KR101299269B1 - Battery Energy Storage System - Google Patents

Battery Energy Storage System Download PDF

Info

Publication number
KR101299269B1
KR101299269B1 KR1020110146606A KR20110146606A KR101299269B1 KR 101299269 B1 KR101299269 B1 KR 101299269B1 KR 1020110146606 A KR1020110146606 A KR 1020110146606A KR 20110146606 A KR20110146606 A KR 20110146606A KR 101299269 B1 KR101299269 B1 KR 101299269B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
battery
charge
battery rack
discharge
Prior art date
Application number
KR1020110146606A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130077934A (en
Inventor
김태형
김윤현
권병기
김광섭
임창진
Original Assignee
주식회사 포스코아이씨티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코아이씨티
Priority to KR1020110146606A priority Critical patent/KR101299269B1/en
Publication of KR20130077934A publication Critical patent/KR20130077934A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101299269B1 publication Critical patent/KR101299269B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

배터리 에너지 저장 시스템이 이용되는 용도에 따라 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 메커니즘을 변경할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템은, 하나 이상의 배터리 랙에 전력을 충전시키거나, 상기 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 전력을 방전시켜 계통으로 제공하는 전력조절장치를 포함하고, 상기 전력 조절 장치는, 상기 계통의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 전력 변환부; 상기 전력조절장치의 제어모드가 제1 제어모드이면 미리 정해진 충방전 설정전력에 따른 상기 전력 변환부의 출력전류 지령치를 산출하고, 상기 제어모드가 제2 제어모드이면 미리 정해진 상기 배터리 랙의 충방전 설정전류 및 충방전 설정전압 중 적어도 하나에 따른 출력전류 지령치를 산출하는 전류 지령치 산출부; 및 상기 전류 지령치에 따라 상기 전력 변환부의 출력전류를 조절하는 전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A battery energy storage system according to one aspect of the present invention, which can change the control mechanism of a battery energy storage system according to the use in which the battery energy storage system is used, charges one or more battery racks or the one or more battery racks. And a power control device for discharging the power stored in the system to provide the power to the system, wherein the power control device converts the AC voltage of the system into DC voltage or converts the DC voltage of the battery rack into AC voltage. A conversion unit; When the control mode of the power regulator is the first control mode, the output current command value of the power converter according to the predetermined charge / discharge setting power is calculated. When the control mode is the second control mode, the charge / discharge setting of the predetermined battery rack is set. A current command value calculator for calculating an output current command value according to at least one of a current and a charge / discharge set voltage; And a current controller for adjusting the output current of the power converter according to the current command value.

Description

배터리 에너지 저장 시스템{Battery Energy Storage System}[0001] Battery Energy Storage System [0002]

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 에너지 저장 시스템의 제어에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system, and more particularly to control of a battery energy storage system.

산업의 발달과 더불어 전력수요가 점차 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다.With the development of the industry, electric power demand is gradually increasing, and the gap between day and night, season, and day is widening.

최근에 이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크부하를 삭감하기 위한 많은 기술들이 빠르게 개발되고 있는데, 이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 전지에 저장하거나 계통의 부족 전력을 전지에서 공급해주는 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System)이다.Recently, for this reason, many techniques for reducing peak load by utilizing the surplus power of the system have been developed rapidly. Among these technologies, a battery which stores surplus power of the system in the cell or supplies the insufficient power of the system from the battery Battery Energy Storage System.

배터리 에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지원에서 발전된 잉여 전력을 저장하였다가 피크 부하시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급한다. 이를 통해 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화 시키고 최대부하 삭감과 부하 평준화를 달성할 수 있게 된다.
이러한 배터리 에너지 저장 시스템의 일 예가 대한민국 등록특허 제10-0680901호에 개시되어 있다.
The battery energy storage system stores surplus power generated from renewable energy sources such as wind power and solar power at night, and supplies power stored in the battery to the system at peak load. This will stabilize system power fluctuating by renewable energy sources and achieve maximum load reduction and load leveling.
An example of such a battery energy storage system is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0680901.

한편, 이러한 배터리 에너지 저장 시스템은, 신재생 에너지원과 연계되어 계통에 안정적인 전력을 공급하는 기능뿐만 아니라, 다양한 산업설비에 연결되어 산업설비의 정전을 방지하는 무정전 전원 공급 장치(UPS(Uninterruptible Power Supply)로도 이용된다.On the other hand, such a battery energy storage system, as well as a function of supplying a stable power to the system in connection with renewable energy sources, as well as an uninterruptible power supply (UPS) connected to various industrial facilities to prevent power outage of the industrial facilities Also used as).

하지만 종래에는, 배터리 에너지 저장 시스템이 사용되는 용도에 관계없이 동일한 제어 메커니즘을 이용하여 배터리 에너지 저장 시스템의 충방전을 제어하였기 때문에, 배터리 에너지 저장 시스템이 사용되는 용도에 따라 배터리 에너지 저장 시스템을 최적화하여 운전할 수 없다는 문제점 이 있다.However, in the related art, since the charging and discharging of the battery energy storage system is controlled using the same control mechanism regardless of the use of the battery energy storage system, the battery energy storage system is optimized according to the use of the battery energy storage system. There is a problem that you can not drive.

또한, 이러한 배터리 에너지 저장 시스템은, 배터리 패킹(Packing) 기술의 한계로 인해, 일반적으로 하나 이상의 배터리들로 구성되는 배터리 랙(Battery Rack)들을 서로 연결하여 구성하게 된다. 그러나, 이와 같이 각 배터리 랙들을 연결 시 각 배터리 랙의 에너지 상태(SOC)가 서로 상이하기 때문에 배터리 랙의 충전이나 방전시, 배터리 랙의 에너지 상태에 따라 일부 배터리 랙이 먼저 충전되거나 먼저 방전될 수 있어 모든 배터리 랙을 완전충전이나 완전 방전할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, due to the limitations of the battery packing technology, such battery energy storage systems are generally configured by connecting battery racks, which are generally composed of one or more batteries, to each other. However, since the energy states (SOC) of the battery racks are different from each other when connecting the battery racks, some battery racks may be charged first or discharged first, depending on the energy status of the battery racks. There is a problem that all the battery rack can not be fully charged or completely discharged.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 에너지 저장 시스템이 이용되는 용도에 따라 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 메커니즘을 변경할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a battery energy storage system capable of changing a control mechanism of a battery energy storage system according to a use of the battery energy storage system.

또한, 본 발명은 배터리 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리의 에너지 상태를 밸런싱할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a battery energy storage system capable of balancing energy states of batteries included in a battery energy storage system.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템은, 하나 이상의 배터리 랙에 전력을 충전시키거나, 상기 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 전력을 방전시켜 계통으로 제공하는 전력조절장치를 포함하고, 상기 전력 조절 장치는, 상기 계통의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 전력 변환부; 상기 전력조절장치의 제어모드가 제1 제어모드이면 미리 정해진 충방전 설정전력에 따른 상기 전력 변환부의 출력전류 지령치를 산출하고, 상기 제어모드가 제2 제어모드이면 미리 정해진 상기 배터리 랙의 충방전 설정전류 및 충방전 설정전압 중 적어도 하나에 따른 출력전류 지령치를 산출하는 전류 지령치 산출부; 및 상기 전류 지령치에 따라 상기 전력 변환부의 출력전류를 조절하는 전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Battery energy storage system according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the power control to charge the power to one or more battery racks, or to discharge the power stored in the one or more battery racks to provide a system And a device, wherein the power control device includes: a power converter configured to convert an AC voltage of the system into a DC voltage, or convert a DC voltage of the battery rack into an AC voltage; When the control mode of the power regulator is the first control mode, the output current command value of the power converter according to the predetermined charge / discharge setting power is calculated. When the control mode is the second control mode, the charge / discharge setting of the predetermined battery rack is set. A current command value calculator for calculating an output current command value according to at least one of a current and a charge / discharge set voltage; And a current controller for adjusting the output current of the power converter according to the current command value.

본 발명에 따르면, 배터리 에너지 저장 시스템이 제1 제어모드로 동작하는 경우 미리 정해진 충방전 전력이 유지될 수 있도록 배터리 에너지 저장 시스템의 출력전류를 제어하고, 배터리 에너지 저장 시스템이 제2 제어모드로 동작하는 경우 정전류 제어 및 정전압 제어 방식에 따라 배터리 에너지 저장 시스템의 출력전류를 제어함으로써 배터리 에너지 저장 시스템이 이용되는 용도에 따라 배터리 에너지 저장 시스템을 최적화할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, when the battery energy storage system operates in the first control mode, the output current of the battery energy storage system is controlled to maintain a predetermined charge / discharge power, and the battery energy storage system operates in the second control mode. In this case, by controlling the output current of the battery energy storage system according to the constant current control and the constant voltage control method, it is possible to optimize the battery energy storage system according to the use of the battery energy storage system.

