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벨기에, 해상 풍력 발전을 유럽 그리드에 통합

PANAX 2022. 1. 30. 07:21

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Belgium Integrates Offshore Wind Power into European Grid

Belgium Integrates Offshore Wind Power into European Grid

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Elia는 벨기에의 고압 송전 시스템 운영자이자 유럽 에너지 시장의 핵심 업체입니다.

벨기에의 작은 유럽 국가는 유명한 초콜릿 외에도 또 다른 제품으로 찬사를 받고 있습니다.

미국 해안에서 떨어진 거대한 풍력 터빈은 본토뿐만 아니라 북해를 가로질러 80마일 이상 떨어진 영국을 위해 전력을 생산하고 있습니다.

기한이 촉박한 벨기에 전력망 운영업체 Elia의 야심찬 풍력 통합 프로젝트가 2019년 초에 결함 없이 온라인으로 진행되었습니다. 결과적으로 해상 풍력으로 생성된 재생 에너지는 벨기에와 그 외 지역에서 수백만 가정과 기업에 혜택을 주고 있습니다.

브뤼셀에 기반을 둔 Elia 프로젝트 관리자인 Rodolphe Hanuise는 “해상 풍력 에너지를 유럽 그리드에 통합함으로써 광범위한 지역의 전력 공급에 대한 미래 보안이 향상되었습니다.

이 프로젝트는 엔지니어, 기술자 및 기타 직원이 촉박한 목표 날짜를 맞추기 위해 여러 국가에서 늦은 시간까지 일하는 Schweitzer Engineering Laboratories(SEL)의 도움으로 결실을 맺었습니다.

Hanuise는 SEL이 안정적인 전력 공급을 보장하기 위해 특별 보호 계획(SPS)을 구현할 때까지 새로운 통합 그리드를 온라인으로 전환할 수 없었기 때문에 "확실히 기한이 촉박했습니다"라고 말했습니다. "많은 사람들이 기대하고 있었습니다."

벨기에에서 열린 프로젝트 시작 회의에서 그는 SEL이 특히 요구되는 높은 품질의 기술 작업과 함께 SPS를 그렇게 짧은 시간에 완료할 수 있는지 궁금했던 것을 회상했습니다.

그는 “지금은 믿기 어렵지만 실제로 가능할 거라고는 생각하지 못했다”고 말했다.

변화의 바람

약 1,160만 명이 11,787평방 마일의 면적에 걸쳐 벨기에에 살고 있어 유럽에서 가장 인구 밀도가 높은 국가 중 하나입니다. 세 가지 공식 언어가 사용됩니다: 네덜란드어, 프랑스어 및 독일어. 수도 브뤼셀에는 NATO 본부와 유럽 의회가 있습니다.

구불구불한 강 계곡, 완만한 언덕, 녹음이 우거진 숲이 벨기에 시골을 구성합니다. 도시 지역에서는 현대적인 카페, 미술관, 양조장이 산재해 있는 중세 건축물과 운하를 보는 것이 드문 일이 아닙니다.

작은 크기에도 불구하고 벨기에는 자동차와 컴퓨터에서부터 고급 초콜릿과 맥주에 이르기까지 고도로 발달된 경제에 기여하는 주요 제품 수출국입니다.

얼마 전 국가는 역풍에 직면했습니다. 반세기 이상 동안 원자력에 크게 의존해 온 연방 정부는 2025년까지 7개의 노후 원자로를 단계적으로 폐지하도록 명령했습니다. 공무원들은 또한 화석 연료 수입을 줄이고 재생 가능한 자원을 배치하여 에너지 자립을 달성하고 탄소 배출량을 낮추는 목표를 설정했습니다. .

벨기에 송전망을 소유 및 운영하고 이웃 국가와 전력 수입 및 수출을 담당하고 있는 Elia의 Hanuise는 "이는 유럽 연합 전체에서 재생 에너지로 전환하려는 광범위한 움직임의 일부였습니다."라고 말했습니다.

벨기에는 미래를 위해 어떻게 깨끗하고 안정적인 에너지를 보장할 수 있을까요?

해안에서 불어오는 강하고 꾸준한 바람에 들어가십시오.

새로운 기술로 인한 붐, 비용 절감

오늘날, 318개의 풍력 터빈이 벨기에 해안선에 정박하여 벨기에를 세계에서 네 번째로 큰 해상 풍력 발전 생산국으로 만들었습니다. 업계 조직 WindEurope에 따르면. 북해 표면에서 58층 높이까지 솟아 있는 이 터빈은 연간 8,000기가와트시 전력을 생산할 수 있으며 이는 200만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다.

