KR102234526B1 - SoC Management System and Method using Frequency Control and Adaptive Control at ESS Interfacing Generation Plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력계통 주파수가 변동하면 ESS(Energy Storage System)가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 SoC를 관리하는 ESS;밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하는 것이다.In the present invention, when the power system frequency fluctuates, the ESS (Energy Storage System) controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC frequency tracking control of the power generation-linked ESS. And an SoC management device and method using adaptive control, which senses that the frequency of the power system fluctuates according to the output fluctuation or load fluctuation of a generator through an electrical network, and automatic power generation control and speed control (Speed Changer). When the power system frequency fluctuates in connection with the power generation control unit and the generator, the ESS controls the frequency according to the droop slope and then changes the slope and reduces the charge/discharge value of the ESS to manage the SoC; valve (Valves) ) Control, turbine (Turbine) through the control of the frequency of the power system to maintain the rated frequency by adjusting the power generation power or through the auxiliary adjustment of the load increase or decrease, the power generation unit having a generator that generates power; to include.

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Description

발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법{SoC Management System and Method using Frequency Control and Adaptive Control at ESS Interfacing Generation Plant}SOC Management System and Method using Frequency Control and Adaptive Control at ESS Interfacing Generation Plant}

본 발명은 전력 계통 제어에 관한 것으로, 구체적으로 전력계통 주파수가 변동하면 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to power system control, and specifically, when the power system frequency fluctuates, frequency control is performed according to the droop slope, and then the slope is changed, the frequency of the power generation-linked ESS that reduces the charge/discharge value of the ESS and manages the SoC. It relates to an SoC management apparatus and method using tracking control and adaptive control.

전력계통이라 함은 전기 수요에 대응하여 발전소, 변전소 및 부하를 송전선으로 연결하여 전력의 발생부터 소비까지 이루어지는 하나의 시스템을 말한다.The power system refers to a system in which a power plant, a substation, and a load are connected by a transmission line in response to electricity demand, from generation to consumption of electricity.

이러한 전력계통은 전력의 발생과 소비가 동시에 일어나기 때문에 수요와 공급의 평형을 이루어져야 한다. 이에, 전력계통은 수요와 공급의 평형에 대한 지속적인 감시가 요구된다.In such a power system, since power generation and consumption occur at the same time, demand and supply must be balanced. Accordingly, the power system requires continuous monitoring of the balance between supply and demand.

매년 전력 수급의 불균형 문제가 심화되어가는 가운데 이를 해결하기 위한 방법으로, 최근 들어 ESS가 각광을 받고 있다.As the problem of unbalanced electricity supply and demand intensifies every year, ESS has recently been in the spotlight as a way to solve this problem.

ESS(Energy Storage System)는 분산전원 또는 신재생 에너지에서 발생되는 다양한 전압/전류를 제어하며, 필요에 따라 전력 계통에 연결하거나 유휴 에너지를 저장 및 사용하게 하는 에너지 저장 시스템이다. 늘어나는 전력 수요 대비 발전소 투자에 드는 막대한 비용과 건설 소요시간을 고려해볼 때 ESS는 전력 수요 평준화, 전력 계통 안정 운영, 능동적 관리의 장점을 지니고 있다.ESS (Energy Storage System) is an energy storage system that controls various voltages/currents generated from distributed power or renewable energy, and connects to the power system or stores and uses idle energy as needed. Considering the enormous cost and construction time required for power plant investment against the increasing power demand, ESS has the advantages of equalizing power demand, stable operation of the power system, and active management.

또한, ESS는 스마트그리드, 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지가 각광을 받으면서, 스마트그리드와 신재생 에너지의 사용 효율을 높이기 효율적인 방안에 필수적이다.In addition, ESS is essential for an efficient plan to increase the efficiency of use of smart grids and new and renewable energy, as new and renewable energies such as smart grids and solar or wind power generation are in the spotlight.

ESS는 전력 품질, 유지보수, 타임 시프트(Time Shift), 에너지 보존 등의 이점이 있으며, 이에 따라 발전소 설비 투자 절감, 신재생 에너지의 전력 품질 향상, 정전시 피해 최소화 등의 효과가 있다.ESS has advantages such as power quality, maintenance, time shift, and energy conservation, thereby reducing investment in power plant facilities, improving power quality of new and renewable energy, and minimizing damage during power outages.

일반적인 에너지 저장 시스템(ESS)은 저장장치(Battery), PCS(Ppwer Conditioning Syaetm), EMS(Energt Management System), BMS(Battery Management System)을 포함한다.A typical energy storage system (ESS) includes a storage device (Battery), a Power Conditioning Syaetm (PCS), an Energt Management System (EMS), and a Battery Management System (BMS).

발전원 등의 발전 영역에서는 신재생 에너지, 소규모 분산 발전의 등장으로 기존 대형 발전 영역과 세분된 영역이 나타나고 있고, 송전/배전 영역에서는 최대 피크 수요 및 발전량 변동 대응을 위한 여유 용량 확보 차원에서 예비력, 전력망 부하 분산, 주파수 조정 영역이 부각되고 있다.In power generation areas such as power generation sources, the emergence of new and renewable energy and small-scale distributed power generation has led to the emergence of large-scale and subdivided areas. In the transmission/distribution area, reserve capacity, The areas of power grid load distribution and frequency adjustment are emerging.

소비(End User) 단에서도 피크 수요 대응을 위한 에너지 저장, 신재생 에너지 발전 저장, 정전시 출력 대응 등 용도별로 다양한 세분 시장에서의 니즈가 존재하며, 이와 관련된 ESS 프로젝트가 급증하고 있다.At the end user level, there are needs in various sub-markets for each purpose, such as energy storage to respond to peak demand, storage of renewable energy generation, and output response during power outages, and related ESS projects are rapidly increasing.

ESS에서 주파수 조정(Frequency Regulation)은 순간적 수요 변동 등에 따른 전력 주파수 변동을 막기 위해 운전 중인 발전기의 출력 주파수를 조정해 공급 능력을 향상시키는 것이다.In ESS, the frequency regulation is to improve the supply capacity by adjusting the output frequency of the generator in operation to prevent power frequency fluctuations due to instantaneous demand fluctuations.

이러한 신재생 에너지와 연계한 ESS는 주파수 조정의 문제와 전력 피크치 조정과 관련한 연구가 수반될 필요가 있다.ESS in connection with such renewable energy needs to be accompanied by research on the problem of frequency adjustment and power peak adjustment.

