분산형 전원

개요

1)정의

분산형 전원은 기존 전력회사의 대규모 집중전원과는 달리 비교적 소규모 전원으로 전력 수요처 인근에 분산배치가 가능한 전원을 말한다
또한, 계통연계란 분산형 전원을 배전계통과 병렬운전을 하기 위해 전기적으로 연결 하는 것을 말한다

2)목적

대규모 전원의 보완으로 설비투자 감소
피크시간대 발전하여 전력수급안정과 설비 이용률 향상
마이크로 그리드 인프라 구축 및 친환경 전원의 공급
잉여전력을 전력회사에 판매하여 경제성 검토
발전설비 점검, 고장 시 백업가능

분산형 전원의 필요성

에너지 비용의 상승 및 유가의 상승

지구온난화 문제에 대한 대책

전력수급의 안정, 발전소, 송배전계통 설비투자 감소
신재생에너지, 스마트 그리드, 마이크로 그리드 등 차세대 기술 인프라 구축

분신형 전원의 종류

1)분산형 전원의 종류

신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지

재생에너지 : 태양광, 태양열, 풍려ㄱ, 수력, 지열, 바이오, 폐기물, 해양에너지, 수열, 에너지 저장장치

구역전기사업자의 발전설비

집단전기사업다의 발전설비

일반용 전기설비 : 저압 10[kW]이하 발전기

자기용 전기설비의 발전설비

2)계통연계방식의 구분

구분	종류
연계방식	계통연계형, 독립운전형
운전의 주체	발전 사업자, 비발전 사업자
역조류	허용, 비허용

특징

1)대규모 전원의 보완

발전소, 변전소 등 시설투자 감소

2)전력수요처 인근 배치

송전선로, 송전손실 저감

3)피크 전력시간대 발전

전력수급 안정, 설비 이용률 향상

4)신재생에너지 활용

친환경, 건설공사 기간 짧음

분산형 전원계통 연계설비(전기설비 판단기준)

1)저압계통연계시 직류유출방지 변압기의 시설

분산형전원을 인버터를 이용하여 배전사업자의 저압 전력계통에 연계하는 경우 인버터로부터 직류가 계통으로 유출되는 것을 방지하기 위하여 접속점과 인버터 사이에 상용주파수 변압기(단권변압기를 제외한다)를 시설하여야 한다
- 인버터의 직류 흑 회로가 비접지인 경우 또는 고주파 변압기를 사용하는 경우
- 인버터의 교류출력 측에 직류 검출기를 구비하고, 직류 검출 시에 교류출력을 정지하는 기능을 갖춘 경우

2)단락전류 제한장치의 시설

분산형전원을 계통여계하는 경우 전력계통의 단락용량이 다른 자의 차단기의 차단용량 또는 전선의 순시허용전류 등을 상회할 우려가 있을 때에는 그분산형 전원 성치자가 한류리액터 등 단락전류를 제한하는 장치를 시설하여야 하며, 이러한 장치로도 대응할 수 없는 경우에는 그 밖에 단락전류를 제한하는 대책을 강구해야 한다

3)계통연계용 보호장치의 시설

계통연계 하는 분산형 전원을 설치하는 경우 다음의 내용에 해당하는 이상 또는 발생시 자동적으로 분산형 전원을 전력계통으로부터 분리하기 위한 장치 시설 및 해당 계통과의 보호협조를 실시하여야 한다
- 분산형전원의 이상 또는 고장
- 연계한 전력계통의 이상 또는 고장
- 단독운전 상태

연계한 전력계통의 이상 또는 고장 발생 시 분산형전원의 분리시점은 해당 계통의 재폐로 시점 이전이어야 하며, 이상 발생 후 해당 계통의 전압 및 주파수가 정상 범위내에 들어올 떄까지 계통과의 분리상태를 유지하는 등 연계한 계통의 재폐로방식과 협조하여야 한다

단순 병렬운전 분산형전원의 경우에는 역기전력 계전기를 설치한다.

