지 이해하는 것이 중요해요.

보통 동기 발전기에 대한 모델은 소프트웨어 구현 주기에 사용되지만, 검증 중에만 사용하는 것은 충분하지 않아요.

GE 벤더의 synchronous generator 및 IBR 제품 디자인 관련 관점

Synchronous generators 모델은 EMT 모델에서 시작했어요.

현재는 RMS 시뮬레이션과 모델을 사용해 보다 작은 기계에만 관련된 특정 측면에 유용합니다.

IBR 제품 디자인 프로세스와 필드 적용 프로세스에 대해 GE 벤더의 관점에서 설명합니다.

몇몇 경우, 발전소 정보 무엇인지 모르고, 터빈을 디자인하게 되지만 이후에 적용됩니다.

전력 시스템 엔지니어들은 grid code compliance에 대해 흥분하지만, 이러한 프로세스는 다른 주제와 관련되며, grid compliance에만 관련된 것은 아닙니다.

그리드 컴플라이언스와 연관된 요소는 무엇인가?

그리드 코드의 성능 요구사항과 표시 검증은 그리드 컴플라이언스의 주요 요소에요.

제품 개발 업체들은 보통 특정 국가를 위해 제품을 디자인하는 것이 아니라, 세계 판매를 염두에 두고 제품을 디자인한다는 점도요.

다른 국가의 그리드 코드 요구사항과 문서를 수집하여 성능 요구사항을 정의하는 데 활용하며, 이전 프로젝트에서의 경험을 활용하여 향후 프로젝트에서도 성능 요구사항을 유지하고자 한다고해요.

하드웨어-인-루프 전기 테스트와 파이 컨테이너 테스트도 수행해야 하지만, 자원에 대한 도전감이 있다는 점도요.

풍력 터빈 제품 설계의 핵심 과정은 무엇일까요?

다양한 그리드 규정을 하나로 묶어 설계를 해야 해요.

그리드 규정에 맞는 제품을 만들기 위한 엔지니어링과 구성 작업이 필요해요.

설계 과정에서는 신뢰성 향상과 규정 준수 확인을 위해 다양한 시뮬레이션을 진행해요.

풍력 발전소 설계 시, 인터커넥션 포인트(POI)에서의 요구사항을 고려해야 하지만, 이 포인트가 없는 경우도 있어요.

국가별로 구성을 다르게 하는 것보다 최소한으로 구성을 달리하는 단일 제품을 선호해요.

그리고 제품 설계와 발전소 설계는 다양하게 반복되는 작업과 검토로 이루어지며, 제품의 유효성을 확인해요.

제약 요구사항이 없던 시스템의 문제는?

일부 시스템은 예전에는 요구사항이 없었지만, 요구사항이 많은 시스템으로 전환되고 있어요.

요구사항이 많은 시스템에서는 시스템 안정성에 더 많은 관심을 기울이며, 반응 속도에는 별로 신경을 쓰지 않는 추세가 있어요.

실제로, 요구사항을 충족시키는 것도 중요하지만, 발전 중인 시스템으로 인해 안정성 문제가 더 많이 발생하고 있어요.

또한, 요구사항의 상반되는 상황이 발생하여 같은 제어 시스템이 다른 결과를 보일 수도 있다고 해요.

프로젝트 결과와 시스템 요구사항의 복잡성에 대해

프로젝트에서 예상하지 못한 결과가 발생할 수 있어요.

선은 왼쪽을 따라 규정을 준수하는 것이라고 하지만, 결과적으로 우리는 오른쪽 시스템부터 시작하려고 해요.

오른쪽 시스템과 관련된 규정 준수 평가는 조금 더 복잡해요.

시스템 요구사항이 복잡하고 규정에 따른 컴플라이언스 평가가 어려움을 야기할 수 있어요.

개발자들은 프로젝트 승인을 얻기 위해 서둘러 하기 때문에, 기술자들과의 협상 시간이 부족해요.

전 세계적으로 요구사항이 다양하며, 그에 따라 다른 작업이 필요해요.