또한, 본 발명은 배터리 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리 랙의 에너지 상태에 따라 각 배터리 랙의 충전량 또는 방전량을 차등적용함으로써 배터리 랙의 에너지 상태 불평형을 해소할 수 있어 배터리 에너지 저장 시스템의 충방전 효율을 최적화시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, the present invention can solve the energy state unbalance of the battery rack by differentially applying the charge or discharge amount of each battery rack according to the energy state of the battery rack included in the battery energy storage system charge and discharge efficiency of the battery energy storage system There is an effect that can be optimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템이 적용되는 네트워크 구성을 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조절장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 제1 제어모드에서의 배터리 랙의 전압, 배터리 랙의 전류, 및 계통 전력의 변화를 보여주는 그래프.
도 5는 제2 제어모드에서 정전류 제어에 따라 출력전류 지령치를 산출하기 위한 제어기 구성을 보여주는 도면.
도 6은 제2 제어모드에서 정전류 제어에 따른 배터리 랙의 전압, 배터리 랙의 전류, 및 계통 전력의 변화를 보여주는 그래프.
도 7은 제2 제어모드에서 정전압 제어에 따라 출력전류 지령치를 산출하기 위한 제어기 구성을 보여주는 도면.
도 8은 제2 제어모드에서 정전압 제어에 따른 배터리 랙의 전압, 배터리 랙의 전류, 및 계통 전력의 변화를 보여주는 그래프.
도 9 내지 도 13은 복수개의 배터리 랙의 에너지 상태에 따란 전력 변환부의 충방전 설정전력 변화를 보여주는 도면.
1 is a view showing a network configuration to which the battery energy storage system according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of the battery energy storage system shown in FIG.
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a power regulator according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing changes in the voltage of the battery rack, the current of the battery rack, and the grid power in the first control mode.
FIG. 5 shows a controller configuration for calculating an output current command value in accordance with constant current control in a second control mode. FIG.
6 is a graph showing changes in voltage of a battery rack, current of a battery rack, and grid power according to constant current control in a second control mode.
FIG. 7 is a diagram showing a controller configuration for calculating an output current command value according to constant voltage control in a second control mode. FIG.
8 is a graph illustrating changes in voltage of a battery rack, current of a battery rack, and grid power according to constant voltage control in a second control mode.
9 to 13 are views illustrating a change in charge / discharge set power of a power converter according to energy states of a plurality of battery racks.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System: BESS)이 적용되는 네트워크 구성을 보여주는 도면이다.1 is a diagram illustrating a network configuration to which a battery energy storage system (BESS) is applied according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 에너지 저장 시스템(100)은 글로벌 모니터링 시스템(Global Monitoring System: GMS, 110) 및 에너지 관리 시스템(Energy Management System: EMS, 120)과 연결된다. 이때, 글로벌 모니터링 시스템(110)은 인터넷을 통해 배터리 에너지 저장 시스템(100) 및 에너지 관리 시스템(120)과 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1, the battery energy storage system 100 is connected to a global monitoring system (GMS) 110 and an energy management system (EMS) 120. In this case, the global monitoring system 110 may be connected to the battery energy storage system 100 and the energy management system 120 through the Internet.

먼저, 글로벌 모니터링 시스템(110)은 에너지 관리 시스템(110)을 통해 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들과 연결되는 것으로서, 글로벌 통합 관리, 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들로부터 전송되는 각종 데이터의 수집, 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들의 운영 현황 표시, 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들로부터 전송되는 각종 데이터 분석(예컨대, 배터리의 수명 예측 또는 점검), 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)의 운영 최적화 관리, 및 투자/설비 효율을 관리하는 기능을 수행한다.First, the global monitoring system 110 is connected to the plurality of battery energy storage systems 100 through the energy management system 110, and the global integrated management, various types of data transmitted from the plurality of battery energy storage systems 100 Collection of data, display of operating status of the plurality of battery energy storage systems 100, analysis of various data transmitted from the plurality of battery energy storage systems 100 (e.g., prediction or inspection of battery life), storage of a plurality of battery energy It performs the function of managing the operation optimization of the system 100, and investment / facility efficiency.

에너지 관리 시스템(120)은 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들과 연결되어 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)의 운전 스케쥴 제어를 수행하거나, 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들로부터 전송되는 각종 데이터들을 글로벌 모니터링 시스템(110)로 리포팅하거나, 복수개의 배터리 에너지 저장 시스템(100)들의 전력을 통합 관리하거나, 계통(미도시)의 수요나 발전량을 예측하는 기능을 수행한다.The energy management system 120 may be connected to the plurality of battery energy storage systems 100 to perform operation schedule control of the plurality of battery energy storage systems 100 or may be transmitted from the plurality of battery energy storage systems 100. The various data are reported to the global monitoring system 110, integrated management of the power of the plurality of battery energy storage systems 100, or a function of predicting demand or power generation of a system (not shown).

이외에도, 에너지 관리 시스템(120)은 전력 거래 이력 관리 또는 최적 발전 계획 수립 등의 기능을 수행한다.In addition, the energy management system 120 performs a function such as managing a power transaction history or establishing an optimal power generation plan.

배터리 에너지 저장 시스템(100)은 풍력, 태양광 등과 같은 신재생 에너지원이나 화력이나 수력을 이용하여 전력을 발생시키는 에너지원(이하 '에너지원'이라 함)에서 생산된 전력을 제공 받아 배터리 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙(Rack)에 충전하였다가 피크부하 또는 계통 사고 시 하나 이상의 배터리 랙에 충전되어 있던 전력을 계통으로 방전하여 계통에 전력을 공급하는 기능을 수행한다.The battery energy storage system 100 receives battery power generated from a renewable energy source such as wind and solar power or an energy source (hereinafter, referred to as an 'energy source') that generates power by using thermal power or hydroelectric power. Charge to one or more battery rack (rack) included in the system 100 and discharges the power that was charged in the one or more battery rack at the time of peak load or system accident to the system to supply power to the system.

일 실시예에 있어서, 이러한 배터리 에너지 저장 시스템(100)은, 계통 안정화를 위한 계통 안정화 모드와 계통 안정화와 배터리의 보호를 동시에 수행할 수 있는 배터리 안정화 모드로 운영될 수 있다.In one embodiment, the battery energy storage system 100 may be operated in a system stabilization mode for system stabilization and a battery stabilization mode capable of simultaneously performing system stabilization and battery protection.

여기서, 계통 안정화 모드란, 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 다양한 에너지원과 연동하여 대용량 산업설비, 발전소, 변전소, 수처리 시설 등과 같이 전력이 불안정한 계통의 전력상황에 따라 필요한 전력을 충방전 하는 모드를 의미한다.Here, the system stabilization mode refers to a mode in which the battery energy storage system 100 is interlocked with various energy sources to charge and discharge power required in accordance with the power situation of a power unstable system such as a large capacity industrial facility, a power plant, a substation, and a water treatment facility. it means.

또한, 배터리 안정화 모드란, 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 부하의 소비가 적은 심야에 잉여전력을 충전하거나 에너지원에서 생산된 잉여전력을 충전하고, 부하소비가 급격하게 증가하는 경우 배터리를 보호하면서 부하에 전력을 공급하는 모드를 의미한다.In addition, the battery stabilization mode, the battery energy storage system 100 charges the surplus power or the surplus power produced from the energy source in the middle of the night when the load consumption is low, while protecting the battery when the load consumption increases rapidly The mode of supplying power to the load.

이하에서는 이러한 배터리 에너지 저장 시스템(100)의 구성을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the configuration of the battery energy storage system 100 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 에너지 저장 시스템(100)은, 배터리 조절장치(210), 전력조절장치(220), 및 전력관리장치(230)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the battery energy storage system 100 includes a battery controller 210, a power controller 220, and a power manager 230.

도 2에 도시된 배터리 에너지 저장 시스템(100)에서는 하나의 배터리 조절장치(210)가 포함되는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 배터리 에너지 저장 시스템(100)에 복수개의 배터리조절장치(210)가 포함될 수도 있을 것이다.Although the battery energy storage system 100 illustrated in FIG. 2 is described as including one battery control device 210, in a modified embodiment, the battery energy storage system 100 includes a plurality of battery control devices 210. May be included.

먼저, 배터리 조절장치(Battery Conditioning System: BCS, 210)는, 계통(미도시)으로부터 공급되는 잉여전력을 하나 이상의 배터리 랙(Rack, 미도시)에 저장하고, 피크 부하 또는 계통 사고 발생 시 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 에너지를 계통에 공급한다.First, the Battery Conditioning System (BCS) 210 stores surplus power supplied from a system (not shown) in one or more battery racks (not shown), and at least one battery in a peak load or system accident. Supply the system with the energy stored in the battery rack.

