풍속 추정 및 가용전력 추정 기반 풍력터빈 제어 연구

Wind Speed and Available Power Estimation for Wind Turbine Control

연구 내용

풍속 및 가용전력을 추정하여 출력 제어와 운영 전략의 입력 정확도를 높이는 알고리즘 연구

풍력터빈의 출력 제어 성능은 풍속 추정과 가용전력 추정의 정확도에 의해 좌우됩니다. 본 연구는 드라이브 트레인 모델 기반 3D 룩업테이블 방식과 연속-이산 Extended Kalman filter를 비교 설계하여, 추정 풍속을 입력으로 사용하는 전력 추정 및 제어 검증을 수행합니다. 또한 측정 나셀 풍속을 활용하는 단순 방법과, 드라이브 트레인 모델로 등가 풍속을 먼저 산출한 뒤 가용전력을 계산하는 방법, 그리고 풍속 추정의 급격한 피크를 완화하기 위한 간소화 식 기반 알고리즘을 구성합니다. 시뮬레이션과 DPPT 운전 조건에서 추정 알고리즘의 적합성을 검증하여 제어기의 입력 안정성을 확보합니다.

관련 프로젝트

1건

연구 흐름

초기에는 풍속 추정 알고리즘을 설계하고, NREL 5MW 모델 기반으로 드라이브 트레인 차분 방정식의 룩업테이블 접근과 Extended Kalman filter 접근의 성능을 비교했습니다. 이후 추정된 풍속을 활용해 발전 가능한 전력(available power)을 산출하는 알고리즘들을 구성하고, 측정 풍속 사용 여부와 등가 풍속 산출 방식에 따른 오차 특성을 검증했습니다. 최근에는 급격한 피크를 회피하는 간소화 가용전력 추정식을 확정하고, Matlab/Simulink 환경에서 DPPT 운전과 결합하여 추정 입력이 제어 운용에 미치는 영향을 평가했습니다. 이를 통해 추정-제어 연동의 안정성을 확보하는 방향으로 연구를 진행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

추정 기반 출력 제어 입력 안정화
DPPT 운전에서 가용전력 추정 고도화
센서 구성 최소화를 고려한 풍속 추정
드라이브 트레인 모델 기반 시뮬레이션 오차 감소
룩업테이블 및 EKF 방식 성능 비교 프레임
운영 최적화용 입력 데이터 정합성 확보
풍력발전단지 가상모델 기반 운영 지원
전력 예측 기반 발전 스케줄링
제어기 튜닝을 위한 파라미터 추정 보조
추정 불확실성 반영 제어 고도화