종래 기술에서는 단일 ESS, 단일 발전소와 같이 각자 운전을 하였으며, ESS의 경우 발전소 연계 없이 송전망이나 배전망에 ESS를 연결시켰다.In the prior art, each operated like a single ESS and a single power plant, and in the case of an ESS, the ESS was connected to a transmission network or a distribution network without a power plant connection.

이와 같이 종래 기술에서는 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지한 경우에 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하는 주파수 주조정 기능을 수행하거나, 주파수 주조정 기능과 연동하여 연계 발전소의 발전력 조정이나 부하 증감 등의 보조 조정 기능을 수행한다.As described above, in the prior art, when it detects that the frequency of the power system fluctuates due to fluctuations in the output or load of the generator, the frequency of the power system is adjusted to maintain the rated frequency, or the frequency mainsboat function is performed. In conjunction with the function, it performs auxiliary adjustment functions such as adjusting the power generation power of the linked power plant or increasing or decreasing the load.

따라서, 발전소의 출력 변동 또는 부하 변동이 발견된 시점부터 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하여 주파수 조정을 수행하는 시점까지 지연 시간이 발생하고, 지연 시간 동안 전력 계통 주파수가 저하 또는 상승될 수 있다.Accordingly, a delay time occurs from the time when the output fluctuation or the load fluctuation of the power plant is found to the time when the frequency of the power system is fluctuated to perform frequency adjustment, and the power system frequency may decrease or increase during the delay time.

공급자측에서는 지연 시간 동안 전력 계통의 주파수가 저하될 경우에 발전소 보조기기의 출력 저하, 제어계통의 불안정 등이 발생될 수 있는 문제점이 있고, 지연 시간 동안 전력계통의 주파수가 상승할 경우에 주파수 저하의 경우보다 연속 운전이 가능한 한도폭이 적어지는 문제점이 있었다.On the supplier side, if the frequency of the power system decreases during the delay time, there is a problem that the output of power plant auxiliary equipment and the control system may become unstable. If the frequency of the power system increases during the delay time, the frequency decreases. There is a problem that the limit width for continuous operation is less than that of the case.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 ESS(Energy Storage System)를 발전기에 연계하여, 발전기의 운전 조건을 고려하여 ESS가 주파수 보정을 하는 기술이 제안되고 있다.In order to solve such a problem, a technology has been proposed in which an ESS (Energy Storage System) is connected to a generator and the ESS performs frequency correction in consideration of the operating conditions of the generator.

도 1은 종래 기술의 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도이다.1 is a state diagram of SoC management and control of a conventional power generation-linked ESS.

발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어는 기준 주파수인 60Hz를 유지하기 위해서 ESS를 사용하여 주파수 조정(Frequency Regulation)을 하는 것이다.SoC management control of power generation-linked ESS is to use ESS to maintain frequency regulation (frequency regulation) in order to maintain the reference frequency of 60Hz.

즉, 계통의 부하에 따라 계통의 주파수는 변화하게 되고, 부하의 증가로 계통 주파수가 59.97Hz이하로 낮아지게 될 때에는 ESS를 방전하여 계통에 전력을 공급하고, 부하의 감소로 주파수가 60.03Hz이상으로 상승할 때에는 ESS에 전력을 충전하여 주파수를 유지하는 운전을 한다.That is, the frequency of the system changes according to the load of the system, and when the system frequency decreases to 59.97Hz or less due to an increase in the load, the ESS is discharged to supply power to the system, and the frequency is 60.03Hz or more due to a decrease in the load. When rising to, the ESS is charged with electric power to maintain the frequency.

주파수가 운영 범위 이내에서 ESS의 SoC가 일정범위를 벗어나 있을 경우 SoC를 운영 범위 내로 유지하는 운전을 한다. SoC 회복 운전을 위한 ESS의 출력은 SoC 상태에 따라 정격 출력의 10%또는 15%를 방전한다.If the frequency is within the operating range and the SoC of the ESS is out of a certain range, it operates to keep the SoC within the operating range. The ESS output for SoC recovery operation discharges 10% or 15% of the rated output according to the SoC status.

주파수 변화량에 대해 ESS의 출력을 결정하는 드룹 계수를 이용하여 ESS가 전력계통 주파수 보정을 위하여 드룹 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이다.By using the droop coefficient that determines the output of the ESS for the amount of frequency change, the ESS performs droop control for power system frequency correction, and changes the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging.

SoC가 80% 이상에서는 에너지저장장치가 방전 제어를 하고, 50% 이하에서는 SoC 잔량에 따른 충전만이 가능하도록 제어된다.When the SoC is 80% or more, the energy storage device controls discharge, and when the SoC is less than 50%, it is controlled so that only charging according to the remaining SoC is possible.

그러나 이와 같은 발전 연계형 ESS를 이용하는 전력 계통 제어 기술은 갑작스럽게 전력 값이 변동되는 경우에 전력망에 가해지는 충격이 커 전력계통의 주파수 안정화에 한계가 있다.However, the power system control technology using such a power generation-linked ESS has a limitation in stabilizing the frequency of the power system due to a large impact on the power grid when the power value changes abruptly.

따라서, 전력계통의 주파수 안정화를 위한 새로운 제어 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a new control technology for stabilizing the frequency of the power system.

대한민국 공개특허 제10-2019-0004587호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0004587 대한민국 공개특허 제10-2016-0028885호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0028885 대한민국 공개특허 제10-2016-0082271호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0082271

본 발명은 종래 기술의 전력 계통 제어 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력계통 주파수가 변동하면 ESS(Energy Storage System)가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the power system control technology of the prior art, when the power system frequency fluctuates, the ESS (Energy Storage System) controls the frequency according to the droop slope and then changes the slope to charge and discharge the ESS. Its purpose is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS that reduces the value and manages the SoC.

본 발명은 발전기에 연계되어 전력계통 주파수보정을 위하여 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is connected to a generator to control droop for power system frequency correction, and after charging or discharging, when reducing the power value of the ESS, the charge/discharge value is not changed to 0, but is droop in an adaptive control method. ) The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS that gradually changes the slope.

본 발명은 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 Droop기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여 ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 효율적으로 이루어지도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, when the power system frequency fluctuates, the ESS controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC, so that the ESS reduces the charge/discharge value and the generator supplies power at the same time. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS that is made efficient.