이때, 배터리 랙은, 복수개의 배터리 랙이 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 랙 그룹의 형태로 배터리 조절장치(210)에 포함되거나, 복수개의 배터리 랙 그룹이 서로 연결된 형태로 배터리 조절장치(210)에 포함될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리 랙을 배터리 랙 그룹과 동일한 의미로 사용하기로 한다.In this case, the battery rack may be included in the battery controller 210 in the form of a battery rack group in which a plurality of battery racks are connected in series or in parallel, or included in the battery controller 210 in the form of a plurality of battery rack groups connected to each other. Can be. Hereinafter, for convenience of description, the battery rack will be used in the same meaning as the battery rack group.

다음으로, 전력조절장치(Power Conditioning System: PCS. 220)는, 배터리 조절장치(210)와 계통을 연계하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 전력조절장치(220)는 배터리 조절장치(210)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙에 계통의 잉여전력을 충전시키거나 하나 이상의 배터리 랙에 저장된 전력을 계통에 제공하는 역할을 수행한다.Next, the power conditioning system (PCS. 220) serves to link the system with the battery control unit 210. More specifically, the power regulator 220 serves to charge surplus power of the system to one or more battery racks included in the battery control device 210 or to provide the system with power stored in the one or more battery racks.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조절장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a power regulator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조절장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력조절장치(220)는, 모드 선택부(310), 전류 지령치 산출부(320), 전류 조절부(330), 및 전력 변환부(340)를 포함한다.3 is a block diagram schematically showing the configuration of a power regulation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the power regulator 220 includes a mode selector 310, a current command value calculator 320, a current controller 330, and a power converter 340.

먼저, 모드 선택부(310)는, 에너지원에 의해 생산된 전력량과 계통에서 요구되는 전력량에 따라 전력조절장치(220)의 제어모드를 선택한다.First, the mode selector 310 selects a control mode of the power regulator 220 according to the amount of power produced by the energy source and the amount of power required by the system.

일 실시예에 있어서, 모드 선택부(310)는, 에너지원에 의해 생산된 전력량과 계통에서 요구되는 전력량의 차이가 기준범위 이내일 때 일정한 전력의 충방전을 통해 계통을 안정화시키기 위한 제1 제어모드를 선택하고, 에너지원에 의해 생산된 전력량과 상기 계통에서 요구되는 전력량의 차이가 기준범위를 벗어날 때 배터리 랙의 충방전전류 또는 배터리 랙의 충방전전압을 일정하게 하여 배터리 랙을 안정화시키면서 계통에 전력을 공급하기 위한 제2 제어모드를 선택한다.In one embodiment, the mode selector 310, the first control for stabilizing the system through the charging and discharging of a constant power when the difference between the amount of power produced by the energy source and the amount of power required by the system is within the reference range When the mode is selected and the difference between the amount of power produced by the energy source and the amount of power required by the system is out of the standard range, the system can be stabilized by stabilizing the battery rack by keeping the charge / discharge current of the battery rack or the charge / discharge voltage of the battery rack constant. Select a second control mode for powering the device.

즉, 제1 제어모드란 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 계통 안정화 모드로 동작하도록 하는 제어모드를 의미하고, 제2 제어모드란 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 배터리 안정화 모드로 동작하도록 하는 제어모드를 의미한다.That is, the first control mode refers to a control mode in which the battery energy storage system 100 operates in the system stabilization mode, and the second control mode refers to a control mode in which the battery energy storage system 100 operates in the battery stabilization mode. Means.

상술한 실시예에 있어서는, 모드 선택부(310)가 전력조절장치(220)에 필수적으로 포함되는 것으로 기재하였으나, 변형된 실시예에 있어서 모드 선택부(310)는 전력관리장치(230)에 포함될 수도 있을 것이다. 이러한 경우, 전력조절장치(220)에 포함된 전류 지령치 산출부(320)가 전력관리장치(230)로부터 전력조절장치(220)의 제어모드에 대한 정보를 직접 수신하게 된다.In the above-described embodiment, although the mode selector 310 is described as being essentially included in the power regulator 220, in the modified embodiment, the mode selector 310 is included in the power management apparatus 230. Could be In this case, the current command value calculator 320 included in the power regulator 220 directly receives information on the control mode of the power regulator 220 from the power manager 230.

다음으로, 전류 지령치 산출부(320)는, 전력조절장치(220)의 제어모드에 따라 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다.Next, the current command value calculator 320 calculates the output current command value of the power converter 340 according to the control mode of the power regulator 220.

먼저, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 제어모드이면, 전력조절장치(220)에 의해 미리 정해진 충방전 설정전력이 충전 또는 방전되게 하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다. 이때, 충방전 설정전력은 계통에서 요구되는 전력량과 에너지원에서 생산된 전력량의 차이에 해당하는 전력량일 수 있다.First, if the control mode of the power regulator 220 is the first control mode, the current command value calculation unit 320 is a power conversion unit for charging or discharging the predetermined charge and discharge set power by the power regulator 220 ( The output current command value of 340 is calculated. In this case, the charge and discharge set power may be an amount of power corresponding to the difference between the amount of power required by the system and the amount of power produced by the energy source.

구체적으로, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 모드이고, 계통에서 요구되는 전력량이 에너지원에 의해 생산된 전력량보다 많은 경우 계통에서 요구되는 전력량과 에너지원에서 생산된 전력량의 차이에 해당하는 전력량이 계통으로 방전될 수 있게 하는 출력전류 지령치를 산출한다.Specifically, the current command value calculation unit 320 is the power mode and the energy source required in the system when the control mode of the power regulator 220 is the first mode and the amount of power required by the system is greater than the amount of power produced by the energy source. Calculate the output current command value that allows the amount of power corresponding to the difference in the amount of power produced by the system to be discharged to the system.

또한, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 모드이고, 계통에서 요구되는 전력량이 에너지원에 의해 생산된 전력량보다 작은 경우 에너지원에서 생산된 전력량과 계통에서 요구된 전력량의 차이에 해당하는 전력량이 배터리 랙에 충전될 수 있게 하는 출력전류 지령치를 산출한다.In addition, the current command value calculation unit 320 is a control mode of the power regulator 220 is the first mode, when the amount of power required in the system is less than the amount of power produced by the energy source in the amount of power produced by the energy source and the system An output current command value that calculates the amount of power corresponding to the difference in the required amount of power can be charged to the battery rack.

일 실시예에 있어서, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 전류 지령치 산출부(320)는, 아래의 수학식 1을 이용하여 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출할 수 있다.In one embodiment, when the control mode of the power regulator 220 is the first control mode, the current command value calculator 320 outputs the command value of the output current of the power converter 340 using Equation 1 below. Can be calculated.

Figure 112011105256915-pat00001
Figure 112011105256915-pat00001

수학식 1에서, I * Grid 는 전력변환부(340)와 계통간의 출력전류 지령치를 의미하고, P Grid 는 충방전 설정전력을 의미하며, V Grid 는 계통의 전압을 의미한다.In Equation 1, I * Grid denotes an output current command value between the power converter 340 and the grid, P Grid denotes charge / discharge set power, and V Grid denotes the voltage of the grid.

이와 같이, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 전류 지령치 산출부(320)에 의해 산출된 출력전류 지령치에 따라 전력 변환부(340)가 동작함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 전력조절장치(220)의 충방전 전력이 미리 정해진 충방전 설정전력으로 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다.As described above, when the control mode of the power regulator 220 is the first control mode, the power conversion unit 340 operates according to the output current command value calculated by the current command value calculation unit 320, thereby as shown in FIG. 4. As can be seen, it can be seen that the charge and discharge power of the power regulator 220 is kept constant at a predetermined charge and discharge set power.

다음으로, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 제어모드이면, 배터리 랙의 충방전 설정전류 및 충방전 설정전압 중 적어도 하나에 상응하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다. 이때, 배터리 랙의 충방전 설정전류 및 충방전 설정전압은 배터리 랙의 에너지 상태(State of Charge: SOC)에 따라 미리 결정되어 있을 수 있다.Next, when the control mode of the power regulator 220 is the second control mode, the current command value calculator 320 may include a power converter 340 corresponding to at least one of the charge / discharge set current and the charge / discharge set voltage of the battery rack. Calculate the output current command value In this case, the charge / discharge set current and the charge / discharge set voltage of the battery rack may be predetermined according to an energy state (SOC) of the battery rack.

즉, 전류 지령치 산출부(320)는, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 제어모드이면, 정전류 제어(Constant Current)를 통해 배터리 랙의 충방전 설정전류가 일정한 값이 되도록 하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출하거나, 정전압 제어(Constant Voltage)를 통해 배터리 랙의 충방전 설정전압이 일정한 값이 되도록 하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다.That is, the current command value calculation unit 320, if the control mode of the power regulator 220 is the second control mode, the power conversion so that the charge and discharge set current of the battery rack to a constant value through constant current control (Constant Current). The output current command value of the unit 340 may be calculated, or the output current command value of the power converter 340 may be calculated so that the charge / discharge set voltage of the battery rack becomes a constant value through constant voltage control.

