KR101264142B1 - New and renewable energy system for home and/or microgrid application - Google Patents

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KR101264142B1
KR101264142B1 KR1020110120487A KR20110120487A KR101264142B1 KR 101264142 B1 KR101264142 B1 KR 101264142B1 KR 1020110120487 A KR1020110120487 A KR 1020110120487A KR 20110120487 A KR20110120487 A KR 20110120487A KR 101264142 B1 KR101264142 B1 KR 101264142B1
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안종보
전진홍
최흥관
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한국전기연구원
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Abstract

PURPOSE: A neogenesis energy system capable of be applied to home and micro-grid is provided to store electric power in a battery and discharge the electric power at a peak load. CONSTITUTION: An opening and closing switch is turned off when a blackout in an electric power system occurs. The output of an inverter(20) and the connection of a distributing box(160) are blocked by the opening and closing switch. Independent operation is prevented by the switch. The output power of the inverter is supplied to multiple loads(60) according to the control by a controller and an auxiliary opening and closing switch is used for supplying the power. [Reference numerals] (10) Solar cell array; (120) Storage battery; (30) Commercial power source; (50) Meter; (61) Lamp; (62) Socket; (63) Power

Description

가정과 마이크로그리드에 적용 가능한 신재생에너지시스템{New and Renewable Energy System for Home and/or Microgrid Application}New and Renewable Energy System for Home and / or Microgrid Application

본 발명은 태양광 등을 이용한 신재생에너지시스템에 관한 것으로서, 특히, 설치된 태양광발전 등 신재생에너지 생산 설비를 현재의 기술기준을 만족하면서도 보다 적극적으로 비상용전원 등으로 활용할 수 있도록 하고, 역송되지만 보상받을 수 없는 잉여의 발전량을 활용할 수 있도록 한 신재생에너지시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a renewable energy system using solar light, in particular, it is possible to use the new renewable energy production equipment, such as photovoltaic power generation installed to meet the current technical standards, but more actively use as an emergency power source, but back It relates to a renewable energy system that makes use of surplus power generation that cannot be compensated.

종래의 태양광발전용 인버터 기술은 상용전원이 없는 경우 사용하는 독립형 인버터와 상용전원이 있는 경우 전원계통에 연계운전되는 계통연계형 인버터 기능이 별도로 제작, 설치되고 있으며, 통상 독립형 인버터는 계통연계가 되지 않으며, 계통연계형 인버터는 기술기준에 독립운전을 금지하고 있기 때문에, 즉, 상용전원에 정전이 발생할 경우 운전 정지를 요구하고 있기 때문에 독립형으로의 운전이 불가하다. 뿐만 아니라 독립형의 경우 축전지와 축전지의 충방전장치를 내장하고 있으며, 인버터 출력의 전압과 주파수를 제어함으로써 부하의 크기와 관계없이 일정한 전압과 주파수를 유지하게 된다. 반면, 계통연계형의 경우 인버터는 연계되는 전력계통의 전압과 주파수에 동기되어 전류제어를 함으로서 부하의 크기에 관계없이 태양전지 어레이가 출력하는 최대전력점(Maximum Power Point)을 추종운전하게 된다. 즉, 연계형 인버터는 각 수용가의 부하상태에 무관하게 햇빛의 상태에 따라 운전하게 되며 수용가의 부하 변동에 따른 부족분 혹은 잉여분은 전력계통으로부터 구입 혹은 역송하게 된다. The conventional inverter technology for solar power generation is manufactured and installed separately from the independent inverter used when there is no commercial power supply and the grid-connected inverter function which is operated in conjunction with the power supply system when commercial power is available. Since the grid-connected inverter prohibits independent operation according to the technical standard, that is, it requires the operation stop when a power failure occurs in the commercial power supply. In addition, the stand-alone type has a built-in battery and charge / discharge device, and maintains a constant voltage and frequency regardless of the size of the load by controlling the voltage and frequency of the inverter output. On the other hand, in the case of grid-connected inverters, the inverter performs current control in synchronization with the voltage and frequency of the power system to be connected, thereby following the maximum power point output by the solar cell array regardless of the load size. In other words, the associated inverter operates according to the state of sunlight irrespective of the load state of each customer, and the shortage or surplus due to the load change of the customer is purchased or returned from the power system.