본 발명은 적응제어 방식으로 드룹 기울기를 서서히 변경하여 줄이는 방식으로 충방전을 갑자기 안하는 것이 아닌 서서히 줄이므로 SoC관리에 도움이 되며, 차후에 충전 혹은 방전을 해야 할 때에도 도움이 될 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is an adaptive control method in which the droop slope is gradually changed and reduced, so that charging and discharging is gradually reduced rather than abruptly, so it is helpful for SoC management, and it is a power generation-linked type that can be helpful when charging or discharging in the future. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of ESS.

본 발명은 ESS의 전력값의 변화가 급격하게 변경되지 않으므로 발전기+ESS조합에서 ESS의 전력공급이 줄어들고 발전기의 전력 공급이 늘어날 때 발전기가 자연스럽게 들어갈 수 있어 전력망에 가해지는 충격을 줄일 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, since the change in the power value of the ESS does not change rapidly, the power supply of the ESS decreases in the generator + ESS combination, and the generator can naturally enter when the power supply of the generator increases, thereby reducing the impact on the power grid. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of a linked ESS.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치는 전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 SoC를 관리하는 ESS;밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The SoC management device using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention to achieve the above object is the frequency of the power system according to the output fluctuation or load fluctuation of the generator through an electrical network. A power generation control unit that senses a fluctuation of the power generation and performs automatic power generation control and speed control (Speed Changer); When the power system frequency fluctuates in connection with the power generation control unit and the generator, the ESS controls the frequency according to the droop slope and then changes the slope. ESS that manages SoC by reducing the charge/discharge value of; Generator that generates power by adjusting the power generation power so that the frequency of the power system maintains the rated frequency through valve control and turbine control, or through auxiliary adjustment of load increase or decrease. It characterized in that it comprises a; power generation unit having.

여기서, 상기 ESS와 발전부는 주파수 추종 제어 및 적응 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것을 특징으로 한다.Here, the ESS and the power generation unit communicate with each other in the process of frequency tracking control and adaptive control to perform cooperative control, so that the generator and the ESS share the role of frequency control.

그리고 상기 ESS는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하여 SoC 관리를 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ESS controls droop, and when charging or discharging, and then reducing the power value of the ESS, instead of changing the charging/discharging value to 0, the droop slope is gradually changed in an adaptive control method to facilitate SoC management. Characterized in that.

그리고 상기 ESS는 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여, ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ESS controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC, so that the ESS reduces the charge/discharge value and at the same time converts the generator to supply power. It is characterized by that.

그리고 상기 ESS는 주파수 추종 제어 및 적응제어를 위하여, 해당 구간의 SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교부와,제 1 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교부와,제 1 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교부와,제 2 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교부와,제 2 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the ESS is a first for comparing the frequency control deadband upper limit (f H ) and the measurement frequency (f) by measuring the frequency (f) of the SOC and the power system of the corresponding section for frequency tracking control and adaptive control. In the system frequency comparison unit and the first system frequency comparison unit, if the measurement frequency (f) does not exceed the frequency control deadband upper limit (f H ), the frequency control deadband region lower limit (f L ) and the measurement frequency (f) are compared. When the measured frequency (f) in the second system frequency comparison unit and the first system frequency comparison unit exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), the current SOC value and the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ) are compared. In the first SOC comparison unit and the second system frequency comparison unit, if the measurement frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), the current SOC value and the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ) are compared. 2 In the SOC comparison unit and the second system frequency comparison unit, if the measured frequency (f) is not less than the frequency control deadband lower limit (f L ), the current SOC value is SOC control deadband lower limit (SOC L1 ) and the SOC control is dead. It characterized in that it comprises a third SOC comparison unit to determine whether it is located between the large area upper limit (SOC H1).

그리고 상기 제 1 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나,제 2 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나,제 3 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the current SOC value in the first SOC comparison unit is greater than the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ), or the current SOC value in the second SOC comparison unit is less than the overdischarge protection mode division line (SOC L2 ), or the third In the SOC comparison unit, if the current SOC value is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the SoC management is performed by changing the drop slope in an adaptive control method. It characterized in that it further comprises an adaptive droop control unit.

그리고 상기 제 1 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나,제 2 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면

Figure 112019087619982-pat00001
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And if the current SOC value in the first SOC comparison unit does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ), or when the current SOC value in the second SOC comparison unit exceeds the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ),
Figure 112019087619982-pat00001
It characterized in that it further comprises an ESS charge and discharge control unit for controlling the charge and discharge in the size of.

그리고 상기 제 3 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And if the current SOC value in the third SOC comparison unit is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the ESS charge/discharge value is set to 0 (P ESS = 0). It characterized in that it further comprises an ESS charging and discharging value changing unit to change.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법은 SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여, 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교 단계;제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교 단계;제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교 단계;제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교 단계;제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교 단계;를 포함하고, 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SOC 관리를 하는 것을 특징으로 한다.The SoC management method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention to achieve another object is to measure the frequency (f) of the SOC and the power system, and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) And a first system frequency comparison step of comparing the measured frequency (f); If the measured frequency (f) does not exceed the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) in the first system frequency comparison step, the lower limit of the frequency control deadband area ( f L ) and the second system frequency comparison step of comparing the measured frequency (f); If the measured frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) in the first system frequency comparison step, the current SOC value and the SOC are overcharged. The first SOC comparison step for comparing the prevention mode division line (SOC H2 ); in the second system frequency comparison step, if the measured frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), the current SOC value and overdischarge prevention mode The second SOC comparison step of comparing the division line (SOC L2 ); in the second system frequency comparison step, if the measured frequency (f) is not less than the frequency control deadband region lower limit (f L ), the current SOC value is the SOC control deadband region lower limit A third SOC comparison step of determining whether it is located between the SOC L1 and the upper limit of the SOC control deadband SOC H1 , and SOC management by changing a droop slope in an adaptive control method. do.

여기서, 상기 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나,제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나,제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.Here, in the first SOC comparison step, the current SOC value is greater than the SOC overcharge prevention mode dividing line (SOC H2 ), the second SOC comparison step, the current SOC value is less than the overdischarge prevention mode dividing line (SOC L2), or 3 In the SOC comparison stage, if the current SOC value is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), change the drop slope in an adaptive control method to manage SoC. It characterized in that the adaptive droop control step is performed.

