하이드로 태즈매니아, 고급 유틸리티급 하이브리드 에너지 솔루션 개발

하이드로 태즈매니아 하이브리드 에너지 솔루션 개발

과제

  • 플린더즈 섬의 디젤 발전에 대한 의존성 감소 및 하이브리드 에너지 시스템 개발

솔루션

결과

  • 하이드로 에너지 허브 시스템은 연간 발전에 사용되는 디젤 연료의 60%를 100% 신재생 에너지로 대체할 수 있습니다.

호주 최대의 청정 신재생 에너지 생산업체 하이드로 태즈매니아(Hydro Tasmania), 플린더스 섬에 업계 선도적인 하이브리드 시스템 구축

호주 태즈매니아의 북동부 해안에 위치한 플린더스 섬은 남북의 길이가 60km, 동서의 너비 37km로, 총 면적은 약 1,300km입니다.

최근까지, 플린더스 섬은 고가의 디젤 연료를 이용한 발전에 크게 의존하고 있었습니다 3MW 규모의 발전소가 연간 6.7GW/h의 소비 전력을 제공하였고, 피크 전력은 1.3MW였습니다.

호주 재생에너지기구(ARENA)의 도움으로 하이드로 태즈매니아(Hydro Tasmania)는 플린더스 섬을 "하이드로 에너지 허브"로 개발했습니다. 새로운 하이브리드 시스템은 연간 플린더스 섬에서 발전에 사용되는 디젤 에너지의 평균 60%를 교체할 수 있습니다. 이 시스템은 또한 '무디젤' 운영을 지원하여, 상황이 허락되는 경우 100% 신재생 에너지 보급이 가능합니다.

전력 계통에서 멀리 떨어진 시스템에서 디젤 발전 비용을 감소시켜 주는 세계 선두적인 솔루션에 대한 전문성을 보유한 하이드로 태즈매니아는 고유한 통합 기술과 고품질 시장 소스 장비를 결합하여 최적화된 신재생 에너지 솔루션을 제공합니다.

이번 프로젝트의 일부로, 하이드로 태즈매니아는 엔지니어링 시간과 비용을 절감해주는 확장가능한 모듈형 기술들을 자체 개발했습니다.

확장가능한 모듈형 신재생 에너지

하이브리드 태즈매니아의 하이브리드 에너지 솔루션 관리자인 레이 매시(Ray Massie)에 따르면, "안전하고 안정적인 하이브리드 시스템의 핵심은 신재생 발전업체들이 공급의 보안을 유지하며 발전량을 극대화할 수 있도록 지원해주는 활성화 장치"입니다.

그는 “확장 가능한 모듈형 장치를 기존의 디젤 발전소에 연결하면 새로운 하이브리드 전력 시스템의 핵심이 형성된다. 플린더스 섬 프로젝트는 새로운 신재생 발전을 기존 전력 시스템으로 통합하여 안전하고 안정적인 전력 공급을 보장할 수 있도록 만들어주었다"고 설명했습니다.

Allen-Bradley PowerMonitors는 스위치기어,태양광,배터리 그리고 플라이휠을 위해 분산제어를 위해 CompactLogix와 통합됩니다.

하이드로 태즈매니아는 단일한 900kw 풍력 터빈과 200kw 규모의 태양광 패털들을 설치했습니다. 이 활성화 시스템에는 750kw/300kwh 배터리, 플라이휠, 동기 콘덴서, 1.5MW급 동적 레지스터가 포함되며, 시스템은 하이드로 태즈매니아가 특별히 설계한 확장 가능한 모듈형 컨테이너 장치로 운반됩니다.

발전소 제어

매시는 “제어 요구사항을 충족하기 위해, 모든 시스템에는 일관성, 안정성, 가용성과 간단한 통합을 제공하는 로크웰 오토메이션 제품이 사용되었다. 현지 로크웰 오토메이션 공식 대리점인 NHP 일렉트리컬 엔지니어링(NHP)이 신속하게 공급해주었다"고 말했습니다.

NHP는 고객의 니즈에 맞게 맞춤화된 고객 솔루션을 제공하고 관련된 전문 서비스를 지원합니다.

발전소 제어 시스템은 하이드로 태즈매니아가 자체 개발한 PLC 코드로 구축되었으며, 제어 및 통신 장비를 통합해 신속하고 안정적으로 데이터를 공급해주는 로크웰 오토메이션의 시스템 아키텍처에서 구동이 됩니다.

이 시스템은 분산 제어에 기반하며, 단일한 감독 제어 장비가 모든 분산된 지원 시스템과 발전 장비를 관리합니다.

