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A Fuel Cell Generation Modeling and Interconnected Signal Analysis using PSCAD/EMTDC

연료전지 발전시스템의 PSCAD/EMTDC 모델링 및 계통연계에 따른 전력신호 분석에 관한 연구

  • 최상열 (인덕대학 정보메카트로닉스학과, 성균관대학교 정보통신학부) ;
  • 박지웅 (파워메카㈜ 전력품질사업팀) ;
  • 이종주 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • Published : 2008.05.31

Abstract

The fuel cell generation convert fuel source, and gas directly to electricity in an electro-chemical process. Unlike traditional and conventional turbine engines, the process of fuel cell generation do not burn the fuel and run pistons or shafts, and it has not revolutionary machine, so have fewer efficiency losses, low emissions and no noisy moving parts. A high power density allows fuel cells to be relatively compact source of electric power, beneficial in application with space constraints. In this system, the fuel cell itself is nearly small-sized by other components of the system such as the fuel reformer and power inverter. So, the fuel cell energy's stationary fuel cells produce reliable electrical power for commercial and industrial companies as well as utilities. In this paper, a fuel cell system has been modeled using PSCAD/EMTDC to analyze its electric signals and characteristics. Also the power quality of the fuel cell system has been evaluated and the problems which can be occurred during its operation have been studied by modeling it more detailed. Particularly, we have placed great importance on its power quality and signal characteristics when it is connected with a power grid.

전력 에너지 소비의 급격한 증가와 환경오염, 화석연료의 고갈, 그리고 고유가에 대한 에너지 자원의 대처방안으로 신재생 에너지원에 대한 연구가 진행되고 있다. 다양한 대체 에너지들 중에서 연료전지 발전은 지속적인 원료공급시 연속적으로 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 연료비 부담이 없으며, 에너지 변환효율이 높고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없다. 또한 소규모 구성과 복합 구성이 가능하고, 전형적인 발전시스템과 달리 기계적인 진동과 소음이 낮다. 이처럼 연료전지를 이용한 발전시스템 분야의 연구와 실용화가 진행되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 PSCAB/EMTDC를 사용하여 삼상 380[V], 50[kW]급 연료전지 발전시스템의 모델링 및 구성된 연료전지 발전시스템의 전력신호를 웨이블릿 기법으로 분석하고, 분석된 결과를 전력품질의 관점으로 평가하여 해당 시스템의 모의 성능을 평가하고자 한다. 이를 통하여 보다 상세한 연료전지 발전 모델과 운전에 따른 문제점을 도출할 수 있으며, 특히 계통연계 시 발생하는 다양한 전력품질 및 신호 특성을 선행하여 연구할 수 있다.

Keywords

References

  1. 한국전력공사, 전력연구원, '계통연계운전형 신에너지전원의 표준화 및 보급체제정비(최종보고서)', 한국전력공사(전력연구원), 2000. 12
  2. 성균관대학교 산학협력단, '분산전원용 전력기기 및 최적운용기술개발', 산업자원부, 고급인력양성사업(최종보고서), 2006. 9. 30
  3. Dugan, R.C.; Key, T.S.; Ball, G.J.;, 'Distributed resources standards', Industry Applications Magazine, IEEE, Volume 12, Issue 1, Jan.-Feb. 2006 Page(s):27 - 34 https://doi.org/10.1109/MIA.2006.1578562
  4. Puttgen, H.B.; MacGregor, P.R.; Lambert, F.C.;, 'Distributed generation: Semantic hype or the dawn of a new era', Power and Energy Magazine, IEEE, Volume 1, Issue 1, Jan-Feb 2003 Page(s):22 - 29
  5. Chris Rayment, Scott Sherwin, 'Introduction to Fuel Cell Technology', Department of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Notre Dame, May 2003
  6. 조만, '직접메탄올 연료전지' ,한국과학기술정보연구원 기술동향분석보고서, 2003. 9
  7. 박지웅, 김종형, 신명철, '분산전원의 전력계통연계에 따른 영향 및 시뮬레이션' 대한전기학회 전력기술부문회 추계학술대회 논문집 pp. 280-282, 2002. 11
  8. 김일동, 정호성, 신명철 외 5인 '신에너지 분산전원의 계통연계 보호 및 협조에 관한 연구' 전력계통 보호기술 연구회 논문집, Vol. 3, No. 1, November 1999 pp. 133-143
  9. 박지웅, '분산전원의 모델링 및 계통 연계에 따른 전력품질의 분석', 성균관대학교 대학원 석사학위논문, 2003
  10. 노의철 외 2인 '전력전자 공학', 문운당, 1997
  11. Michel Misiti, Yves Misiti, Georges Openheim, Jean-Michel Poggi, 'Wavelet tool box for use with MATLAB', The Mathworks Inc. 1996
  12. 이종주, '인터넷을 이용한 디지털 계전기 원격제어', 성균관대학교 대학원 석사학위논문, 2001