그리고 상기 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나, 제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면

Figure 112019087619982-pat00002
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.And if the current SOC value does not exceed the SOC overcharge prevention mode divider line (SOC H2 ) in the first SOC comparison step, or the current SOC value exceeds the overdischarge prevention mode divider line (SOC L2 ) in the second SOC comparison step.
Figure 112019087619982-pat00002
It characterized in that it performs the ESS charge/discharge control step of controlling charge and discharge with the size of.

그리고 상기 제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.And in the third SOC comparison step, if the current SOC value is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the ESS charge/discharge value is set to 0 (P ESS = 0). It characterized in that performing the step of changing the ESS charge/discharge value to be changed.

그리고 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SOC 관리를 하기 위하여, 전력을 SOC로 변경하여 ΔSOC를 출력하는 SOC 변경 단계와,주파수 피드백을 위하여 ΔSOC값을 변경(KR)하는 SOC값 변환 단계와,변동 주파수(Δf) 및 변환 SOC값(KR)을 입력으로 드룹(Droop) 기울기(R) 변경 제어(KD)를 하여 PSOC를 출력하는 PSOC 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to manage SOC by changing the droop slope in an adaptive control method, the SOC change step of outputting ΔSOC by changing the power to SOC, and the SOC value conversion of changing the ΔSOC value (K R) for frequency feedback. by the steps, and a fluctuation frequency (Δf) and converting SOC value droop (droop) tilt (R) change control (K D) to (K R) to the input, characterized in that it comprises a P SOC outputting step for outputting P SOC do.

그리고 PSOC 및 ΔSOC는,

Figure 112019087619982-pat00003
및,
Figure 112019087619982-pat00004
으로 정의되는 것을 특징으로 한다.And P SOC and ΔSOC are,
Figure 112019087619982-pat00003
And,
Figure 112019087619982-pat00004
It characterized in that it is defined as.

그리고 드룹(Droop) 기울기 변경 제어(KD)는,

Figure 112019087619982-pat00005
인 경우에서,
Figure 112019087619982-pat00006
이면
Figure 112019087619982-pat00007
이고,
Figure 112019087619982-pat00008
이면,
Figure 112019087619982-pat00009
으로 정의되고,
Figure 112019087619982-pat00010
인 경우에서
Figure 112019087619982-pat00011
이면
Figure 112019087619982-pat00012
이고,
Figure 112019087619982-pat00013
이면
Figure 112019087619982-pat00014
으로 정의되는 것을 특징으로 한다.And droop gradient change control (K D ),
Figure 112019087619982-pat00005
In the case of,
Figure 112019087619982-pat00006
Back side
Figure 112019087619982-pat00007
ego,
Figure 112019087619982-pat00008
If,
Figure 112019087619982-pat00009
Is defined as,
Figure 112019087619982-pat00010
In case
Figure 112019087619982-pat00011
Back side
Figure 112019087619982-pat00012
ego,
Figure 112019087619982-pat00013
Back side
Figure 112019087619982-pat00014
It characterized in that it is defined as.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention as described above has the following effects.

첫째, 전력계통 주파수가 변동하면 ESS(Energy Storage System)가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 효율적으로 SoC를 관리할 수 있다.First, when the power system frequency fluctuates, the ESS (Energy Storage System) controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, and reduces the charge/discharge value of the ESS, so that the SoC can be efficiently managed.

둘째, 발전기에 연계되어 전력계통 주파수보정을 위하여 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하는 것에 의해 효율적인 SoC 관리가 가능하다.Second, it is connected to the generator to control droop for power system frequency correction, and after charging or discharging, when the power value of the ESS is reduced, the charge/discharge value is not changed to 0, but is droop in an adaptive control method. Efficient SoC management is possible by gradually changing the slope.

셋째, ESS가 Droop 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여 ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 효율적으로 이루어지도록 한다.Third, the ESS controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC, so that the ESS reduces the charge/discharge value, and at the same time, the conversion of the generator supplying power is made efficiently.

넷째, 적응제어 방식으로 드룹 기울기를 서서히 변경하여 줄이는 방식으로 충방전을 갑자기 안 하는 것이 아닌 서서히 줄이므로 SoC 관리에 도움이 되며, 차후에 충전 혹은 방전을 해야 할 때에도 도움이 될 수 있도록 한다.Fourth, the adaptive control method gradually changes the droop slope and decreases it gradually, rather than abruptly reducing charging and discharging, so it is helpful in SoC management, and it can be helpful when charging or discharging in the future.

다섯째, ESS의 전력값의 변화가 급격하게 변경되지 않으므로 발전기+ESS조합에서 ESS의 전력공급이 줄어들고 발전기의 전력 공급이 늘어날 때 발전기가 자연스럽게 들어갈 수 있어 전력망에 가해지는 충격을 줄일 수 있도록 한다.Fifth, since the change in the power value of the ESS does not change rapidly, the power supply of the ESS decreases in the generator + ESS combination, and the generator can naturally enter when the power supply of the generator increases, thereby reducing the impact on the power grid.

도 1은 종래 기술의 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도
도 2는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도
도 5는 본 발명에 따른 드룹 기울기 변경 방법을 나타낸 그래프
도 6은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어부의 구성도
도 7은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법을 나타낸 플로우 차트
1 is a state diagram of SoC management and control of a conventional power generation-linked ESS
2 is a block diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention
3 is a detailed configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention
Figure 4 is a state diagram of SoC management control of the power generation-linked ESS according to the present invention
5 is a graph showing a droop slope change method according to the present invention
6 is a block diagram of the SoC management control unit of the power generation-linked ESS according to the present invention
7 is a flow chart showing a SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention

이하, 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention will be apparent through detailed description of each embodiment below.

도 2는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 전력계통 주파수가 변동하면 ESS(Energy Storage System)가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 효율적으로 SoC를 관리할 수 있도록 한 것이다.The SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention, when the power system frequency fluctuates, the ESS (Energy Storage System) performs frequency control according to the droop slope and then changes the slope. It is designed to efficiently manage SoC by reducing the charge/discharge value of ESS.

이를 위하여 본 발명은 발전기에 연계되어 전력계통 주파수보정을 위하여 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하여 SoC 관리를 하는 구성을 포함할 수 있다.To this end, the present invention is connected to a generator to control droop for power system frequency correction, and when charging or discharging the power value of the ESS, when reducing the power value of the ESS, the charging/discharging value is drooped in an adaptive control method instead of changing to 0. (Droop) It can include a configuration that manages the SoC by gradually changing the slope.