구체적으로, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 모드이고, 계통에서 요구되는 전력량이 신재생 에너지원에 의해 생산된 전력량보다 많은 경우 미리 정해진 배터리의 방전 설정전류 및 방전 설정전압 중 적어도 하나에 상응하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다. Specifically, the current command value calculation unit 320 is a control mode of the power regulator 220 is the second mode, when the amount of power required by the system is more than the amount of power produced by the renewable energy source, the predetermined discharge setting of the battery The output current command value of the power converter 340 corresponding to at least one of the current and the discharge set voltage is calculated.

또한, 전류 지령치 산출부(320)는 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 모드이고, 계통에서 요구되는 전력량이 신재생 에너지원에 의해 생산된 전력량보다 작은 경우 미리 정해진 배터리의 충전 설정전류 및 충전 설정전압 중 적어도 하나에 상응하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출한다.In addition, the current command value calculation unit 320 is the control mode of the power regulator 220 is the second mode, when the amount of power required in the system is less than the amount of power produced by the renewable energy source, the predetermined set charge current of the battery And an output current command value of the power converter 340 corresponding to at least one of the charge set voltages.

일 실시예에 있어서, 전류 지령치 산출부(320)는 응답성이 빠르고 정상상태 오차가 없는 도 5에 도시된 바와 같은 비례적분(PI) 제어기를 이용하여 배터리 랙의 충방전 설정전류에 상응하는 전력 변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출할 수 있다. 이때, 배터리 랙의 충방전 설정전류에 상응하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치는 아래의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.In one embodiment, the current command value calculation unit 320 is a power corresponding to the charge and discharge set current of the battery rack by using a proportional integral (PI) controller as shown in Figure 5 that has a quick response and no steady state error The output current command value of the converter 340 may be calculated. In this case, the output current command value of the power converter 340 corresponding to the charge / discharge set current of the battery rack may be defined as Equation 2 below.

Figure 112011105256915-pat00002
Figure 112011105256915-pat00002

수학식 2에서, I * Grid 는 전력변환부(340)와 계통간의 출력전류 지령치를 의미하고, V Battery 는 배터리 랙의 전압을 의미하며, I * Battery 는 배터리 랙의 충방전 설정전류를 의미하고, V Grid 계통의 전압을 의미한다.In Equation 2, I * Grid means the output current command value between the power converter 340 and the grid, V Battery means the voltage of the battery rack, I * Battery means the charge and discharge set current of the battery rack It means the voltage of V Grid system.

이와 같이, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 전류 지령치 산출부(320)에 의해 산출된 출력전류 지령치에 따라 전력조절장치(220)가 충전 또는 방전하는 구간 동안 배터리 랙의 전류가 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다.As such, when the control mode of the power regulator 220 is the second control mode, as shown in FIG. 6, the power regulator 220 according to the output current command value calculated by the current command value calculator 320. It can be seen that the current in the battery rack remains constant during the period of charging or discharging.

한편, 전류 지령치 산출부(320)는 정상상태 오차가 없고 오버슈트가 없는 도 7에 도시된 바와 같은 적분비례(IP) 제어기를 이용하여 배터리 랙의 충방전 설정전압에 상응하는 전력 변환부(340)의 출력전류 지령치를 산출할 수 있다. 이때, 배터리 랙의 충방전 설정전압에 상응하는 전력변환부(340)의 출력전류 지령치는 아래의 수학식3과 같이 정의될 수 있다.On the other hand, the current command value calculation unit 320 is a power converter 340 corresponding to the charge and discharge set voltage of the battery rack using an integral proportional (IP) controller as shown in Figure 7 there is no steady state error and there is no overshoot Output current command value can be calculated. In this case, the output current command value of the power converter 340 corresponding to the charge and discharge set voltage of the battery rack may be defined as shown in Equation 3 below.

Figure 112011105256915-pat00003
Figure 112011105256915-pat00003

수학식 3에서, I * Grid 전력변환부(340)와 계통간의 출력전류 지령치를 의미하고, Kp는 정전압 제어기의 비례이득을 의미하며, V Battery 는 배터리 랙의 전압을 의미하며, Ki는 정전압 제어기의 적분이득을 의미하고, V * Battery 는 배터리 랙의 충방전 설정전압을 의미한다.In Equation 3, the output current command value between the I * Grid power converter 340 and the grid, Kp means a proportional gain of the constant voltage controller, V Battery means the voltage of the battery rack, Ki is a constant voltage controller Integral gain of V * Battery means charge / discharge set voltage of battery rack.

이와 같이, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 전류 지령치 산출부(320)에 의해 산출된 출력전류 지령치에 따라 전력조절장치(220)가 방전하는 구간 동안 배터리 랙의 방전전압은 일정하게 유지되고, 배터리 랙의 전류가 감소하면서 배터리 랙이 충전된다는 것을 알 수 있다.As such, when the control mode of the power regulator 220 is the second control mode, as shown in FIG. 8, the power regulator 220 according to the output current command value calculated by the current command value calculator 320. It can be seen that the discharge voltage of the battery rack is kept constant during the period of discharge, and the battery rack is charged while the current of the battery rack decreases.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전류 지령치 산출부(320)는, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제1 제어모드인 경우에는 전력조절장치(220)의 충방전 전력을 일정하게 하는 출력전류 지령치를 산출하고, 전력조절장치(220)의 제어모드가 제2 제어모드인 경우에는 배터리 랙의 충방전 전류 또는 전압을 일정하게 하는 출력전류 지령치를 산출함으로써 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 이용되는 용도에 따라 배터리 에너지 저장 시스템(100)의 운영을 최적화시킬 수 있게 된다.As described above, the current command value calculator 320 according to the present invention outputs a constant charge / discharge power of the power regulator 220 when the control mode of the power regulator 220 is the first control mode. When the current command value is calculated and the control mode of the power regulator 220 is the second control mode, the battery energy storage system 100 is used by calculating the output current command value that makes the charge / discharge current or voltage of the battery rack constant. It is possible to optimize the operation of the battery energy storage system 100 according to the intended use.

다음으로, 전류 조절부(330)는, 전류 지령치 산출부(320)에 의해 산출된 전류 지령치에 따라 전력 변환부(340)에서 계통으로 출력되는 출력전류의 크기와 위상을 조절함으로써 전력 변환부(340)로부터 전류 지령치에 해당하는 전류가 출력될 수 있도록 한다.Next, the current controller 330 adjusts the magnitude and phase of the output current output from the power converter 340 to the system according to the current command value calculated by the current command value calculator 320. A current corresponding to the current command value can be output from 340.

일 실시예에 있어서, 전류 조절부(330)는, 전력조절장치(220)가 제2 제어모드로 동작하는 경우, 배터리 랙의 전압이 충방전 설정전압에 도달하기 이전에는 배터리 랙의 충방전 설정전류에 따라 산출된 출력전류 지령치를 이용하여 전력 변환부(340)의 출력전류를 조절하고, 배터리 랙의 전압이 충방전 설정전압에 도달하면 배터리 랙의 충방전 설정전압에 따라 산출된 출력전류 지령치를 이용하여 전력 변환부(340)의 출력전류를 조절한다.In one embodiment, when the power regulator 220 operates in the second control mode, the current controller 330 is configured to charge and discharge the battery rack before the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage. The output current of the power converter 340 is adjusted using the output current command value calculated according to the current, and when the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage, the output current command value calculated according to the charge / discharge set voltage of the battery rack. Adjust the output current of the power converter 340 by using.

이는, 배터리 랙의 충방전 설정전류에 따라 산출된 출력전류 지령치에 따라 전력 변환부(340)를 제어하게 되면 배터리 랙의 내부 임피던스에 의한 전압상승으로 인해 배터리 랙을 완전 충전시키기가 어렵지만, 상술한 방법의 경우, 배터리 랙의 전압이 충방전 설정전압에 도달하기 전에는 충방전 설정전류로 배터리 랙이 충전되게 하고 배터리 랙의 전압이 충방전 설정전압에 도달하면 배터리 랙의 전압을 충방전 설정전압으로 유지하면서 배터리 랙의 충방전 전류를 감소시키기 때문에, 배터리 랙이 정격용량 이상으로 충전되거나 완전 충전 되지 않는 현상을 방지할 수 있게 된다.When the power converter 340 is controlled according to the output current command value calculated according to the charge / discharge set current of the battery rack, it is difficult to fully charge the battery rack due to the voltage increase due to the internal impedance of the battery rack. In the method, the battery rack is charged with the charge / discharge set current before the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage, and when the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage, the voltage of the battery rack is changed to the charge / discharge set voltage. By reducing the charge and discharge current of the battery rack while maintaining it, it is possible to prevent the battery rack from being charged above the rated capacity or not fully charged.