4)특고압 송전 계통연계 시 분산형전원 운전제어 장치의 시설

분산형 전원을 송전사업자의 특고압 전력계통에 연계하는 경우 계통안정화 또는 조류억제 등의 이유로 운전제어가 필요할 때에는 그 분산형전원에 필요한 운전제어 장치를 시설하여야 한다

5)연계용 변압기 중성점의 접지

분사형전원을 특고압 전력계통에 계통연계하는 경우 연계용 변압기 중성점의 접지는 전력계통에 연결되어 있는 다른 전기설비의 정겨들 초과하는 과전압을 유발하거나 전력셰통의 지락고장 보호협조를 방해하지 않도록 시설하여야 한다

분산형전원 배전계통 연계기술 기준(한전)

1)적용범위

이 기준은 분산형전원을 설치한 자가 해당 분산형전원을 한국전력공사의 배전계통에 연계하고자 하는경우에 적용

2)설치기준

전기방식
분산형전원의 전기방식은 연계하고자 하는계통의 전기방식과 동일하게 함을 원칙으로 한다. 단 3상 승전고객이 단상인버터를 설치하여 분산형 전원을 계통에 연계하는 경우에는 다음 표에 의한다

구분	인버터용량
1상또는 2상 설치시	각 상에 4[kW]이하로 설치
3상 설치시	상별 동일 용량 설치

분산형 전원의 연계구분에 따른 연계계통의 전기방식

구분	연계계통의 전기방식
저압 한전계통 연계	교류 단상220[]또는 교류 삼상380[]중 기술적으로 타당하다고 한전이 정한 한 가지 전기방식
특고압 한전계통 연계	교류 삼상 22,900[]

동기화

분산형전원 정격용량 합계[kW]	주파수차	전압차	위상각차
0~500	0.3	10	20
500~1500	0.2	5	15
1500~20,000	0.1	3	10

한전계통 이상 시 분산형 전원 분리 및 재병입
분리
비정상 전압

전압범위	분리시간[초]
<50	0.5
<70	2.0
<90	2.0
<120	1.0
120<	0.16

비정상 주파수

주파수범위	분리시간[초]
>61.5	0.16
<57.5	300
<57	0.16

한전계통의 재병입
- 한전계통에서 이상 발생 후 해당 한전계통의 전압 및 주파수가 정상 범위 내에 들어올 때까지 분산형전원의 재병입이 발생해서는 안된다
- 분산형전원연계시스템은 안정상태의 한전계통 전압 및 주파수가 정상범위로 복원된 후 그 범위 내에서 5분간 유지되지 않는 한 분산형 전원의 재병입이 발생하지 않도록 하는 지연기능을 갖추어야 한다.

전기품질

구분	기준
직류유입제한	최대정격 출력 전류의 0.5%초과 직류
역류	분산형 전원의 역률은90%이상으로 유지
플리커	분산형전원은 빈번한 기동탈락 또는 출력변동 등에 의하여 한전계통에 연결된 다른 전기사용자에게 시각적인 자극을 줄말한 츨리커나 설비의 오동작을 토래하는 전압요동을 발생시켜서는 안된다
고조파	한전이 계통에 적용하고 있는 배전계통 고조파 관리기준에 준용(THD5%이하)

순시전압변동

순시전압변동률 허용 기준

변동빈도	순시전압변동률[%]
1시간에 2회 초과 10회 이하	3
1일 4회 초과 1시간에 2회 이하	4
1일에 4회이하	5

순시전압변동의 대책
- 계통용량 증설 또는 전용선로로 연계
- 상위전압의 계통연계

단독운전
연계된 계통의 고장이나 작업등으로 인해 분산형 전원이 공통연결점을 통해 한전계통의 일부를 가압하는 단독운전 상태가 발생할 경우 해당분산형전원 연계 시스템은 이를 감지하여 단독운전 발생후 최대 0.5초 이내에 한전계통에 대한 가압을 중지해야 한다

