열병합 발전소 보일러-터빈 동기제어를 위한 원스텝 어헤드 보조제어 연구

One-Step Ahead Supplementary Control for Coordinated Boiler–Turbine Control in Ultra-Supercritical Thermal Power Plants

연구 내용

보일러와 터빈 간 동기제어를 보조하기 위해 원스텝 어헤드(one-step ahead) 전략 기반 보조제어기를 설계하고, 오프라인 계통모델과 피드포워드 신호를 이용해 출력을 추종하는 연구

본 연구는 재생에너지 변동성으로 인해 부하 추종(load following) 성능이 중요해지는 열발전소에서 보일러-터빈 동기제어의 상위 계층을 보조하는 제어 구조를 다룹니다. 계통의 스텝응답 테스트로부터 오프라인 모델을 구축하고, 원스텝 어헤드 전략의 최적화를 적용해 보일러 급수 보조 신호(BFF)에 반영함으로써 전기 출력과 주증기 압력을 동시에 제어합니다. 이를 통해 기존 동기제어 대비 응답 오차와 안정화 시간을 개선하는 차별성을 확보합니다.

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연구 흐름

초기에는 열발전소 동기제어를 위한 보일러-터빈 계통을 스텝응답 기반으로 모델링하고, 원스텝 어헤드 전략을 보조제어기로 확장하는 방법을 정리했습니다. 이후 2023년 연구에서는 1000 MW급 초초임계(ultra-supercritical) 일회통(once-through) 발전소 시뮬레이션을 통해 보조제어가 출력과 주증기 압력의 동시 추종에 미치는 영향을 검증했습니다. 그 결과 기존 동기제어 성능을 보조제어로 보완하는 제어 설계를 제안했습니다.

활용 가능성

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

부하추종 제어기 설계
주증기 압력 안정화
보일러 급수 피드포워드 제어
발전출력 동시 다변수 제어
재생에너지 연계 계통운영
DCS 기반 보조제어 적용
비선형 모델링 기반 제어 튜닝
응답성 개선을 위한 제어구조 최적화
대용량 발전소 시뮬레이션 검증
운전변동 대응 제어 로직 고도화