다음으로, 전력 변환부(340)는, 배터리 랙에 연결되어 계통의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 배터리 랙의 직류전압을 교류전압으로 변환한다.Next, the power converter 340 is connected to the battery rack to convert the AC voltage of the system into a DC voltage, or converts the DC voltage of the battery rack into an AC voltage.

일 실시예에 있어서, 배터리 조절장치(210)는 복수개의 배터리 랙을 포함하고, 전력조절장치(220)는 각 배터리 랙에 대응되는 복수개의 전력 변환부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 각 배터리 랙에 연결된 전력 변환부는 전력조절장치(220)가 충전 또는 방전해야 하는 총전력을 동등하게 배분하여 결정된 충방전 설정전력에 따라 각 배터리 랙을 충전 또는 방전하게 된다.In one embodiment, the battery control device 210 may include a plurality of battery racks, the power control device 220 may include a plurality of power converters corresponding to each battery rack. According to this embodiment, the power conversion unit connected to each battery rack is to equally distribute the total power to be charged or discharged by the power regulator 220 to charge or discharge each battery rack according to the determined charge and discharge set power. .

다른 실시예에 있어서, 배터리 조절장치(210)는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수개의 배터리 랙들을 포함하는 복수개의 배터리 랙 그룹(800a~800n)을 포함하고, 전력조절장치(220)는 각 배터리 랙 그룹(800a~800n)에 대응되는 복수개의 전력 변환부(340a~340n)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 각 배터리 랙 그룹(800a~800n)에 연결된 전력 변환부(340a~340n)는 전력조절장치(220)가 충전 또는 방전해야 하는 총전력을 동등하게 배분하여 결정된 충방전 설정전력에 따라 각 배터리 랙 그룹(800a~800n)을 충전 또는 방전하게 된다.In another embodiment, the battery control device 210 includes a plurality of battery rack groups 800a to 800n including a plurality of battery racks, as shown in FIG. A plurality of power converters 340a to 340n corresponding to the battery rack groups 800a to 800n may be included. According to this embodiment, the power conversion unit 340a to 340n connected to each of the battery rack groups 800a to 800n is configured to equally distribute the total power to be charged or discharged by the power regulator 220, and the charge / discharge setting determined by the same. The battery rack groups 800a to 800n are charged or discharged according to the power.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 전력조절장치(340)가 P의 전력을 충전 또는 방전해야 하는 경우, 전력조절장치(340)가 N개의 배터리 랙 그룹(800a~800n)에 대응되는 N개의 전력 변환부(340a~340n)를 포함한다면, 각 전력 변환부(340a~340n)의 충방전 설정전력은 P/N으로 결정된다.For example, as shown in FIG. 9, when the power regulator 340 needs to charge or discharge power of P, the power regulator 340 corresponds to N battery rack groups 800a to 800n. If the N power converters 340a to 340n are included, the charge / discharge set power of each power converter 340a to 340n is determined as P / N.

하지만, 제1 내지 제n 배터리 랙 그룹(800a~800n)의 에너지 상태(SOC)가 상이함에도 불구하고 상술한 바와 같이 제1 내지 제n 전력 변환부(340a~340n)가 동등한 충방전 설정전력에 따라 제1 내지 제n 배터리 랙 그룹(800a~800n)을 충방전 시키게 되면, 충전시에는 에너지 상태가 높은 배터리 랙 그룹이 먼저 충전이 완료되므로, 에너지 상태가 낮은 다른 배터리 랙 그룹은 완전하게 충전될 수 없다는 문제점이 있다.However, although the energy states SOC of the first to nth battery rack groups 800a to 800n are different, as described above, the first to nth power converters 340a to 340n have the same charge / discharge set power. Accordingly, when the first to nth battery rack groups 800a to 800n are charged and discharged, the battery rack group having a high energy state is first charged during charging, so that another battery rack group having a low energy state may be completely charged. There is a problem that can not be.

또한, 방전시에는 에너지 상태가 낮은 배터리 랙이 먼저 방전이 완료되므로 에너지 상태가 높은 다른 배터리 랙은 완전하게 방전될 수 없다는 문제점이 있다.In addition, during the discharge, since the battery rack having a low energy state is discharged first, another battery rack having a high energy state may not be completely discharged.

따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 배터리 랙의 에너지 상태(SOC)가 불평형하면 각 배터리 랙에 대응되는 전력 변환부들의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하고, 하나 이상의 배터리 랙을 포함하는 복수개의 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 각 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력 변환부들의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하는 충방전 설정전력 산출부(350)를 더 포함할 수 있다.Therefore, in order to solve the problem, as shown in FIG. 3, when the energy state SOC of one or more battery racks is unbalanced, the charging set power or the discharge set power of the power converters corresponding to each battery rack is differentiated. If the energy state between the plurality of battery rack groups including one or more battery racks is unbalanced, the charge and discharge set power calculation unit for differentially setting the charge set power or discharge set power of the power converter corresponding to each battery rack group It may further include 350.

충방전 설정전력 산출부(350)가 각 배터리 랙의 에너지 상태가 불평형한 경우 각 배터리 랙에 대응되는 전력변환부의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하는 방법과 각 배터리 랙 그룹의 에너지 상태가 불평형한 경우 각 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하는 방법은 유사하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 충방전 설정전력 산출부(350)가 각 배터리 그룹의 에너지 상태가 불평형한 경우 각 전력 변환부의 충전 또는 방전 설정전력을 산출하는 방법을 도 10 내지 13을 참조하여 설명하기로 한다.When the charge / discharge set power calculator 350 unbalances the energy state of each battery rack, a method of differentially setting the charge set power or the discharge set power of the power converter corresponding to each battery rack and the energy state of each battery rack group In the case of unbalance, the method of differentially setting the charge setting power or the discharge setting power of the power converter corresponding to each battery rack group is similar. Hereinafter, for convenience of description, the charge / discharge setting power calculation unit 350 of each battery group When the energy state is unbalanced, a method of calculating charge or discharge set power of each power converter will be described with reference to FIGS. 10 to 13.

도 10 내지 도 13의 예에서는, 설명의 편의를 위해 배터리 조절장치(210)가 2개의 배터리 랙 그룹(800a, 800b)을 포함하고, 전력조절장치(220)가 2개의 전력 변환부(340a, 340b)를 포함하며, 전력조절장치(220)가 충전 또는 방전해야 하는 총 충방전 전력은 P이고, 60%의 에너지 상태를 갖는 제1 배터리 랙 그룹(800a)은 제1 전력변환부(340a)에 대응되며, 40%의 에너지 상태를 갖는 제2 배터리 랙 그룹(800b)은 제2 전력변환부(340b)에 대응되는 것으로 가정한다.10 to 13, for convenience of description, the battery controller 210 includes two battery rack groups 800a and 800b, and the power controller 220 includes two power converters 340a,. 340b), and the total charge / discharge power that the power regulator 220 needs to charge or discharge is P, and the first battery rack group 800a having an energy state of 60% includes the first power converter 340a. It is assumed that the second battery rack group 800b corresponding to and having the energy state of 40% corresponds to the second power converter 340b.

먼저, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전 설정전력 산출부(350)의 기능에 대해 설명한다.First, the function of the charge / discharge set power calculator 350 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

제1 실시예에 있어서, 전력조절장치(220)가 전력을 충전하는 경우, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태를 판단하고, 도 10a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태가 불평형한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 높은 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대응되는 제1 전력변환부(340a)는 충전하지 않고 에너지 상태가 낮은 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대응되는 제2 전력변환부(340b)만 충전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 충전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a)의 충전 설정전압은 P로 산출하고, 제2 전력 변환부(340b)의 충전 설정전압은 0으로 설정한다.In the first embodiment, when the power regulator 220 charges the electric power, the charge / discharge set power calculator 350 determines the energy states of the first and second battery rack groups 800a and 800b. If the energy states of the first and second battery rack groups 800a and 800b are unbalanced as shown in FIG. 10A, the energy states between the first and second battery rack groups 800a and 800b become parallel. Until the first power converter 340a corresponding to the first battery rack group 800a having a high energy state does not charge, the second power converter unit corresponding to the second battery rack group 800b having a low energy state ( The charging set power of the first and second power converters 340a and 340b is calculated to charge only 340b. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 calculates the charge set voltage of the first power converter 340a as P, and sets the charge set voltage of the second power converter 340b to 0.

이후, 도 10b에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들 간의 에너지 상태가 평행해지면 충방전 설정전력 산출부(350)는, 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 동일한 전력을 충전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 충전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 충전 설정전압은 P/2로 설정한다.Subsequently, as shown in FIG. 10B, when the energy states between the battery rack groups 800a and 800b become parallel, the charge / discharge set power calculator 350 may have the same first and second power converters 340a and 340b. The charging set power of the first and second power converters 340a and 340b is calculated to charge the power. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the charge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to P / 2.