본 발명은 ESS가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여 ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 효율적으로 이루어지도록 하는 구성을 포함할 수 있다.In the present invention, the ESS controls the frequency according to the droop slope and then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC, so that the ESS reduces the charge/discharge value and at the same time, the conversion in which the generator supplies power is efficiently achieved. It may include a configuration that allows it to be built.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치는 도 2에서와 같이, 전기회로(Electrical Network)(100)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부(200)와, 상기 발전 제어부(200) 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 SoC를 관리하는 ESS(300)와, 밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감 등의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부(400)와, PSS(Power System Stabilization), Exciter, Voltage Sensing을 통하여 전력 계통 안정화를 수행하는 전력 계통 안정화부(500)를 포함한다.The SoC management apparatus using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention is the power system according to the output fluctuation or load fluctuation of the generator through the electrical network 100, as shown in FIG. The power generation control unit 200 that senses the frequency change and performs automatic power generation control and speed control (Speed Changer), and when the power system frequency fluctuates in connection with the power generation control unit 200 and the generator, the frequency is changed according to the droop slope. The power generation is adjusted so that the frequency of the power system maintains the rated frequency through the ESS (300), which manages the SoC by changing the slope during control and reducing the charge/discharge value of the ESS, and the valve control and turbine control. It includes a power generation unit 400 having a generator that generates power through auxiliary adjustments such as load increase or decrease, and a power system stabilization unit 500 that performs power system stabilization through PSS (Power System Stabilization), Exciter, and Voltage Sensing. do.

여기서, ESS(300)와 발전부(400)는 주파수 추종 제어 및 적응 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것으로, 발전기의 운전 조건을 고려하여 ESS가 주파수 보정을 하고 주파수 변동이 생긴 후 SoC를 조정하여 ESS의 빠른 응답특성을 활용해서 신속하게 주파수 제어를 하는 것이다.Here, the ESS 300 and the power generation unit 400 communicate with each other in the process of frequency tracking control and adaptive control to perform cooperative control so that the generator and the ESS share the role of frequency control. After frequency correction and frequency fluctuation occurs, SoC is adjusted to quickly control the frequency by utilizing the fast response characteristics of ESS.

그리고 ESS(300)는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하여 SoC 관리를 하는 것이다.In addition, the ESS 300 controls droop and gradually changes the droop slope in an adaptive control method instead of changing the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging. It is to manage.

또한, ESS(300)는 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여 ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 효율적으로 이루어지도록 한다.In addition, the ESS 300 controls the frequency according to the droop slope, then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC, so that the ESS reduces the charge/discharge value and at the same time, the conversion in which the generator supplies power is efficient. It should be done with.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS는 주파수 추종 제어 및 적응제어를 위하여 다음과 같은 구성을 포함한다.The power generation-linked ESS according to the present invention includes the following configurations for frequency tracking control and adaptive control.

도 3은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치의 상세 구성도이다.3 is a detailed configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치는 해당 구간의 SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교부(31)와, 제 1 계통 주파수 비교부(31)에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교부(32)와, 제 1 계통 주파수 비교부(31)에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교부(33)와, 제 2 계통 주파수 비교부(32)에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교부(34)와, 제 2 계통 주파수 비교부(32)에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교부(35)와, 제 1 SOC 비교부(33)에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나, 제 2 SOC 비교부(34)에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나, 제 3 SOC 비교부(35)에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어부(36)와, 제 1 SOC 비교부(33)에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나 제 2 SOC 비교부(34)에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면

Figure 112019087619982-pat00015
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어부(37)와, 제 3 SOC 비교부(35)에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경부(38)를 포함한다.The SoC management device using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention measures the frequency (f) of the SOC and the power system in the corresponding section, and measures the frequency control deadband upper limit (f H ) and the measurement frequency. (f) If the measured frequency (f) in the first system frequency comparison unit 31 and the first system frequency comparison unit 31 to compare (f) does not exceed the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), the frequency control deadband In the second system frequency comparison unit 32 for comparing the region lower limit line f L and the measurement frequency f, and the first system frequency comparison unit 31, the measurement frequency f is the upper limit of the frequency control deadband region f If H ) is exceeded, the measured frequency f is the frequency control deadband in the first SOC comparison unit 33 and the second system frequency comparison unit 32 comparing the current SOC value and the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ). If the range lower limit (f L ) is not exceeded, the measurement frequency f in the second SOC comparison unit 34 and the second system frequency comparison unit 32 that compares the current SOC value and the overdischarge prevention mode division line SOC L2 If is not less than the frequency control deadband region lower limit (f L ), the current SOC value is located between the SOC control deadband region lower limit (SOC L1 ) and the SOC control deadband region upper limit (SOC H1 ). (35) And, the current SOC value in the first SOC comparison unit 33 is greater than the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ), or the current SOC value in the second SOC comparison unit 34 is the overdischarge prevention mode division line ( If the current SOC value is less than SOC L2 ) or is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ) in the third SOC comparison unit 35, the adaptive control method is used. In the adaptive droop control unit 36 that manages SoC by changing the droop slope, and the first SOC comparison unit 33, the current SOC value is set to prevent SOC overcharging. De or more than the dividing line (SOC H2) in the current SOC value SOC 2 comparison part 34 is more than the anti-over-discharge mode, divider (SOC L2)
Figure 112019087619982-pat00015
The current SOC value in the ESS charge/discharge control unit 37 that controls charging and discharging with the size of the SOC control unit 35 is the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1). ), it includes an ESS charge/discharge value change unit 38 that changes the ESS charge/discharge value to 0 (P ESS = 0).

도 4는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도이다.4 is a state diagram of SoC management and control of the power generation-linked ESS according to the present invention.

도 4에서 (가) 영역 및 (나) 영역은 제 1 SOC 비교부(33)에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나, 제 2 SOC 비교부(34)에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나, 제 3 SOC 비교부(35)에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어 구간이다.In FIG. 4, the current SOC value in the first SOC comparison unit 33 is greater than the SOC overcharge prevention mode division line SOC H2 , or the current SOC in the second SOC comparison unit 34 in FIG. The value is less than the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ), or the current SOC value in the third SOC comparison unit 35 is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ). If it is not located at, it is an adaptive droop control section in which SoC management is performed by changing the droop slope in an adaptive control method.

