풍력 발전기의 출력제어 방식

Table of Contents

1. 피치 제어(Pitch Regulation)

(1) 제어 원리

정격 풍속 이상에서 정격 출력을 일정하게 유지하기 위해 회전자 블레이드를 조절하는 방식
정격 풍속 이상: Pitch 증가
정격 풍속 이하: Pitch 감소

(2) 특징

1) 정격 출력으로 능동적으로 제어 가능
2) 제동 시 공기역학 방식으로 기계적 충격이 없다
3) 장기간 운전 시 기계적 강도 부담이 작음 → 유리
4) 풍속 급변 시 순간적 Peak 발생 우려
5) 1MW급 이상의 대형 풍력 발전기에 주로 적용

2. 수동형 실속제어(Passive Stall Regulation)

(1) 제어 원리

일정 풍속에서 최대 출력계수가 발생되도록 블레이드의 날개 각을 고정하여,
정격 풍속 이상에서는 실속이 유발되게 하는 방식

(2) 특징

1) 피치제어보다 고효율·안정성 강한 방식
2) 기계적 링크(기어박스)가 없어 유지보수가 불필요
3) 초과풍 발생 시 발전기 과부하 위험 존재
4) 제동 제어가 어렵고, 중소형 풍력 발전에 적용

3. 능동형 실속제어(Active Stall Regulation)

(1) 제어 원리

수동형 실속제어의 기술적 한계를 극복하기 위해 피치제어와 수동형 실속제어를 조합한 방식

(2) 특징

1) 낮은 풍속에서는 피치제어로 큰 회전력 확보 가능
2) 정격 출력 도달 시, 실속제어로 터빈 회전 속도 제어
3) 피치제어와 풍차제어를 병행하여 능동적으로 출력 제어 가능
4) 단순하고 효율적이지만 정속 운전에 불리
5) 실속 현상에 따른 날개 하중 증가 및 소음 발생 등의 문제 있음