이후, 도 10c에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들의 충전이 완료되면, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 더 이상 충전동작을 수행하지 않도록 한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 충전 설정전압은 0으로 설정한다.Thereafter, when charging of the battery rack groups 800a and 800b is completed, as shown in FIG. 10C, the charge / discharge set power calculator 350 may further charge the first and second power converters 340a and 340b. Do not perform an action. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the charge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to zero.

한편, 전력조절장치(220)가 전력을 방전하는 경우, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태를 판단하고, 도 11a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 불평형한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 높은 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대응되는 제1 전력변환부(340a)만 방전하고 에너지 상태가 낮은 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대응되는 제2 전력변환부(340b)는 방전하지 않도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 방전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a)의 방전 설정전압은 0으로 산출하고, 제2 전력 변환부(340b)의 방전 설정전압은 P로 설정한다.Meanwhile, when the power regulator 220 discharges power, the charge / discharge set power calculator 350 determines the energy states of the first and second battery rack groups 800a and 800b and is illustrated in FIG. 11A. As described above, when it is determined that the energy state between the first and second battery rack groups 800a and 800b is unbalanced, the energy state is maintained until the energy states between the first and second battery rack groups 800a and 800b become parallel. Discharge only the first power converter 340a corresponding to the high first battery rack group 800a and not to discharge the second power converter 340b corresponding to the second battery rack group 800b having a low energy state. The discharge set powers of the first and second power converters 340a and 340b are calculated. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 calculates the discharge set voltage of the first power converter 340a to 0, and sets the discharge set voltage of the second power converter 340b to P.

이후, 도 11b에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들 간의 에너지 상태가 평행해지면 충방전 설정전력 산출부(350)는, 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 동일한 전력을 방전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 방전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 방전 설정전압은 P/2로 설정한다.Subsequently, as shown in FIG. 11B, when the energy states between the battery rack groups 800a and 800b become parallel, the charge / discharge set power calculator 350 may have the same first and second power converters 340a and 340b. The discharge set powers of the first and second power converters 340a and 340b are calculated to discharge power. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the discharge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to P / 2.

이후, 도 11c에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들의 방전이 완료되면, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 더 이상 방전동작을 수행하지 않도록 한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 방전 설정전압은 0으로 설정한다.Subsequently, when the discharge of the battery rack groups 800a and 800b is completed, as illustrated in FIG. 11C, the charge / discharge set power calculator 350 may discharge the first and second power converters 340a and 340b. Do not perform an action. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the discharge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to zero.

다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 충방전 설정전력 산출부(350)의 기능에 대해 설명한다.Next, the function of the charge / discharge set power calculator 350 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

제2 실시예에 있어서, 전력조절장치(220)가 전력을 충전하는 경우, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태를 판단하고, 도 12a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 불평형한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 낮은 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대응되는 제2 전력변환부(340b)가 에너지 상태가 높은 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대응되는 제1 전력변환부(340a) 보다 더 많은 전력을 충전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 충전 설정전력을 산출한다.In the second embodiment, when the power regulator 220 charges the power, the charge / discharge set power calculator 350 determines the energy states of the first and second battery rack groups 800a and 800b. As shown in FIG. 12A, when it is determined that the energy states between the first and second battery rack groups 800a and 800b are unbalanced, the energy states between the first and second battery rack groups 800a and 800b become parallel. Until the second power converter 340b corresponding to the second battery rack group 800b having a lower energy state than the first power converter 340a corresponding to the first battery rack group 800a having a high energy state The charging set power of the first and second power converters 340a and 340b is calculated to charge more power.

일 실시예에 있어서, 충방전 설정전력 산출부(350)는 아래의 수학식 4를 이용하여 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 충전 설정전력을 산출할 수 있다.In one embodiment, the charging and discharging set power calculator 350 may calculate the charging set power of the first and second power converters 340a and 340b using Equation 4 below.

Figure 112011105256915-pat00004
Figure 112011105256915-pat00004

수학식 4에서, 총 충전전력은 전력조절장치(220)에 의해 충전되어야 하는 전력되어야 하는 전력을 의미하고, N은 전력 변환부의 개수를 의미하며, X는 각 배터리 랙의 에너지 상태에 따라 각 배터리 랙 별로 결정되는 가중치 값을 나타낸다. 이때, X는 아래의 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있다.In Equation 4, the total charging power means the power to be charged by the power regulator 220, N means the number of power conversion unit, X is each battery according to the energy state of each battery rack Represents a weight value determined for each rack. In this case, X may be calculated using Equation 5 below.

Figure 112011105256915-pat00005
Figure 112011105256915-pat00005

따라서, 본 실시예의 경우, 수학식 5에 따라 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대한 가중치 X는 -0.2가 되고 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대한 가중치는 0.2가 되며, 총 충전전력은 P이고 전력변환부의 개수는 2이므로 수학식 4에 따라, 제1 전력 변환부(340a)의 충전 설정전력은 0.8P/2이 되고, 제2 전력 변환부(340b)의 충전 설정전력은 1.2P/2가 된다.Therefore, in the present embodiment, the weight X for the first battery rack group 800a becomes -0.2 and the weight for the second battery rack group 800b becomes 0.2 according to Equation 5, and the total charging power is P. Since the number of power converters is 2, according to Equation 4, the charge set power of the first power converter 340a is 0.8P / 2, and the charge set power of the second power converter 340b is 1.2P /. Becomes two.

이후, 도 12b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 배터리 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태가 증가하여 평형이 되면 충방전 설정전력 산출부(350)는, 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 동일한 전력을 충전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 충전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 충전 설정전압은 P/2로 설정한다.Then, as shown in FIG. 12B, when the energy states of the first and second battery groups 800a and 800b increase and become balanced, the charge / discharge set power calculator 350 may include the first and second power converters. The charge setting powers of the first and second power converters 340a and 340b are calculated so that the 340a and 340b charge the same power. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the charge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to P / 2.

이후, 도 12c에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들의 충전이 완료되면, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 더 이상 충전동작을 수행하지 않도록 한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 충전 설정전압은 0으로 설정한다.Then, as shown in FIG. 12C, when the charging of the battery rack groups 800a and 800b is completed, the charge / discharge set power calculator 350 may further charge the first and second power converters 340a and 340b. Do not perform an action. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the charge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to zero.

한편, 전력조절장치(220)가 전력을 방전하는 경우, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태를 판단하고, 도 13a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 불평형한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 배터리 랙 그룹(800a, 800b)간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 높은 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대응되는 제1 전력변환부(340a)가 에너지 상태가 낮은 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대응되는 제2 전력변환부(340b) 보다 더 많은 전력을 방전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 방전 설정전력을 산출한다.Meanwhile, when the power regulator 220 discharges power, the charge / discharge set power calculator 350 determines the energy states of the first and second battery rack groups 800a and 800b and is illustrated in FIG. 13A. As described above, when it is determined that the energy state between the first and second battery rack groups 800a and 800b is unbalanced, the energy state is maintained until the energy states between the first and second battery rack groups 800a and 800b become parallel. The first power converter 340a corresponding to the high first battery rack group 800a discharges more power than the second power converter 340b corresponding to the second battery rack group 800b having a low energy state. The discharge set power of the first and second power converters 340a and 340b is calculated.

일 실시예에 있어서, 충방전 설정전력 산출부(350)는 아래의 수학식 6을 이용하여 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 방전 설정전력을 산출할 수 있다.In one embodiment, the charge and discharge set power calculation unit 350 may calculate the discharge set power of the first and second power converters 340a and 340b using Equation 6 below.

Figure 112011105256915-pat00006
Figure 112011105256915-pat00006

수학식 6에서, 총 방전전력은 전력조절장치(220)에 의해 방전되어야 하는 전력을 의미하고, N은 전력 변환부의 개수를 의미하며, X는 각 배터리 랙의 에너지 상태에 따라 각 배터리 랙 별로 결정되는 가중치 값을 나타낸다. 이때, X는 상술한 수학식 6을 이용하여 산출할 수 있다.In Equation 6, the total discharge power means the power to be discharged by the power regulator 220, N means the number of power conversion unit, X is determined for each battery rack according to the energy state of each battery rack Indicates a weight value. In this case, X may be calculated using Equation 6 described above.

따라서, 본 실시예의 경우, 상술한 수학식 5에 따라 제1 배터리 랙 그룹(800a)에 대한 가중치 X는 -0.2가 되고 제2 배터리 랙 그룹(800b)에 대한 가중치는 0.2가 되며, 총 충전전력은 P이고 전력변환부의 개수는 2이므로 수학식 5에 따라, 제1 전력 변환부(340a)의 방전 설정전력은 1.2P/2이 되고, 제2 전력 변환부(340b)의 방전 설정전력은 0.8P/2가 된다.Therefore, in the present embodiment, the weight X for the first battery rack group 800a becomes -0.2 and the weight for the second battery rack group 800b becomes 0.2 according to Equation 5 described above, and the total charging power Is P and the number of power converters is 2, and according to Equation 5, the discharge set power of the first power converter 340a is 1.2P / 2, and the discharge set power of the second power converter 340b is 0.8. P / 2.