그리고 도 4에서 (다)영역은 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않는 경우에

Figure 112021004621639-pat00016
의 크기로 충전을 하는 영역이고, (라) 영역은 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면
Figure 112021004621639-pat00017
의 크기로 방전을 제어하는 영역이다.
여기서, △P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기이다.And in FIG. 4, the (C) area is when the current SOC value does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2).
Figure 112021004621639-pat00016
It is an area that is charged with the size of and (D) area is when the current SOC value exceeds the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ).
Figure 112021004621639-pat00017
It is an area that controls the discharge by the size of.
Here, ΔP is the power fluctuation value, Δf is the fluctuation frequency, and R is the droop slope.

도 5는 본 발명에 따른 드룹 기울기 변경 방법을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a droop slope changing method according to the present invention.

본 발명에 따른 드룹 기울기 변경은 Δf와 SOC의 변화에 따라

Figure 112019087619982-pat00018
으로 이루어진다.The droop slope change according to the present invention depends on the change of Δf and SOC
Figure 112019087619982-pat00018
It consists of.

도 6은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어부의 구성도이다.6 is a block diagram of an SoC management control unit of a power generation-linked ESS according to the present invention.

적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하기 위하여 전력을 SOC로 변경하여 ΔSOC를 출력하는 SOC 변경부(61)와, SOC를 주파수 피드백을 위하여 ΔSOC값을 KD값으로 변화시키는 계수(KR)를 이용하여 변경하여 변환 SOC값(KR)을 출력하는 SOC값 변환부(62)와, 변동 주파수(Δf) 및 SOC값 변환부(62)의 계수(KR)를 이용한 변환 SOC값(KR)을 입력으로 드룹(Droop) 기울기(R) 변경 제어를 하여 SOC를 관리하기 위한 전력(PSOC)를 출력하는 PSOC 출력부(63)를 포함한다.The SOC change unit 61 that outputs ΔSOC by changing the power to SOC for SoC management by changing the droop slope in an adaptive control method, and changing the ΔSOC value to the K D value for frequency feedback of the SOC. The SOC value conversion unit 62 that outputs the converted SOC value (K R ) by changing using the coefficient K R , and the variable frequency (Δf) and the coefficient K R of the SOC value conversion unit 62 are used. It includes a P SOC output unit 63 for outputting power P SOC for managing SOC by controlling the change of droop slope R as an input of the converted SOC value K R.

여기서, PSOC 및 ΔSOC는 다음과 같이 정의된다.Here, P SOC and ΔSOC are defined as follows.

Figure 112021004621639-pat00019

여기서, KD는 드룹 계수에 해당하는 부분(1/R)이다.
Figure 112021004621639-pat00019

Here, K D is a part (1/R) corresponding to the droop coefficient.

Figure 112021004621639-pat00020

여기서, KE는 ESS의 용량의 에너지 표현[MWs], s는 라플라스 연산자이다.
Figure 112021004621639-pat00020

Here, K E is the energy expression of the capacity of the ESS [MWs], and s is the Laplace operator.

도 6에서의 동작 특성을 정리하면 표 1에서와 같다.The operation characteristics in FIG. 6 are summarized in Table 1.

Figure 112019087619982-pat00021
Figure 112019087619982-pat00021

드룹(Droop) 기울기 변경 제어(KD)는 다음과 같이 이루어질 수 있다.Droop gradient change control (K D ) may be performed as follows.

Figure 112019087619982-pat00022
인 경우에서,
Figure 112019087619982-pat00023
이면
Figure 112019087619982-pat00024
이고,
Figure 112019087619982-pat00025
이면,
Figure 112019087619982-pat00026
으로 정의된다.
Figure 112019087619982-pat00022
In the case of,
Figure 112019087619982-pat00023
Back side
Figure 112019087619982-pat00024
ego,
Figure 112019087619982-pat00025
If,
Figure 112019087619982-pat00026
Is defined as

Figure 112019087619982-pat00027
인 경우에서
Figure 112019087619982-pat00028
이면
Figure 112019087619982-pat00029
이고,
Figure 112019087619982-pat00030
이면
Figure 112019087619982-pat00031
으로 정의된다.
Figure 112019087619982-pat00027
In case
Figure 112019087619982-pat00028
Back side
Figure 112019087619982-pat00029
ego,
Figure 112019087619982-pat00030
Back side
Figure 112019087619982-pat00031
Is defined as

이와 같은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The SoC management method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention will be described in detail as follows.

도 7은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법을 나타낸 플로우 차트이다.7 is a flow chart showing a SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS according to the present invention.

먼저, 해당 구간의 SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여(S701), 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교 단계를 수행한다.(S702)First, the SOC of the corresponding section and the frequency (f) of the power system are measured (S701), and a first system frequency comparison step of comparing the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) and the measurement frequency (f) is performed. .(S702)

이어, 제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교 단계를 수행한다.(S703) Then, if the measurement frequency (f) does not exceed the frequency control deadband upper limit (f H ) in the first system frequency comparison step, the second system compares the frequency control deadband region lower limit (f L ) and the measurement frequency (f). The frequency comparison step is performed (S703).

그리고 제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교 단계를 수행한다.(S704)And if the measurement frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) in the first system frequency comparison step, a first SOC comparison step of comparing the current SOC value with the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2) is performed. .(S704)

이어, 제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교 단계를 수행한다.(S705)Next, in the second system frequency comparison step, if the measurement frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband region (f L ), a second SOC comparison step of comparing the current SOC value and the overdischarge prevention mode division line (SOC L2) is performed. Perform. (S705)

그리고 제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교 단계를 수행한다.(S706)And in the second system frequency comparison step, if the measured frequency (f) is not less than the frequency control deadband lower limit (f L ), the current SOC value is the SOC control deadband lower limit (SOC L1 ) and the SOC control deadband upper limit (SOC). H1 ) performs a third SOC comparison step of determining whether it is located between (S706)

만약, 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나, 제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나, 제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어 단계를 수행한다.(S707)If, in the first SOC comparison step, the current SOC value is greater than the SOC overcharge prevention mode dividing line (SOC H2 ), or in the second SOC comparison step, the current SOC value is less than the overdischarge prevention mode dividing line (SOC L2 ), or the third In the SOC comparison stage, if the current SOC value is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the SoC management is performed by changing the drop slope in an adaptive control method. The adaptive droop control step is performed (S707).

