MPC 기반 인버터 전력 제어를 이용한 저인erti아 전력 시스템의 주파수 안정성
📝 원문 정보
- Title: Frequency Stability Using MPC-based Inverter Power Control in Low-Inertia Power Systems- ArXiv ID: 1909.12810
- 발행일: 2020-07-29
- 저자: Atinuke Ademola-Idowu and Baosen Zhang
📝 초록
전기 그리드는 대부분의 동기 기계로 구성된 네트워크에서 풍력, 태양광 및 에너지 저장 장치와 같은 인버터 기반 자원(IBR)과 동기 기계가 혼합되어 있는 네트워크로 진화하고 있습니다. 이러한 변화는 시스템 내의 기계적 관성량을 줄이는 결과를 초래하였으며, 이에 따라 새로운 자원들이 인버터 인터페이스를 통해 주파수 반응을 제공해야 하는 필요성이 생겼습니다. 본 논문에서는 시스템에서 발생하는 장애 상황에서 인버터의 최적의 유동 전력 설정 값을 결정하기 위한 모델 예측 제어(MPC) 기반 새로운 전략을 제안합니다. 우리의 프레임워크는 전력 및 에너지에 대한 하드 제약 조건을 명시적으로 고려하고, 측정 노이즈와 통신 지연을 포함한 다양한 요인에 대해 강성성을 보여줍니다. 이를 위해 실시간으로 모델 불일치를 추정하기 위한 관찰기를 사용합니다. 표준 39-bus 시스템에서 여러 시나리오 아래에서 최적 조정된 가상 동기 기계와 비교했을 때 제안한 컨트롤러가 크게 우수함을 보여주었으며, 이는 최적화된 인버터 기반 자원이 전통적인 동기 기계보다 더 나은 주파수 반응을 제공할 수 있음을 시사합니다.💡 논문 해설
**핵심 요약**: 본 논문에서는 모델 예측 제어(MPC)를 이용하여 저 관성 전력 시스템에서 인버터의 활성 전력을 제어하는 방법론을 소개하고 있습니다. 이는 전통적인 동기 기계와 달리 인버터가 더 빠른 속도로 주파수 변화에 반응할 수 있게 해주는 새로운 접근법입니다.문제 제기: 최근 전력 시스템은 대부분의 전력을 생산하는 동기 기계에서 태양광, 풍력 및 에너지 저장 장치와 같은 인버터 기반 자원(IBR)으로 변화하고 있습니다. 이로 인해 시스템 내의 관성량이 줄어들었으며, 이를 보완하기 위해 IBR들이 주파수 반응을 제공해야 하는 필요성이 생겼습니다.
해결 방안 (핵심 기술): 본 연구에서는 모델 예측 제어(MPC)를 이용하여 인버터의 활성 전력 설정 값을 결정하는 새로운 접근법을 제시하고 있습니다. 이 방법은 시스템에서 발생한 장애 상황에 대한 최적의 반응을 계산하며, 이는 관성 및 댐핑 상수와 같은 하드 제약 조건을 포함합니다.
주요 성과: 본 연구에서는 표준 39-bus 시스템에서 다양한 시나리오 아래에서 제안된 MPC 기반 인버터 전력 제어(MIPC)가 최적 조정된 가상 동기 기계(VSMs)보다 우수한 성능을 보여주었음을 확인하였습니다. 특히, 측정 노이즈와 통신 지연 등 다양한 요인에도 불구하고 강성성을 유지함을 입증하였습니다.
의의 및 활용: 이 연구는 저 관성 전력 시스템에서 인버터 기반 자원(IBR)들이 주파수 조절 서비스에 더 효과적으로 참여할 수 있게 함으로써, 미래 전력 시스템의 안정성과 효율성을 향상시키는 데 중요한 의미를 갖습니다. 또한, 이 접근법은 태양광 및 에너지 저장 장치와 같은 재생 가능 에너지원을 최적화하여 더 나은 주파수 관리를 제공할 수 있습니다.
📄 논문 발췌 (ArXiv Source)
📊 논문 시각자료 (Figures)
