Scenario-based Vulnerability Assessment of Hydroelectric Power Plant

시나리오 기반 수력플랜트 설비의 취약성 평가

Recently, the importance of eco-friendly power generation facility using renewable energy has newly appeared. Hydropower plant is a very important source of electricity generation and supply which is very important to secure safety because it is commonly connected with multi facility and operated on a large scale. In this study, a scenario-based analysis method was suggested to assess vulnerability of a penstock system caused by water hammer commonly occurred in the operation of hydropower plants. A hypothetical hydropower plant was used to demonstrate the applicability of a transient analysis model. In order to verify reliability of the model, the prediction of pressure behaviors were compared with the results of commercial model (SIMSEN) and measured data, then a real hydroelectric power plant was applied to develop all potential water hammer scenarios during the actual operation. The scenario-based simulation and vulnerability assessment for water hammer in the penstock system were performed with internal and external load conditions. The simulation results indicated that the vulnerability of a penstock system was varied with the operating conditions of hydropower facilities and significantly affected by load combination consisting of different load scenarios. The proposed numerical method could be an useful tool for the vulnerabilityty assessment of the hydropower plants due to water hammer.

최근 신재생 에너지를 활용한 친환경 발전시설의 중요성이 대두되고 있으며 수력발전소는 매우 중요한 전력생산 및 공급원이다. 수력발전소는 일반적으로 대규모로 운용되고 다중 시설이 연계되어 있어 안전성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 수력플랜트 설비의 안전성을 평가하기 위해 시나리오 기반의 수충격에 따른 수압관로의 취약성 평가를 수행하였다. 자체 개발한 수충격 해석모델(TRANSHAM)과 기존 상용모델(SIMSEN)의 모의결과 및 모니터링 자료와의 비교를 통해 해석모델의 신뢰성을 검증하였고, 실제 운영중인 수력플랜트에 적용하여 발전설비 운영 중에 발생 가능한 수충격 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 시나리오 기반의 수압관로의 수충격 해석 및 취약성 평가를 수행하였다. 내·외부 로딩조건을 고려한 시나리오별 모의 결과, 발전설비 운영에 따라 수압관로의 취약성이 상이하게 나타났으며 내·외부 로딩조건의 조합에 따라 수압관로의 취약성에 큰 영향을 미치는 것으로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 시나리오 기반의 해석기법은 향후 수충격에 따른 발전설비의 취약성을 평가하는데 정량적인 도구로 활용될 것으로 기대된다.