그리고 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나 제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면

Figure 112019087619982-pat00032
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어 단계를 수행한다.(S708)And if the current SOC value does not exceed the SOC overcharge prevention mode divider line (SOC H2 ) in the first SOC comparison step, or the current SOC value exceeds the overdischarge prevention mode divider line (SOC L2 ) in the second SOC comparison step.
Figure 112019087619982-pat00032
The ESS charge/discharge control step of controlling charge/discharge with the size of is performed (S708).

그리고 제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경 단계를 수행한다.(S709)And in the third SOC comparison step, if the current SOC value is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the ESS charge/discharge value is changed to 0 (P ESS = 0). The ESS charging/discharging value changing step is performed (S709).

이와 같은 과정을 반복하여 정해진 구간의 충방전을 완료하고(S710), 다음 사이클까지 대기한다.(S710)By repeating this process, charging and discharging in a predetermined section is completed (S710), and waits until the next cycle (S710).

이상에서 설명한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 전력계통 주파수가 변동하면 ESS(Energy Storage System)가 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하는 것이다.In the SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS according to the present invention described above, when the power system frequency fluctuates, the ESS (Energy Storage System) controls the frequency according to the droop slope. It is to change the slope, reduce the charge/discharge value of ESS, and manage the SoC.

특히, 본 발명은 발전기에 연계되어 전력계통 주파수보정을 위하여 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리에 관한 것이다.In particular, the present invention is connected to a generator to control droop for power system frequency correction, and when charging or discharging, and then reducing the power value of the ESS, the charging/discharging value is drooped in an adaptive control method instead of changing to 0. (Droop) It relates to SoC management using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS that gradually changes the slope.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto are included in the present invention. It will have to be interpreted.

100. 전기회로(Electrical Network)
200. 발전 제어부
300. ESS
400. 발전부
500. 전력 계통 안정화부
100. Electrical Network
200. Power generation control unit
300. ESS
400. Development Department
500. Power system stabilization unit

Claims (15)

