전력망 안정성 보장: 재생 에너지 애플리케이션용 변압기

Jul 10, 2023

변압기는 생성된 전력을 모아서 주 간 또는 주 내 전송 시스템에 동기화하고 공급하기 전에 풀링 스테이션에서 전압 레벨을 높이는 중요한 구성 요소입니다. 가용성과 수명은 간헐적으로 공급되는 경우에도 그리드 신뢰성에 큰 영향을 미치고 전압 제어를 향상시킬 수 있습니다. 파리협정과 COP26 정상회담 이후, 전 세계 국가들은 야심찬 재생에너지 목표를 설정했습니다. 재생 가능 에너지 보급이 증가함에 따라 상대적으로 짧은 기간 내에 대규모 부하 변동이 불가피해졌으며 송전 및 배전(T&D) 그리드 모두에 영향을 미쳤습니다. 특히 데이터 센터와 전기 자동차 충전소의 비선형 부하로 인해 전기 그리드의 복잡성이 더욱 높아집니다. 이를 극복하기 위해 분산형 태양광발전(PV)과 풍력 발전을 위한 특수 변압기의 배치가 주목을 받고 있습니다.

기술 옵션

재생 에너지 응용 분야에 사용되는 가장 일반적인 유형의 변압기는 인버터 변압기입니다. PV 셀에서 생산된 직류(DC)는 인버터를 통해 교류(AC)로 변환되고, AC 전원은 승압 변압기를 통해 전력망에 연결됩니다. PV 전력을 그리드에 공급하기 위해 출력 AC 전력을 기존 그리드의 위상 주파수 및 전압과 동기화합니다. PV 인버터는 매우 효율적이며 최소한의 DC, 고조파 또는 무효 전력을 그리드에 주입합니다. 그러나 태양광 발전 시스템은 태양광 인버터의 제한된 크기(최대 크기가 약 500kVA)로 인해 설계 문제에 직면해 있습니다. 인버터 크기에 대한 제한은 PV 시스템의 크기에도 제한을 가합니다. 그 결과 인버터 기술의 발전은 더디어졌다.

절연 변압기는 일반적으로 그리드 측 서지로부터 인버터를 보호하고 인버터에서 그리드로 DC 주입을 방지하는 데 사용됩니다. 많은 인버터 모델에는 절연 변압기가 내장되어 있습니다. 그러나 비용 증가와 효율성 감소로 인해 많은 사람들이 인버터 없이 인버터를 구입하기로 결정했습니다. PV 시스템이 승압 변압기와 같은 다른 변압기를 사용하는 경우 절연 변압기가 필요하지 않습니다.

가변 재생 에너지 설비에서 상당한 양의 전기를 처리하고 전송하기 위해 건식 변압기와 액체 충전 변압기가 모두 주목을 받고 있습니다. 건식 변압기에서 권선과 코어는 압력을 받는 공기나 가스로 채워진 밀봉된 탱크에 들어 있습니다. 이러한 변압기는 재생 에너지원을 풍력 터빈, 태양광 패널, 수력 발전소와 같은 그리드나 부하에 연결하는 데 사용됩니다. 한편, 액체 충전 변압기는 광유, 합성 에스테르 및 천연 에스테르 유체를 사용합니다. 따라서 주거용부터 상업용 및 산업용 옥상 태양광 설치, 육상 패드 장착 또는 지상 장착부터 해상 타워 또는 나셀 장착 풍력 프로젝트까지 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

또한, 앞으로 몇 년 동안 옥상 설치가 증가하면 낮 동안 전력망에 전기를 판매하고 피크가 아닌 시간에 전기를 회수하려는 프로슈머가 더 많아질 것입니다. 스마트 변압기로 업그레이드하면 그리드에서 건물로, 소비자에서 그리드로 에너지의 양방향 흐름이 보장됩니다. 이를 통해 전력 수요가 가장 많은 시간대에 전력이 필요한 소비자에게 경쟁력 있는 가격으로 전력을 공급하여 전력 수요를 없앨 수 있습니다. 또한 스마트 변압기를 통해 그리드는 다양한 종류의 변동성과 그리드 불안정성에 대한 탄력성을 더욱 높일 수 있습니다.

SST(무접점 변압기)는 제어 회로, 고전력 반도체 및 고주파 변압기로 구성됩니다. 이 변압기는 원활한 AC-DC 및 DC-AC 변환을 촉진하고 배전 네트워크에 대한 더 강력한 제어 기능을 제공합니다. 전력망에 통합되면 SST는 전압 변동을 독립적으로 관리합니다. 이러한 변압기는 기존 변압기에 비해 더욱 견고하고 안정적이며 효율적이며 상대적으로 저렴합니다. SST는 태양광, 풍력 에너지와 같은 재생 에너지원과 견인 기관차에 가장 일반적으로 사용됩니다. 또한, 노후화된 T&D 인프라가 SST 시장의 성장을 뒷받침할 것으로 예상됩니다.