매시는 "비용을 절감해주고 공간과 IO를 극소화하는데 도움이 되기 때문에 태양광의 분산 제어, 배터리, 플라이휠, 스위치기어에는 Allen-Bradley® CompactLogix™를 사용했고, 프로그램의 규모가 크고 IO 수가 많기 때문에 동적 레지스터에는 ControlLogix®를 사용했다"고 설명했습니다

분산되어 있는 모든 활성화 시스템과 발전기들을 관리하는 주요 하이브리드 전력 시스템 컨트롤러는 안정적인 전력 공급을 보장해주고 디젤 연료를 최대한 절약할 수 있게 해줍니다. 신재생 에너지 소스와 고객 부하의 지속적인 변동으로 야기되는 복잡성 때문에, 주요 컨트롤러는 신재생 리소스가 극대화 및 최적화될 수 있도록 해주는 까다로운 작업을 수행할 수 있습니다.

ControlLogix 제어 시스템은 이러한 도전과제를 해결하는데 필요한 속도와 의사결정을 지원하는 다양한 기능들을 제공하여, 전력 계통으로 안정적인 고품질 전력을 공급할 수 있도록 합니다.

플린더스 섬은 이제 업계 선도적인 하이브리드 에너지 솔루션의 거점이 되었습니다.

매시는 “또 다른 해결과제는 수요의 변동성에 대응할 수 있도록 전력 데이터를 실시간으로 확보하는 것이었다. Allen-Bradley PowerMonitor™ 5000은 이를 달성할 수 있도록 신속한 응답시간을 제공했다"고 말했습니다.

공장에 대한 가시성 확보 및 원격 모니터링 

프로젝트의 시운전 중, Ethernet/IP 네트워크와 통신하지 않는 컴포넌트가 발견되어, 보다 효과적인 통합을 지원할 수 있도록 ProSoft의 게이트웨이가 사용되었습니다. 로크웰 오토메이션 인컴패스 파트너(Encompass Parner)인 ProSoft가 로크웰 오토메이션 아키텍처를 위해 비핵심적인 네트워크 연결을 제공하도록 특별히 설계된 제품들을 공급했습니다.

네트워크의 중추는 Stratix® 스위치입니다. 이 스위치는 데이터를 안전하게 발전소 전반으로 전송할 수 있도록 안정성과 무결성을 제공합니다.

작업자들에게 가시성을 제공하기 위해 FactoryTalk® View SE 스테이션이 사용되었습니다. 2대는 발전소에, 다른 1대는 발전소의 주요 빌딩에서 50m 정도 떨어진 하이브리드 활성화 시스템 영역에 위치한 제어 컨테이너에 설치되었습니다.

매시는 “각 활성화 시스템에는 PanelView™ Plus를 사용하는 로컬 HMI가 포함되어, 작업자들이 직접 액세스하여 모니터링, 진단 및 설정점 입력을 관리할 수 있다. Studio 5000®과 FactoryTalk® View Studio는 동일한 데이터 구조와 재사용 가능한 툴의 편리함은 물론 모든 컨트롤러 HMI를 프로그래밍할 수 있는 공통 플랫폼을 제공한다"고 말했습니다.

발전소는 실시간으로 상태 및 중요 파라미터 정보를 제공하는 FactoryTalk ViewPoint HMI를 사용해 원격으로 모니터링이 가능합니다. 작업자들은 또한 외부나 원거리 지역에서 휴대폰이나 이메일을 통해 발전소 알람에 액세스하여 알람에 신속하게 대처할 수 있습니다.

FactoryTalk Historian은 이력 데이터를 제공하여 시스템과 영리적 의사 결정을 최적화할 수 있도록 지원합니다. 시스템은 또한 작업자들에게 이력 데이터에 대한 신속한 액세스를 제공하여 분석과 진단을 위한 신속한 파라미터 보고서 생성할 수 있도록 해줍니다.

매시는 “하이드로 태즈매니아는 로크웰 오토메이션의 TechConnect 지원 역량을 적극 활용했다. TechConnect 팀은 우리 질문에 신속하게 대답을 해주고 문제가 발생하면 해결할 수 있도록 전문적인 지원을 제공해주었다"고 말했습니다.

제어 장비와 통신 장비를 밀접하게 통합해주는 역량 때문에 ControlLogix® 프로세서가 사용되었습니다.

안정적인 신재생 에너지

플린더스 섬 프로젝트는 2017년 10월 성공적으로 시운전을 마치고, 2017년 12월 하이드로 태즈매니어의 회장 그랜드 에버리-번즈가 참석한 가운데 본격 가동을 시작했습니다.

플린더스 섬 하이드로 에너지 허브는 이 섬의 디젤 발전에 대한 의존성을 획기적으로 감소시켜 준 혁신적인 위업입니다. 공식 개장 후 발전소는 메가와트 규모의 비-수력 발전소로는 처음으로 연속 92시간 이상의 100% 신재생 발전이라는 세계 기록을 수립했습니다.

현재까지, 시스템은 연속 2,000시간 이상 100% 신재생 발전 기록을 달성하였으며, 평균 신재생 에너지 보급율은 57%에 달합니다.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk, PanelView, Rockwell Software and Stratix는 Rockwell Automation, Inc.의 상표입니다.

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