이 강력한 팬 같은 구조는 바다에서 발견되는 풍부하고 일관된 바람을 수확하여 터빈이 지속적인 에너지를 생성할 수 있도록 합니다. 또한 해안에서 14~33마일 뻗어 있는 패치에서 작동하는 터빈과 함께 벨기에인과 관광객 모두에게 바다 전망이 방해받지 않습니다.

이러한 요소는 해상 풍력 발전 비용을 크게 줄이는 기술 발전과 결합되어 유럽에서 업계의 인기를 높이는 데 기여하고 있다고 Hanuise는 말했습니다.

그는 “해상 풍력이 점차 이곳의 주류 전력이 되고 있다”고 말했다.

바다에서 벨기에와 영국으로

풍력 터빈에서 생산된 에너지는 필요한 곳에 착륙할 수 있는 몇 마일을 어떻게 얻습니까? 첫째, 해저에 묻힌 케이블을 통해 Elia가 소유하고 운영하는 연안 교환소 플랫폼으로 운송됩니다. 거기에서 다른 해저 케이블 네트워크를 통해 벨기에 해안의 변전소로 이동합니다.

거기에서 Elia의 새로운 380kV 송전 회랑은 전력을 벨기에 본토로 전달합니다. 그리고 두 번째 주요 역할에서 회랑은 고전압 직류(HVdc) 링크를 통해 벨기에와 영국 간에 최대 1,000MW의 전력 교환을 촉진합니다. Elia와 영국 내셔널 그리드의 공동 프로젝트에는 해저를 따라 81마일을 달리는 해저 케이블이 포함됩니다.

 

https://cdn.selinc.com/casestudy/elia/Elia_Map_v03.webm

 

HVdc 링크가 2019년 1월 말에 가동되면 벨기에 그리드를 불안정으로부터 보호하기 위해 엄격한 기한이 필요했습니다. 그러나 벨기에의 가장 추운 시기에 가능한 에너지 부족을 방지하기 위해서도 필요했습니다. Hanuise는 유지 보수를 위해 여러 원자로를 가동 중지하면서 "장기적인 한파에 대비하여 추가 전력 수입 능력을 확보하는 것이 중요했습니다"라고 말했습니다.

스페인, 멕시코 및 미국에 있는 SEL 지사에서 SEL 작업자는 SPS 작업을 제시간에 예산에 맞게 고품질로 완료하기 위해 노력했습니다. 1월 31일 마감일을 맞추기 위해 Malichkar와 엔지니어링 팀은 SPS를 시운전하는 벨기에에서 몇 주를 보냈습니다.

Malichkar는 "프로젝트를 진행하는 데 많은 어려움이 있었습니다. "긴급감이 있었고 우리 모두는 이것을 이해했습니다."

다음 단계로 이동

SEL 멕시코 지사의 직원들은 장시간 작업하면서 SEL-451 보호, 자동화 및 베이 제어 시스템, SEL-3555 RTAC(실시간 자동화 컨트롤러) 및 SEL을 포함하는 SEL 하드웨어가 장착된 여러 개의 대형 패널을 구축했습니다. -2240 논리 제어용 Axion.

전문가들은 또한 Elia의 보호 시스템을 다른 것과 차별화할 수 있는 기술이 적용된 장치인 SEL-2740S 소프트웨어 정의 네트워크 스위치를 설치했습니다. 스위치와 그 지원 소프트웨어는 변전소 네트워크 간의 안전하고 강력한 데이터 교환을 가능하게 하는 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 을 제공합니다.

2016년에 SEL은 변전소용으로 설계된 SDN 솔루션을 출시한 최초의 회사였습니다. 3년 후 엔지니어들은 Elia에 새로운 방식으로 솔루션을 적용했습니다.

SEL 프로젝트 관리자인 Derek DeWald는 “SPS 프로젝트에서 SDN 통신을 사용한 것은 이번이 처음이었습니다. “이전에는 해보지 않은 방식으로 하드웨어와 소프트웨어를 통합해야 했습니다.”

Elia의 요구 사항을 충족하도록 사전 프로그래밍된 SDN은 고속 GOOSE 메시징을 통해 변전소 간 통신 및 상태 모니터링을 제공합니다. 더 많은 전력 회사가 변전소의 통신 네트워크에 대한 이더넷 기반 국제 표준인 IEC 61850을 준수함에 따라 GOOSE 프로토콜이 점점 일반화되고 있습니다.