이후, 도 13b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 배터리 그룹(800a, 800b)의 에너지 상태가 감소하여 평형이 되면 충방전 설정전력 산출부(350)는, 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 동일한 전력을 방전하도록 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)의 방전 설정전력을 산출한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 방전 설정전압은 P/2로 설정한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 13B, when the energy states of the first and second battery groups 800a and 800b decrease and become balanced, the charge / discharge set power calculator 350 may include the first and second power converters. The discharge set powers of the first and second power converters 340a and 340b are calculated so that the 340a and 340b discharge the same power. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the discharge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to P / 2.

이후, 도 13c에 도시된 바와 같이 배터리 랙 그룹(800a, 800b)들의 방전이 완료되면, 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 및 제2 전력변환부(340a, 340b)들이 더 이상 방전동작을 수행하지 않도록 한다. 따라서, 이러한 경우 충방전 설정전력 산출부(350)는 제1 전력 변환부(340a) 및 제2 전력 변환부(34b)의 방전 설정전압은 0으로 설정한다.Subsequently, when the discharge of the battery rack groups 800a and 800b is completed, as illustrated in FIG. 13C, the charge / discharge set power calculator 350 may discharge the first and second power converters 340a and 340b. Do not perform an action. Therefore, in this case, the charge / discharge set power calculator 350 sets the discharge set voltages of the first power converter 340a and the second power converter 34b to zero.

이와 같이, 충방전 설정전력 산출부(350)는 각 배터리 랙 또는 각 배터리 랙 그룹의 에너지 상태에 따라 각 배터리 랙 또는 각 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력 변환부의 충방전 설정전력을 차등 산출함으로써 배터리 랙 또는 배터리 랙 그룹의 에너지 상태가 균일해 지도록 한다.As such, the charge / discharge set power calculator 350 calculates the charge / discharge set power of the power converter corresponding to each battery rack or each battery rack group according to the energy state of each battery rack or each battery rack group, and thereby calculates the battery rack. Alternatively, the energy levels of the groups of battery racks can be made uniform.

이러한 실시예에 따르는 경우, 상술한 전류 지령치 산출부(320)는 충방전 설정전압 산출부(350)에 의해 산출된 충방전 설정전압에 따라 출력전류 지령치를 산출하게 된다.According to such an embodiment, the current command value calculator 320 calculates the output current command value according to the charge / discharge set voltage calculated by the charge / discharge set voltage calculator 350.

다시 도 2를 참조하면, 전력관리장치(230)는 배터리 조절장치(210)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙의 충방전 여부를 결정하고, 상기 충방전 여부에 따라 상기 배터리 조절장치(210) 및 전력조절장치(220)의 동작을 제어한다.Referring back to FIG. 2, the power management device 230 determines whether or not one or more battery racks included in the battery control device 210 are charged and discharged, and the battery control device 210 and the power according to the charge or discharge. Control the operation of the adjusting device 220.

또한, 전력관리장치(230)는 전력조절장치(220)의 제어모드를 결정하여 전력조절장치(220)로 제공하거나, 배터리 조절장치(210)로부터 전달되는 각 배터리 랙들의 에너지 상태를 전력조절장치(220)로 제공할 수도 있다.In addition, the power management device 230 determines the control mode of the power regulator 220 is provided to the power regulator 220, or the energy condition of each battery rack delivered from the battery regulator 210 power regulator 220 may be provided.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 배터리 에너지 저장 시스템 110: 글로벌 모니터링 시스템
120: 에너지 관리 시스템 210: 배터리 조절장치
220: 전력조절장치 230: 전력관리장치
310: 모드 선택부 320: 전류 지령치 산출부
330: 전류 조절부 340: 전력 변환부
350: 충방전 설정전력 산출부
100: battery energy storage system 110: global monitoring system
120: energy management system 210: battery control device
220: power control device 230: power management device
310: mode selection unit 320: current command value calculation unit
330: current regulator 340: power converter
350: charge and discharge set power calculation unit

Claims (14)

