풍력 출력 제어

정의

풍력 출력 제어는 풍속 변화에 맞춰 출력을 정격 범위 안으로 유지하는 기술이다.

풍속 구간마다 목표가 달라서, 정격풍속이 제어 방식이 바뀌는 기준점이 된다.

풍속 구간별 목표

풍속 구간을 세 영역으로 나누면 출력 제어의 목표가 분명해진다.

컷인 풍속부터 정격풍속까지는 최대출력 추종으로 출력계수를 최대로 유지한다.

정격풍속부터 컷아웃 풍속까지는 피치 또는 실속 제어로 출력을 정격에 묶는다.

컷아웃 풍속을 넘으면 발전을 멈추고 블레이드를 페더링하거나 브레이크로 정지한다.

피치 제어와 실속 제어

피치 제어는 날개의 받음각을 바꿔 양력을 조절하는 능동 제어 방식이다.

실속 제어는 피치 기구 없이 블레이드 형상으로 실속을 일으켜 출력을 제한한다.

피치 제어는 넓은 풍속 범위에서 정밀하고, 제동 능력도 좋다.

실속 제어는 구조가 단순하지만 출력을 능동적으로 조절하기 어렵다.

가변속 운전과 출력식

풍력 출력은 공기밀도, 회전면적, 풍속의 세제곱, 출력계수의 곱으로 나타낸다.

풍속이 두 배가 되면 출력은 여덟 배가 되므로 강풍에서는 출력을 제한해야 한다.

정속운전은 회전속도가 거의 일정해 풍속이 변하면 최대 출력점에서 벗어난다.

가변속운전은 회전수를 바꿔 주속비를 최적으로 유지하고, 인버터가 필요하다.

정격풍속 기준 제어 흐름

정격풍속 이하는 최대출력 추종으로 출력을 키우는 구간이다.

정격풍속 이상에서는 피치 명령으로 출력을 정격에 맞춘다.

컷아웃 풍속을 넘으면 블레이드를 페더링하여 발전을 멈춘다.

헷갈리는 점과 채점 포인트

시험에서 자주 나오는 실수를 세 가지 짚는다.

첫째, 풍속 구간을 나누지 않고 피치 제어만 설명하는 것이 가장 흔한 실수다.

둘째, 실속 제어는 수동 제어다. 능동 제어로 설명하면 틀린다.

셋째, 브레이크만으로 정지하면 바람 하중에 제동이 실패할 수 있다.

정리

정격풍속을 기준으로 두 구간의 목표가 다르다.

정격풍속 이하는 최대출력을 뽑고, 이상은 출력을 정격에 묶는다.

피치 제어와 실속 제어의 능동, 수동 차이를 함께 기억한다.