전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;
상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄여 SoC를 관리하는 ESS;
밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하고,
상기 ESS는 주파수 추종 제어 및 적응제어를 위하여, 해당 구간의 SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교부와,제 1 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교부와,제 1 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교부와,제 2 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교부와,제 2 계통 주파수 비교부에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.
A power generation control unit that senses a change in a frequency of a power system according to a change in output or a load of a generator through an electrical network, and performs automatic power generation control and speed control;
An ESS that is linked to the power generation control unit and a generator to manage the SoC by controlling the frequency while changing the slope according to the droop slope when the power system frequency fluctuates and reducing the charge/discharge value of the ESS;
Including; a power generation unit having a generator that generates power by adjusting the power generation power so that the frequency of the power system maintains the rated frequency through valve control and turbine control, or through auxiliary adjustment of load increase or decrease,
The ESS is the first system that compares the frequency control deadband upper limit (f H ) and the measurement frequency (f) by measuring the frequency (f) of the SOC and the power system in the corresponding section for frequency tracking control and adaptive control. In the frequency comparison unit and the first system frequency comparison unit, if the measurement frequency (f) does not exceed the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), the frequency control deadband area lower limit (f L ) and the measurement frequency (f) are compared. In the second system frequency comparison unit and the first system frequency comparison unit, when the measurement frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), the current SOC value is compared with the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ). 1 In the SOC comparison unit and the second system frequency comparison unit, if the measured frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), the second compares the current SOC value with the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ). In the SOC comparison unit and the second system frequency comparison unit, if the measurement frequency (f) is not less than the frequency control deadband region lower limit (f L ), the current SOC value is the SOC control deadband region lower limit (SOC L1 ) and the SOC control deadband. SoC management apparatus using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS, characterized in that it comprises a third SOC comparison unit for determining whether the region is located between the upper limit (SOC H1).
제 1 항에 있어서, 상기 ESS와 발전부는 주파수 추종 제어 및 적응 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.The frequency tracking control of the power generation-linked ESS according to claim 1, wherein the ESS and the power generation unit communicate with each other in the process of frequency tracking control and adaptive control to perform cooperative control, so that the generator and the ESS share the role of frequency control. SoC management device using adaptive control. 제 1 항에 있어서, 상기 ESS는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 서서히 변경하여 SoC 관리를 하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.The method of claim 1, wherein the ESS performs droop control and gradually decreases the droop slope in an adaptive control method instead of changing the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging. SoC management device using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that the SoC is managed by changing. 제 3 항에 있어서, 상기 ESS는 드룹(Droop) 기울기에 따라 주파수 제어를 하다가 기울기를 변경하며 ESS의 충방전 값을 줄이고 SoC를 관리하여,
ESS가 충방전 값을 줄이며 동시에 발전기가 전력을 공급하는 전환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 3, wherein the ESS performs frequency control according to a droop slope and then changes the slope, reduces the charge/discharge value of the ESS, and manages the SoC,
SoC management device using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that the ESS reduces the charge/discharge value and at the same time changes the power supply from the generator.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나,
제 2 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나,
제 3 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein a current SOC value in the first SOC comparison unit is greater than an SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2), or
In the second SOC comparison unit, the current SOC value is less than the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ), or
In the 3rd SOC comparison unit, if the current SOC value is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the SoC is managed by changing the droop slope using an adaptive control method. SoC management apparatus using the frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS, characterized in that it further comprises an adaptive droop control unit to perform.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나,
제 2 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면
Figure 112021004621639-pat00033
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어부를 더 포함하고,
△P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the current SOC value in the first SOC comparison unit does not exceed an SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2),
If the current SOC value in the second SOC comparison unit exceeds the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ),
Figure 112021004621639-pat00033
Further comprising an ESS charge/discharge control unit for controlling charge and discharge at the size of,
△P is a power fluctuation value, △f is a fluctuating frequency, and R is a droop slope. SoC management device using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS.
제 1 항에 있어서, 상기 제 3 SOC 비교부에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 장치.The method of claim 1, wherein in the third SOC comparison unit, when the current SOC value is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the ESS charge/discharge value is 0 (P SoC management device using frequency tracking control and adaptive control of the power generation-linked ESS, characterized in that it further comprises an ESS charge/discharge value change unit that changes to ESS = 0). SOC 및 전력 계통의 주파수(f)를 측정을 하여, 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 1 계통 주파수 비교 단계;
제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘지 않으면 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 측정 주파수(f)를 비교하는 제 2 계통 주파수 비교 단계;
제 1 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘으면 현재 SOC 값과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 비교하는 제 1 SOC 비교 단계;
제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않으면 현재 SOC 값과 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 비교하는 제 2 SOC 비교 단계;
제 2 계통 주파수 비교 단계에서 측정 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL) 보다 작지 않으면 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SOC 비교 단계;를 포함하고, 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SOC 관리를 하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
A first system frequency comparison step of measuring the frequency (f) of the SOC and the power system and comparing the upper limit of the frequency control deadband region (f H) with the measurement frequency (f);
In the first system frequency comparison step, if the measurement frequency (f) does not exceed the frequency control deadband upper limit (f H ), the second system frequency comparison compares the frequency control deadband region lower limit (f L ) and the measurement frequency (f). step;
A first SOC comparison step of comparing a current SOC value with a SOC overcharge prevention mode division line SOC H2 when the measurement frequency f exceeds the frequency control deadband region upper limit f H in the first system frequency comparison step;
A second SOC comparison step of comparing a current SOC value with an overdischarge prevention mode dividing line SOC L2 if the measurement frequency f does not exceed the frequency control deadband region lower limit f L in the second system frequency comparison step;
In the second system frequency comparison step, if the measured frequency (f) is not less than the frequency control deadband region lower limit (f L ), the current SOC value is SOC control deadband region lower limit (SOC L1 ) and the SOC control deadband region upper limit (SOC H1). ); a third SOC comparison step of determining whether it is located between; and using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS, characterized in that SOC management is performed by changing a droop slope in an adaptive control method. SoC management method.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)보다 크거나,
제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2) 보다 작거나,
제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하지 않으면 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SoC 관리를 하는 적응 드룹 제어 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 9, wherein in the first SOC comparison step, a current SOC value is greater than an SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2), or
In the second SOC comparison step, the current SOC value is less than the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ), or
In the third SOC comparison step, if the current SOC value is not located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), manage the SoC by changing the droop slope using an adaptive control method. SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS, characterized in that performing an adaptive droop control step to perform the adaptive droop control step.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH2)을 넘지 않거나,
제 2 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 과방전 방지 모드 구분선(SOCL2)을 넘으면
Figure 112021004621639-pat00034
의 크기로 충방전을 제어하는 ESS 충방전 제어 단계를 수행하고,
△P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 9, wherein in the first SOC comparison step, a current SOC value does not exceed an SOC overcharge prevention mode division line (SOC H2 ),
In the second SOC comparison step, if the current SOC value exceeds the overdischarge prevention mode division line (SOC L2 ),
Figure 112021004621639-pat00034
ESS charge/discharge control step of controlling charge and discharge with the size of
△P is the power fluctuation value, △f is the fluctuating frequency, and R is a droop slope. SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of a power generation-linked ESS.
제 9 항에 있어서, 상기 제 3 SOC 비교 단계에서 현재 SOC 값이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCL1)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCH1) 사이에 위치하면 ESS 충방전값을 0(PESS=0)으로 변경하는 ESS 충방전값 변경 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.The method of claim 9, wherein in the third SOC comparison step, when the current SOC value is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC L1 ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC H1 ), the ESS charge/discharge value is 0 (P). SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that the step of changing the ESS charge/discharge value to change to ESS = 0) is performed. 제 9 항에 있어서, 적응제어 방식으로 드룹(Droop) 기울기를 변경하여 SOC 관리를 하기 위하여,
전력을 SOC로 변경하여 ΔSOC값을 출력하는 SOC 변경 단계와,
주파수 피드백을 위하여 ΔSOC값을 KD값으로 변화시키는 계수(KR)를 이용하여 변경하여 변환 SOC값(KR)을 출력하는 SOC값 변환 단계와,
변동 주파수(Δf) 및 계수(KR)를 이용한 변환 SOC값(KR)을 입력으로 드룹(Droop) 기울기(R) 변경 제어를 하여 SOC를 관리하기 위한 전력(PSOC)를 출력하는 PSOC 출력 단계를 포함하고, KD는 드룹 계수에 해당하는 부분(1/R)인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 9, wherein in order to manage SOC by changing a droop slope in an adaptive control method,
SOC change step of changing the power to SOC and outputting a ΔSOC value,
An SOC value conversion step of outputting a converted SOC value (K R ) by changing the ΔSOC value to a K D value for frequency feedback using a coefficient (K R );
Fluctuation frequency (Δf) and a coefficient (K R) for using converted SOC value (K R) the input to the P SOC that by the Droop (Droop) Tilt (R) changes the control output power (P SOC) for managing SOC SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that it includes an output step, and K D is a part (1/R) corresponding to a droop coefficient.
제 13 항에 있어서, PSOC 및 ΔSOC는,
Figure 112021004621639-pat00035
및,
Figure 112021004621639-pat00036
으로 정의되고, KE는 ESS의 용량의 에너지 표현[MWs], s는 라플라스 연산자인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 13, wherein P SOC and ΔSOC are
Figure 112021004621639-pat00035
And,
Figure 112021004621639-pat00036
SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that K E is the energy expression of the capacity of the ESS [MWs], and s is the Laplace operator.
제 13 항에 있어서, 드룹(Droop) 기울기 변경 제어(KD)는,
Figure 112019087619982-pat00037
인 경우에서,
Figure 112019087619982-pat00038
이면
Figure 112019087619982-pat00039
이고,
Figure 112019087619982-pat00040
이면,
Figure 112019087619982-pat00041
으로 정의되고,
Figure 112019087619982-pat00042
인 경우에서
Figure 112019087619982-pat00043
이면
Figure 112019087619982-pat00044
이고,
Figure 112019087619982-pat00045
이면
Figure 112019087619982-pat00046
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 적응제어를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 13, wherein the droop gradient change control (K D ),
Figure 112019087619982-pat00037
In the case of,
Figure 112019087619982-pat00038
Back side
Figure 112019087619982-pat00039
ego,
Figure 112019087619982-pat00040
If,
Figure 112019087619982-pat00041
Is defined as,
Figure 112019087619982-pat00042
In case
Figure 112019087619982-pat00043
Back side
Figure 112019087619982-pat00044
ego,
Figure 112019087619982-pat00045
Back side
Figure 112019087619982-pat00046
SoC management method using frequency tracking control and adaptive control of power generation-linked ESS, characterized in that it is defined as.
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