도시철도시스템 전력조류계산 알고리즘을 이용한 회생에너지 최적 활용 방안 연구

초록

전력계통 전반에 걸쳐 에너지 소비 절감과 시스템 효율 향상을 목적으로 에너지 저장장치에 대한 다양한 연구와 적용 방안이 개발되고 있다. 대표적인 예로 하이브리드 자동차를 들 수 있다. 휘발유를 소비하여 얻어진 기계적 토크를 전기적 에너지로 변환하여 저장한 후, 저속 주행 시 사용하는 원리로 설계되었다. Hybrid 자동차와 유사한 원리로, 도시철도 시스템에 에너지 저장장치 활용 연구가 진행되고 있다. 빈번한 기동과 제동을 반복하는 도시철도 시스템은, 기동 시에 큰 전력이 필요하다는 것과 제동 시에 회생전력이 발생한다는 독특한 전기적 특징을 가지고 있다. 이런 소비전력의 큰 변동은, 전기철도 가선전압의 큰 변동을 야기 시킴으로써, 다른 기기에 전기적 스트레스를 줄 우려가 있다. 이 논문에서는 한국의 DC 1,500[V] 도시철도 시스템의 에너지 절감 및 가선전압 안정화를 위한 에너지 저장장치 용량 산정을 위한 직류 전력조류계산 알고리즘을 제시하고, Train performance simulator(TPS)를 이용하여, 서울 지하철 2호선에 대한 조류계산을 수행하여, 에너지 저장장치의 필요성을 검증하였다.