놀라운 결과

벨기에 전역에서 나뭇잎이 금색과 빨간색으로 변하면서 패널은 SEL의 멕시코 지사에서 완성된 다음 품질 테스트를 거쳤습니다. 다음으로, 2주간의 엄격한 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트를 위해 워싱턴주 풀만(Pullman)에 있는 본사로 배송되었습니다.

Malichkar는 "여기서 모든 장비를 시뮬레이션 시나리오를 통해 SPS가 실제 현장 설정에 있는 것처럼 반응하는지 확인합니다."라고 말했습니다. 예를 들어, 실시간 디지털 시뮬레이션을 사용하여 풍력 발전 단지, HVdc 링크 및 송전 회랑을 모델링하여 엔지니어가 다양한 전력 시스템 연속성 동안 SPS가 얼마나 빨리 응답하는지 확인할 수 있었습니다.

테스트하는 동안 SPS는 Elia의 요구에 따라 비정상 상태를 감지하고 40밀리초 내에 시정 조치를 시작할 것으로 예상되었습니다.

그러나 결과는 더 좋을 수 없었습니다. 20밀리초밖에 걸리지 않았습니다.

Malichkar는 "Elia가 예상한 것보다 빨랐습니다. 예상보다 빨랐습니다."라고 말했습니다. "테스트를 통해 우리는 프로젝트를 진행하기 위한 증거와 새로운 자신감을 얻었습니다."

이제 SPS가 입증되고 배치 가능하며 비용 내에서 완전히 장착된 각 패널이 벨기에행 항공 운송을 위해 SEL의 Solution Delivery Center에서 신중하게 포장되었음을 확신했습니다.

한편, 벨기에 아르덴 지역의 높은 언덕 위에 시즌 첫 눈송이가 내리기까지는 그리 오래 걸리지 않았습니다. 1월 마감일과 마찬가지로 겨울이 다가왔습니다.

벨기에에서의 설치 및 추가 테스트 후 보호 시스템은 1월 25일에 성공적으로 작동되었습니다. 시계가 1월 31일 자정을 가리키자 HVdc 링크가 상업 작동을 시작했습니다.

다음날 국제 통신사인 로이터는 그 성과에 대한 기사를 실었다. 영국 국가 전력망(National Grid)의 CEO인 John Pettigrew는 다음과 같이 말했습니다.

풍력 터빈의 부상

오늘날 벨기에 브뤼헤(Brugge)나 영국 켄트(Kent)에서 누군가가 전등 스위치를 켜면 전구에 전력을 공급하는 전기가 엘리아의 전송 회랑을 통해 전달되었을 것입니다. SPS가 설치된 상태에서 Elia는 장애 징후를 추적하고 문제가 정전으로 확대되기 전에 신속하게 대응할 수 있습니다.

SEL의 DeWald는 전원 시스템을 안정적이고 안전하게 유지하기 위해 여러 SEL 장치가 함께 작동하고 있다고 말했습니다.

“우리는 유럽 전력망에 도입된 새로운 재생 가능 전력 공급을 통합하고 안정화하는 데 도움을 주었습니다.”라고 그는 말했습니다. "그것은 우리가 매우 자랑스럽게 생각하는 것입니다."

Hanuise는 2020년까지 2개의 추가 풍력 발전소가 가동되면 해상 풍력 에너지가 벨기에 전체 에너지 믹스의 10% 이상을 차지할 것이라고 말했습니다.

그는 “이는 단지 첫 단계일 뿐이다. "SPS는 미래에 더 많은 녹색 에너지 통합의 길을 열어 우리가 더 큰 꿈을 꿀 수 있게 해주었습니다." 2024년까지 더 많은 터빈이 추가되면 풍력 발전소는 매년 14테라와트시를 생산할 수 있게 될 것이며 이는 "모든 벨기에 가정의 85%에 전력을 공급할 수 있을 만큼"이라고 그는 설명했습니다.

그리고 다음에 심한 폭풍우가 몰아칠 때 SPS는 초콜릿 가게, 자동차 제조업체 또는 감자 농부와 같은 최종 고객이 정전이 아닌 단순한 깜박임을 경험할 수 있음을 의미할 수 있습니다.

—끝—

 

출처 : 워싱턴포스트

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