2196 제주 HVDC#3 영향 분석 논 문 60-12-3 The Effect of HVDC#3 on Jeju Power System 박 정 수 † ․정 홍 주 * ․한 영 성 * ․김 래 영 ** ․정 정 주 *** (Jungsoo Park․Hong-Ju Jung․Youngseong Han․Rae-Young Kim․Chung Choo Chung) Abstract - According to the 5th national plan for electric power demand and supply, the 3rd HVDC link will be installed between KEPCO and Jeju Island system and go into operation in June, 2016. However, if it adopt LCC HVDC, Jeju power system could be in voltage instable condition. In order to solve the problem, we propose the application of VSC HVDC to the 3rd HVDC project. In the past, VSC HVDC has many disadvantages such as, inefficiency in conversion, size limit, and expensiveness, compared to LCC HVDC. Recently, the new technologies and the demand for renewable energy interconnection are leading a large growth in VSC HVDC market. In this paper, we will introduce the technical and market trends of VSC HVDC and power system stability analysis results for Jeju power system having LCC and VSC HVDCs. Key Words : Power system stability, LCC HVDC, VSC HVDC * 정 회 원 : ㈜효성, 한양대학교 전기공학과 박사과정 ** 정 회 원 : 한양대학교 공과대학 전기생체공학부 조교수 *** 정 회 원 : 한양대학교 공과대학 전기생체공학부 교수 † 교신저자, 정회원 : ㈜효성 중공업연구소 책임연구원 E-mail : jspark98@hyosung.com 접수일자 : 2011년 9월 20일 최종완료 : 2011년 10월 19일 1. 서 론 제5차 전력수급기본계획에 의하면 2016년 6월부터 진도- 제주 간에 HVDC(High Voltage Direct Current)#3가 설치되 어 운전될 예정에 있다. 따라서 제주 전력망은 현재 운전 중에 있는 해남-제주 간 HVDC#1(150MW)과 2012년 운전 예정에 있는 진도-제주 간 HVDC#2(250MW)에 이어 2016 년에 설치될 HVDC#3(200MW)까지 최대 600MW의 전력을 HVDC를 통해 공급받게 된다.[1] 이 3개의 HVDC 연계선들 에 의해 공급될 전력량은 2016년 제주 지역 최대 부하 예측 량 829MW의 72.4%에 해당하는 양이다. 따라서 HVDC#3의 계통 투입 이후 제주 지역에서는 남제주 기력을 제외한 거 의 대부분의 발전기들이 휴전 상태에 들어가게 된다. 이러한 계통 운영은 생산 단가가 비싼 제주 지역 내 발전 량을 감소시킬 수 있어 계통 운영상 경제적 이익을 가져올 수 있다는 장점이 있으나, 제주 지역 전력망의 안정도에 좋 지 않은 영향을 미칠 수 있다. 제주 HVDC#1~2에는 싸이리 스터(Thyristor)로 구성된 LCC(Line Commutated Converter, 전류형 컨버터) HVDC가 설치되어 있다. 이 기기는 인버터 측(수전 단)에서 계통으로 주입하는 유효 전력량(MW)의 약 60% 정도만큼 무효 전력(MVAR)을 소비하는 특성을 가지 고 있기 때문에, 수전 계통에서는 이 설비가 유효 전력 공급 원인 동시에 무효 전력 부하로 나타나게 된다. 제주 HVDC#3에도 LCC HVDC가 설치되면, 제주 전력망의 무효 전력 소비량이 증가하게 되고 또한 발전기들의 휴전 증가로 순동 무효전력 예비력이 감소하게 되어 전압 불안정 가능성 이 커지게 된다. 제주 전력망에는 순동 무효 전력 예비력 확보를 위해 2기 의 동기 조상기와 2기의 STATCOM이 설치되어 있다. HVDC#3에도 다른 2기와 동일한 LCC HVDC가 선택된다면 이러한 순동 무효 전력 보상장치가 추가로 설치되어야 할 것이다. 그러나 VSC(Voltage Source Converter, 전압형 컨 버터) HVDC가 설치된다면 이 문제를 원천적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라 기존 LCC HVDC의 한계로 인해 감당 할 수밖에 없었던 계통 운영상의 많은 문제점들이 극복될 수 있을 것이다. 기존의 VSC HVDC는 LCC HVDC에 비해 변환소 설비 가격이 상당히 비싸고, AC-DC 및 DC-AC 변환 시 발생하 는 손실이 상당히 높으며, 대용량 구성이 어려워 극히 제한 된 분야에만 사용되어져 왔다. 그러나 최근 기술이 발전하 면서 기존 전압형 컨버터의 기술적 문제들이 상당히 많이 개선되고 있으며, 여기에 유럽을 중심으로 대규모 해상 풍력 발전단지 및 국가 간 해저/지중 케이블 연계 프로젝트가 늘 어나면서 VSC HVDC 시장이 급격하게 성장하고 있다. 따 라서 이제 우리도 VSC HVDC의 설치를 고려해 보아야 할 때라고 생각된다. 본 논문에서는 VSC HVDC 기술의 최신 기술 동향에 대 해서 소개하고 이를 바탕으로 2016년 제주 HVDC#3에 VSC HVDC를 설치하는 것이 적합한지에 대해서 논의하고자 한 다. 또한 사례 연구에서는 2013년과 2016년 제주 전력 계통 의 PSS/E 시뮬레이션을 통해 HVDC#3에 LCC와 VSC