하나 이상의 배터리 랙에 전력을 충전시키거나, 상기 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 전력을 방전시켜 계통으로 제공하는 전력조절장치를 포함하고,
상기 전력 조절 장치는,
상기 계통의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 전력 변환부;
상기 전력조절장치의 제어모드가 제1 제어모드이면 미리 정해진 충방전 설정전력에 따른 상기 전력 변환부의 출력전류 지령치를 산출하고, 상기 제어모드가 제2 제어모드이면 미리 정해진 상기 배터리 랙의 충방전 설정전류 및 충방전 설정전압 중 적어도 하나에 따른 출력전류 지령치를 산출하는 전류 지령치 산출부; 및
상기 전류 지령치에 따라 상기 전력 변환부의 출력전류를 조절하는 전류 조절부를 포함하고,
상기 전류 조절부는,
상기 배터리 랙의 전압이 상기 충방전 설정전압에 도달하기 이전에는 상기 배터리 랙의 충방전 설정전류가 유지되도록 상기 출력전류를 조절하고, 상기 배터리 랙의 전압이 상기 충방전 설정전압에 도달하면 상기 충방전 설정전압이 유지되도록 상기 전력 변환부의 출력전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
It includes a power regulator for charging power to one or more battery racks, or to discharge the power stored in the one or more battery racks to the system,
The power control device,
A power converter converting an AC voltage of the system into a DC voltage or converting a DC voltage of the battery rack into an AC voltage;
When the control mode of the power regulator is the first control mode, the output current command value of the power converter according to the predetermined charge / discharge setting power is calculated. When the control mode is the second control mode, the charge / discharge setting of the predetermined battery rack is set. A current command value calculator for calculating an output current command value according to at least one of a current and a charge / discharge set voltage; And
And a current adjuster configured to adjust an output current of the power converter according to the current command value.
The current control unit,
Before the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage, the output current is adjusted to maintain the charge / discharge set current of the battery rack, and when the voltage of the battery rack reaches the charge / discharge set voltage, the charge Battery energy storage system, characterized in that for controlling the output current of the power converter to maintain the discharge set voltage.
제1항에 있어서,
상기 제1 제어모드는, 생산된 전력량과 상기 계통에서 요구되는 전력량의 차이가 기준범위 이내 일 때 일정한 전력의 충방전을 통해 상기 계통을 안정화시키는 제어모드이고,
상기 제2 제어모드는, 상기 생산된 전력량과 상기 계통에서 요구되는 전력량의 차이가 기준범위를 벗어날 때 상기 배터리 랙의 충방전전류 또는 배터리 랙의 충방전전압을 일정하게 하여 상기 배터리 랙을 안정화시키면서 상기 계통에 전력을 공급하는 제어모드인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
The first control mode is a control mode for stabilizing the system by charging and discharging a constant power when the difference between the amount of power produced and the amount of power required by the system is within a reference range,
The second control mode stabilizes the battery rack by making the charge / discharge current of the battery rack or the charge / discharge voltage of the battery rack constant when a difference between the amount of power produced and the amount of power required by the system is out of a reference range. Battery energy storage system, characterized in that the control mode for supplying power to the system.
제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 충방전 설정전력은 신재생 에너지원에 의해 생산된 전력량과 상기 계통에서 요구되는 전력량의 차이값인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
The predetermined charge and discharge set power is a battery energy storage system, characterized in that the difference between the amount of power produced by the renewable energy source and the amount of power required in the system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전류 지령치 산출부는, 비례적분(PI) 제어기를 이용하여 상기 미리 정해진 배터리 랙의 충방전 설정전류가 유지되게 하는 상기 출력전류 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
The current command value calculating unit, the battery energy storage system, characterized in that for calculating the output current command value to maintain the charge and discharge set current of the predetermined battery rack using a proportional integral (PI) controller.
제1항에 있어서,
상기 전류 지령치 산출부는, 적분비례(IP) 제어기를 이용하여 상기 미리 정해진 배터리 랙의 충방전 설정전압이 유지되게 하는 상기 출력전류 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
And the current command value calculating unit calculates the output current command value for maintaining a predetermined charge / discharge set voltage of the battery rack using an integral proportional controller (IP).
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리 랙의 에너지 상태(SOC)가 불평형하면, 상기 각 배터리 랙에 대응되는 전력 변환부들의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하고,
상기 하나 이상의 배터리 랙을 포함하는 복수개의 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면, 상기 각 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력 변환부들의 충전 설정전력 또는 방전 설정전력을 차등 설정하는 충방전 설정전력 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
When the energy state SOC of the at least one battery rack is unbalanced, the charging set power or the discharge set power of the power converters corresponding to each of the battery racks is differentially set,
When the energy state between the plurality of battery rack groups including the one or more battery racks is unbalanced, the charge and discharge set power calculation unit for differentially setting the charge set power or discharge set power of the power converter corresponding to each of the battery rack groups Battery energy storage system, characterized in that it further comprises.
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 방전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 높은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부는 방전하고 에너지 상태가 낮은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부는 방전하지 않도록 각 전력변환부들의 방전 설정전력을 산출하고,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해지면 상기 전력변환부들이 동일한 전력을 방전하도록 각 전력변환부들의 방전 설정전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator discharges power, the charge / discharge set power calculator,
When the energy states between the battery rack groups are unbalanced, the power converter corresponding to the battery rack group having a high energy state discharges until the energy states between the battery rack groups become parallel, and corresponds to the battery rack group having a low energy state. The power converter calculates the discharge set power of each power converter so as not to discharge,
And when the energy states between the groups of battery racks become parallel, calculating the discharge set power of each of the power converters such that the power converters discharge the same power.
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 충전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 낮은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부는 충전하고 에너지 상태가 높은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부는 충전하지 않도록 각 전력변환부들의 충전 설정전력을 산출하고,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해지면 상기 전력변환부들이 동일한 전력을 충전하도록 각 전력변환부들의 충전 설정전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator charges power, the charge / discharge set power calculator,
If the energy states between the battery rack groups are unbalanced, the power converter corresponding to the battery rack group having a low energy state charges and corresponds to the battery rack group having a high energy state until the energy states between the battery rack groups become parallel. The power converter calculates the charging set power of each power converter so as not to charge,
And when the energy states between the groups of battery racks are parallel, calculating the set charging power of each power converter such that the power converters charge the same power.
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 방전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 높은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부가 에너지 상태가 낮은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부 보다 더 많은 전력을 방전하도록 각 전력변환부들의 방전 설정전력을 산출하고,
상기 배터리 랙 그룹들의 에너지가 감소하여 상기 배터리 랙들 간의 에너지 상태가 평행해지면 상기 전력변환부들이 동일한 전력을 방전하도록 각 전력변환부들의 방전 설정전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator discharges power, the charge / discharge set power calculator,
When the energy state between the battery rack groups is unbalanced, the power conversion unit corresponding to the battery rack group having a high energy state until the energy state between the battery rack groups are parallel, the power conversion corresponding to the low energy state battery rack group Calculate the discharge set power of each power converter to discharge more power than the negative,
When the energy of the battery rack groups is reduced so that the energy state between the battery racks are parallel, the battery energy storage system, characterized in that for calculating the discharge set power of each of the power converters to discharge the same power.
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 충전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는,
상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해 질 때까지 에너지 상태가 낮은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부가 에너지 상태가 높은 배터리 랙 그룹에 대응되는 전력변환부 보다 더 많은 전력을 충전하도록 각 전력변환부들의 충전 설정전력을 산출하고,
상기 배터리 랙 그룹들의 에너지 상태가 증가하여 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 평행해지면 상기 전력변환부들이 동일한 전력을 충전하도록 각 전력변환부들의 충전 설정전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator charges power, the charge / discharge set power calculator,
When the energy state between the battery rack groups is unbalanced, the power conversion unit corresponding to the battery rack group having a low energy state until the energy state between the battery rack groups are parallel, the power conversion corresponding to the high energy state battery rack group Calculate the charging set power of each power conversion unit to charge more power than the negative,
When the energy state of the battery rack groups increases so that the energy state between the battery rack groups are parallel, the battery energy storage system, characterized in that for calculating the charging set power of each of the power converters so that the power converter to charge the same power .
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 충전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는, 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 수학식
Figure 112011105256915-pat00007
를 이용하여 각 전력변환부의 충전 설정전력을 산출하고, 상기 수학식에서, 총충전전력은 상기 전력조절장치에 의해 충전되어야 하는 전력을 의미하며, N은 상기 전력조절장치에 포함된 전력 변환부의 개수를 의미하고, X는 각 배터리 랙 그룹의 에너지 상태에 따라 결정되는 가중치인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator charges the power, the charge / discharge set power calculator is, if the energy state between the battery rack groups unbalanced equation
Figure 112011105256915-pat00007
Calculate the charging set power of each power conversion unit using the equation, in the equation, the total charge power means the power to be charged by the power control device, N is the number of power conversion unit included in the power control device X is a weight determined by the energy state of each battery rack group.
제7항에 있어서,
상기 전력조절장치가 전력을 방전하는 경우, 상기 충방전 설정전력 산출부는, 상기 배터리 랙 그룹들 간의 에너지 상태가 불평형하면 수학식
Figure 112011105256915-pat00008
를 이용하여 각 전력변환부의 방전 설정전력을 산출하고, 상기 수학식에서, 총방전전전력은 상기 전력조절장치에 의해 방전되어야 하는 전력을 의미하며, N은 상기 전력조절장치에 포함된 전력변환부의 개수를 의미하고, X는 각 배터리 랙 그룹의 에너지 상태에 따라 결정되는 가중치인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 7, wherein
When the power regulator discharges power, the charge / discharge set power calculator may calculate an equation when an energy state between the battery rack groups is unbalanced.
Figure 112011105256915-pat00008
Calculate the discharge set power of each power conversion unit using the equation, wherein the total discharge power is the power to be discharged by the power control device, N is the number of power conversion unit included in the power control device Wherein X is a weight determined according to the energy state of each battery rack group.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 충방전 설정전력 산출부는, 수학식
Figure 112011105256915-pat00009
를 이용하여 상기 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 12 or 13,
The charge and discharge set power calculation unit,
Figure 112011105256915-pat00009
Computing the weight using the battery energy storage system, characterized in that.
KR1020110146606A 2011-12-30 2011-12-30 Battery Energy Storage System KR101299269B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110146606A KR101299269B1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Battery Energy Storage System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110146606A KR101299269B1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Battery Energy Storage System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130077934A KR20130077934A (en) 2013-07-10
KR101299269B1 true KR101299269B1 (en) 2013-08-23

Family

ID=48991005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110146606A KR101299269B1 (en) 2011-12-30 2011-12-30 Battery Energy Storage System

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101299269B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102100104B1 (en) 2019-08-20 2020-04-14 (주)피앤이이노텍 Power charging and discharging apparatus having function of providing uninterruptible power supply and energy storage system including the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101651772B1 (en) * 2014-12-31 2016-08-29 주식회사 포스코아이씨티 Power Controlling System Using ENERGY STORAGE SYSTEM

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100108129A (en) * 2009-03-27 2010-10-06 주식회사 뉴티씨 (Newtc) Multi-cell recharging system
KR20100119523A (en) * 2009-04-30 2010-11-09 (주) 이이시스 Inverter system for charging/discharging grid connected using high density secondary cell and operation method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100108129A (en) * 2009-03-27 2010-10-06 주식회사 뉴티씨 (Newtc) Multi-cell recharging system
KR20100119523A (en) * 2009-04-30 2010-11-09 (주) 이이시스 Inverter system for charging/discharging grid connected using high density secondary cell and operation method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102100104B1 (en) 2019-08-20 2020-04-14 (주)피앤이이노텍 Power charging and discharging apparatus having function of providing uninterruptible power supply and energy storage system including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130077934A (en) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018124221A1 (en) Combined cycle power generation system
US10355487B2 (en) Photovoltaic system
JP4155674B2 (en) Frequency control device for power system including secondary battery
JP5519692B2 (en) Secondary battery control method and power storage device
WO2011122681A1 (en) System-stabilizing system, power supply system, method for controlling central management device, and program for central management device
JP6430775B2 (en) Storage battery device
WO2011118766A1 (en) Electric power supply system, central management device, power system stabilization system, central management device control method, and central management device control program
Babaiahgari et al. Coordinated control and dynamic optimization in DC microgrid systems
US9780565B2 (en) System and method for controlling frequency
Xiao et al. Flat tie-line power scheduling control of grid-connected hybrid microgrids
EP4246751A1 (en) Method of controlling of battery energy storage system of power system with high dynamic loads
KR20210011727A (en) System and Method for Controlling Inertial of Energy Storage System
CN115719979A (en) Source load storage coordination control method and system for off-grid operation of new energy microgrid
WO2010038664A1 (en) Method for controlling sodium-sulfur battery
JP5600066B2 (en) Control method of sodium-sulfur battery
KR101299269B1 (en) Battery Energy Storage System
WO2020218191A1 (en) Power control device, method of controlling power control device, and distributed power generation system
WO2014167830A1 (en) Power control system
KR101677835B1 (en) Method for measuring battery state of eneregy storage system
CN113346474B (en) Double-energy-storage coordination control method for direct-current micro-grid and storage medium
US20220302703A1 (en) Methods and systems for power management in a microgrid
KR20190038093A (en) Frequency control system
Ricardo et al. Energy management supported on genetic algorithms for the equalization of battery energy storage systems in microgrid systems
JP2021005985A (en) Dc power network
US20240039293A1 (en) Control system for dispatching optimized real and reactive power set points

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160801

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170802

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180727

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190801

Year of fee payment: 7