도 1은 종래의 계통연계형 태양광발전시스템의 일례이다. 도 1과 같이, 종래의 계통연계형 태양광발전시스템은 태양전지 어레이(10)와 인버터(20)를 포함한다. 태양전지 어레이(10)의 직류 입력을 받아 스위칭 소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치(21)를 이용하여 교류로 변환하게 되며, 전력계통(30)에 연계운전하기 위하여 리액터(22)와 캐패시터(23)로 구성된 필터를 사용하고 있으며, 절연과 전압차이 문제 해결을 위하여 승압용 변압기(90)를 사용하게 된다. 통상 운전과 정지를 위해 개폐기(80)를 사용하며 인버터(20)의 출력은 상용전원의 전력계통(30) 및 부하(60)와 병렬연결되어 있다. 이러한 구조의 계통연계형 태양광발전에서는 상용전원의 전력계통(30)의 전압과 주파수가 고정되어 있고 상대적으로 인버터(20)의 용량이 작으므로 인버터(20)는 상용전원의 전력계통(30)에 대하여 전류원으로 동작하게 된다. 1 is an example of a conventional grid-connected photovoltaic power generation system. As shown in FIG. 1, the conventional grid-connected photovoltaic power generation system includes a solar cell array 10 and an inverter 20. It receives the DC input of the solar cell array 10 and converts it into alternating current using an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) switch 21, which is a switching element, and reacts the reactor 22 and the capacitor to operate in conjunction with the power system 30. A filter composed of 23 is used, and a boost transformer 90 is used to solve the problem of insulation and voltage difference. Normally, the switch 80 is used for driving and stopping, and the output of the inverter 20 is connected in parallel with the power system 30 and the load 60 of the commercial power source. In the grid-connected photovoltaic power generation having such a structure, since the voltage and frequency of the power system 30 of the commercial power source are fixed and the capacity of the inverter 20 is relatively small, the inverter 20 has the power system 30 of the commercial power source. It acts as a current source for.

인버터(20) 내부의 보호 알고리즘을 이용하여 상용전원의 전력계통(30)에서 정전이 발생할 경우 단독운전방지기능에 의해 개폐기(80)를 차단하고 인버터(20)의 스위치(21)도 동작을 정지하도록 하고 있으며 전력계통(30)이 복전되어도 일정 시간 동안은 운전을 개시하지 못하도록 프로그램되어 있다. If a power failure occurs in the power system 30 of a commercial power source using a protection algorithm inside the inverter 20, the switch 80 of the inverter 20 is shut off by the single operation prevention function and the switch 21 of the inverter 20 also stops operation. And even if the power system 30 is restored is programmed not to start the operation for a certain time.

통상 가정용의 경우 전력계통(30) 수전점에서 보호를 위한 차단기(40)와 계량기(50)가 설치되어 있으며 여기에 인버터(20)와 부하(60)가 병렬 연결되어 운전된다. 따라서 태양광 인버터(20)의 발전량이 부하(60)의 소비전력량보다 클 경우에는 잉여전력이 전력계통(30)으로 역송되고 따라서 계량기(50)는 역회전하여 전력요금이 상계된다. 반대로 태양광 인버터(20)의 발전량이 부하(60)의 소비전력량보다 작을 경우에는 부족분의 전력을 전력계통(30)으로부터 받게 되고 따라서 계량기(50)는 정상 회전하여 전력요금이 부과되게 된다. In general, in the home, a breaker 40 and a meter 50 for protection at the power system 30 receiving point are installed, and the inverter 20 and the load 60 are connected and operated in parallel. Therefore, when the amount of power generated by the solar inverter 20 is greater than the power consumption of the load 60, surplus power is returned to the power system 30, and thus the meter 50 is rotated in reverse to offset the power charge. On the contrary, when the amount of power generated by the solar inverter 20 is smaller than the power consumption of the load 60, the insufficient power is received from the power system 30, and thus the meter 50 is rotated normally so that an electric charge is charged.

이와 같이 가정용으로 보급되는 계통연계형 태양광발전 인버터(20)는 계통연계기술기준에 의해 계통에 정전이 발생했을 때 인버터의 운전을 정지하는 소위 단독운전방지기능을 반드시 가지고 있어야 한다. 수용가의 입장에서는 태양광발전이 수용가 내의 부하보다 많이 발전해도 정전을 시켜야하는 문제가 발생한다. 또 복전이 되더라도 일정 시간(현재의 기술기준은 5분) 동안은 안전상의 문제로 인버터가 운전되지 않도록 규정하고 있다. 이에 따라 정전 중에 태양광발전이 발전을 하고 있거나 혹은 이미 저장된 에너지가 있다하더라도, 아파트나 상가건물에서처럼 비상조명, 엘리베이터 등 비상용전원으로도 활용이 되지 못하고 있는 실정이다.In this way, the grid-connected photovoltaic inverter 20 to be supplied to the home must have a so-called single operation prevention function that stops the operation of the inverter when a power failure occurs in the grid by the grid-linked technical standards. From the customer's point of view, even if photovoltaic power generation exceeds the load in the customer, a problem arises that a power outage is required. In addition, even if power recovery, the inverter is not operated for a certain time (current technical standard is 5 minutes) for safety reasons. As a result, even if photovoltaic power generation is occurring during power outages or there is already stored energy, it cannot be used as emergency power, such as emergency lighting or elevators, as in apartments or mall buildings.

