재생 에너지 및 에너지 저장 - MATLAB & Simulink

전동화

MATLAB 및 Simulink를 사용한 재생 에너지 및 에너지 저장

재생 에너지 시스템의 제어 모델링, 분석 및 설계

재생 에너지

풍력 발전소와 태양광 발전소 같은 재생 에너지 시스템은 급속히 발전하고 있으며 전체 발전량에서 더욱 많은 기여를 하고 있습니다. 재생 에너지 시스템의 가변적인 전력 공급량, 그리고 발전과 수요의 균형을 맞춰야 할 필요성으로 인해 재생 에너지 및 저장 시스템의 설계와 테스트는 복잡해집니다.

엔지니어는 MATLAB, Simulink 및 Simscape 를 사용하여 재생 에너지 시스템 아키텍처를 모델링하고 전력망 규모의 통합 연구를 수행하고 재생 에너지 및 에너지 저장 시스템 제어를 개발할 수 있습니다.


풍력 발전소 및 태양광 발전소 아키텍처 개발

SimulinkSimscape Electrical은 신속하게 재생 에너지 시스템 아키텍처를 개발할 수 있도록 사전에 구축된 파라미터화된 전기 구성요소 및 전기 시스템 모델의 라이브러리를 제공합니다. 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • 풍력 터빈 및 PV 배열 등의 재생 에너지원 모델링
  • 설계에 수소 시스템, 슈퍼커패시터, 배터리 등의 에너지 저장 구성요소 포함
  • 데스크탑 시뮬레이션을 실행하여 재생 에너지 시스템의 정상 상태 및 동적 응답 연구
  • 시스템 구성 탐색, 발전 및 저장을 위한 최적의 시스템 설계 찾기

“정확한 모델링은 투자 계획에서뿐만 아니라 정전의 원인이 될 만한 상황을 감지하는 데도 꼭 필요합니다. 우리는 MathWorks의 툴을 사용하여 전력 전자, 기계, 제어 시스템을 하나의 환경에서 시뮬레이션할 수 있으며, 모델은 마치 현장의 터빈과 동일하게 응답합니다.”

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전력망 규모의 통합 연구 수행

Simscape Electrical을 사용하면 재생 에너지 시스템 모델을 전력망 모델에 통합하여 전력망에서 전력 관리 전략을 테스트하고 다양한 계통망 규약 준수를 보장할 수 있습니다. 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • 다양한 시스템 아키텍처에 걸쳐 반복 가능한 방법으로 운영 시나리오 확립
  • 여러 운영 시나리오의 병렬 모델링 및 실행
  • 전압 스텝 시험 또는 전력망 이벤트 등의 현장 데이터를 재생하여 모델과 측정값 비교
  • 시뮬레이션 모델의 충실도를 변경하여 밀리초부터 연 단위까지의 기간에 대한 시나리오 평가
  • 규정 준수 여부 검사를 위해 IEEE 1547 및 NERC PRC-024 등의 계통망 규약을 기준으로 전압 및 주파수 성능 평가
계통망 규약을 기준으로 규정 준수 여부를 검사한 풍력 발전소의 Simulink 모델이며, 오른쪽에는 출력 전압과 전류 특성이 표시됨.

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재생 에너지 및 에너지 저장 시스템의 제어 시스템 설계

Simulink 및 Simscape를 사용하면 전압 및 전류 조정, 주파수 안정화, MPPT(최대 전력점 추적)를 위한 제어 전략을 설계하고 재생 에너지 시스템과 그 저장 시스템의 제어를 테스트할 수 있습니다.

  • 유/무효 전력 응답 시뮬레이션 및 보호 메커니즘 구현
  • 위상 균형 또는 능동 필터가 있는 컨버터를 사용하여 전력 품질 문제 분석 및 완화
  • Simulink Design Verifier 를 사용하여 공정 조기에 설계 오류 식별, Simulink Test 를 사용하여 제어 테스트 케이스 생성, Simulink Coverage 로 테스트 커버리지 점검
  • Simulink 모델로부터 결함이 없고 최적화된 제어기용 C 코드 생성
  • 플랜트에 대한 코드를 생성하고 정상 및 결함 동작 조건에서 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트로 제어 알고리즘의 실시간 테스트 수행

“모델 기반 설계를 통해 우리는 기존 방법보다 훨씬 빠르게 알고리즘의 초기 버전을 프로토타이핑하고 테스트할 수 있습니다. 우리는 몇 시간 안에 완전히 동작하는 프로토타입을 만들 수 있는데 Simulink 및 코드 생성이 없었다면 며칠이나 소요되었을 것입니다.”

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