보호장치 설치
- 분산형 전원 설치자는 고장 발생 시 자동적으로 계통과의 연계를 분리할 수 있도록 다음의 보호계전기 또는 동등 이상의 기능 및 성능을 가진 보호장치르 설치하여야 한다
- 역송병렬 분산형 전원의 경우에는 제17조에 따른 단독운전 방지기능에 의한 자동적으로 연계를 차단하는 장치를 설치하여야 한다
- 인버터를 사용하는 저압계통 연계 분산형전원의 경우 그인버터를 포함한 연계시스템에 제 항 내지 항에 준용하는 보호기능이 내장되어있을 때에는 별도의 보호장치 설치를 생략할 수 있다.
- 분산형 전원의 특고압 연계 또는 전용변압기(상계거래용 변압기 포함)를 통한 저압 연꼐의 경우, 보호장치 설치에 관한 세부사항은 한전이 계통에 적용하고 있는 계통보호업무처리지침 또는 계통보호업무편람 의 발전기 병렬운전 연계선로 보호업무 기준에 따른다.
- 제 항 내지 제 항에 의한 보호장치는 접속점에서 전기적으로 가장 가까운 구내 계통 내의 차단장치 설치점(보호배전반)에 설치함을 원칙으로 하되, 해당 지점에서 고장검출이 기술적으로 불가능한 경우에 한하여 고장검출이 가능한 다른 지점에 설치하여야 한다
- 하이브리드 분산형 전원 설치자는 ES설비 및 분산형 전원에 제 항 내지 제 항에 준하는 보호기능이 각각 내장되어 있더라도 해당 하이브리드 분산형전원의 연결 시스템 전체에 대한 보호기능을 수행할 수 있는 별도의 보호장치를 절치하여야 한다

변압기
- 직류발전원을 이용한 분산형전원 설치자는인버터 직류가 계통으로 유입되는것을 방지하기 위하여 연계 시스템에 상용주파수 변압기를 설치하여야 한다
- 단 다음조건을 모두 만족시키는 경우에는 상용주파 변압기의 설치를 생략할수있다
- 직류회로가 비접지인 경우 또는 고주파 변압기를 사용하는경우
- 교류출력 측에 직류검출기를 구비하고 직류검출 시에 교류출력이 정지하는기능을 하는경우

분산전원의 문제점

1)분산전원이 배전전압에 미치는 영향

배전계통에서의 전압은 변전소에서의 LTC변압기와 피더의 전압조정기 및 캐패시터 등에 의하여 조절되고, 각 나라별 또는 전력회사가 정해 놓은 적정유지 전압 범위 내에서 운전되어야 한다

2)전력손실과 분산전원의 위치

3)고조파의 증대

태양광 발전이나 연료전지와 같은 분산전원의 풀력은 직류에서 교류로 변환하는 장치, 즉 인버터의 사용이 불가피하다. 배전선의 종합 전압왜형률을 5[]특별고압계통의 종합전압외형률은3[]로 설정하고 있다

4)단락용량의 증대

복합배전계통에서 단락사고가 발생하면 계통전원뿐 아니라 분산전원도 사고전류의 공급원이 될 수있으므로 분산전원을 도입하지 ㅇ낳은 경우보다 단락용량이 커질 가능성이 있으며 고장 전류가 커져 케이블 소손의 우려도 있다. 따라서 단락전류를 억제하는 한류리액터의 설치를 하고 있다

분산형 전원의 필요부하

배전계통과의 연계가 어려운 외딴 지역
부하변동 지역
대규모부하 신설 지역
대기오염에 민감한 지역
새로운 전력시장 구조에서 분산전원의 잠재성

★신개념에너지
스마트그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
전기자동차의 충전방식의 종류
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
리튬이온 전지의 ESS로 사용할 경우 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계 기술 기준