한편 현재의 요금제도는 누진제를 적용하고 있어 일정량 이상의 전력을 사용하면 전기요금의 단가가 상승하게 되어 전력 사용을 억제하는 수단으로 활용되고 있으며, 현재 가정 보급용 태양광발전의 경우 낮에는 태양광이 발전하는 전력량이 가정에서 소비하는 전력보다 많아서 역송이 되고 있으며 이 부분은 적산전력량계가 역회전하여 전기요금을 상계하게 된다. 그러나 일정 기간 동안 사용전력량이 태양광에서 발전한 전력량보다 적은 경우는 사용 전력량을 상계하고도 남는 경우가 발생할 수 있다. 이 전력은 역송되더라도 보상받을 수 없다.
선행기술문헌으로서 대한민국공개특허특허공보 10-2011-0050858, 일본공개특허특허공보 제2005-278297호, 일본공개특허특허공보 제1997(평09)-065583호 등이 참조될 수 있다.On the other hand, the current rate system applies a progressive system, and if a certain amount of power is used, the unit price of the electricity rate increases, and it is used as a means of suppressing power use. The amount of power generated is greater than the power consumed at home, and this is being reversed. This part causes the integrated electricity meter to rotate in reverse to offset the electricity bill. However, if the amount of power used is less than the amount of electricity generated from solar power for a certain period of time, it may occur even more than offset the amount of power used. This power cannot be compensated even if it is reversed.
As the prior art document, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0050858, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-278297, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1997 (Ho09) -065583 can be referred to.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 설치된 태양광 등을 이용한 신재생에너지 생산 설비를 현재의 기술기준을 만족하면서도 보다 적극적으로 비상용전원 등으로 활용할 수 있도록 하고, 역송되지만 보상받을 수 없는 잉여의 발전량을 활용할 수 있도록 하여 수용가 측면에서 에너지 비용을 최적화할 수 있는 신재생에너지시스템을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems, the object of the present invention is to use the new renewable energy production equipment using the installed solar light, etc., while satisfying the current technical standards, and more actively to use as an emergency power source. It is to provide a renewable energy system that can optimize energy costs in terms of customers by allowing them to utilize surplus power generation that is returned but cannot be compensated.

이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 태양전지 어레이의 출력이 연결되는 인버터의 직류단에 축전지와 충방전이 가능한 충방전장치를 내장하여 잉여전력을 저장할 수 있게 하였으며, 또 인버터 출력은 계통연계운전을 위한 전류제어기능과 독립운전을 위한 전압제어기능을 동시에 내장함으로서 전력계통의 상황에 따라 2개의 모드로 운전할 수 있는 기능을 내장하였다. 계통연계형 인버터에 적용되는 단독운전방지기능을 요구하는 기술기준을 만족하기 위하여 계통정전시에 단독운전방지기능에 의해 차단되는 개폐기를 구비하여 상용전원과의 연계를 차단하고 내부적으로 전압제어로 절환하여 일정 전압과 주파수를 유지하며 비상용 조명 등 부하를 개폐하는 수단을 제공함으로서 태양광발전의 이용을 극대화하게 된다. As a means to solve this problem, a built-in charging and discharging device capable of charging and discharging the battery is built in the DC terminal of the inverter to which the output of the solar cell array is connected so that the surplus power can be stored. By integrating the current control function and the voltage control function for independent operation at the same time, it is possible to operate in two modes depending on the power system situation. In order to satisfy the technical standard requiring the independent operation prevention function applied to the grid-connected inverter, it is equipped with a switch which is cut off by the independent operation prevention function at the time of power failure to cut off the connection with the commercial power and internally switch to voltage control. By maintaining a constant voltage and frequency by providing a means for opening and closing the load such as emergency lighting to maximize the use of photovoltaic power generation.

한편, 일정 시간(예를 들면 전력요금이 매겨지는 기준 시점)마다 자동 혹은 수동으로 태양광의 누적발전량을 0으로 리셋하는 기능과 기존에 설치되어 있는 전력량계와의 통신 혹은 펄스 인터페이스를 통해 현재 사용전력량을 모니터링하는 수단을 통해 일정 기간 동안의 소비전력량과 태양광의 발전전력량을 비교하여 축전지의 충방전 상태를 결정하고, 누진제 요금의 증가 등에 대비하여 필요시 충전된 전력을 방전하므로서 수용가의 전력비용을 최소화할 수 있는 수단을 제공한다. 또한 이러한 각종 정보를 별도로 설치된 사용자 표시 및 조작장치에 나타내 줌으로서 사용자가 보다 합리적으로 전기 에너지를 사용할 수 있게 하는 수단을 제공한다. 예를 들면 상계요금 이상의 발전전력량(즉, 순수 역송 전력량)을 표시해 줌으로서 사용자가 추가적인 요금의 부담이 없이 잉여의 전력을 사용할 수 있을 것이며, 향후 실시간 요금제가 실시될 경우 피크부하 시 즉, 요금이 비싼 시간대에 방전을 통하여 전기요금의 절감이 가능하게 될 것이다. On the other hand, the function of resetting the cumulative generation of solar power to 0 automatically or manually at a certain time (for example, the reference point at which the electricity charge is charged) and the current power consumption through a communication or pulse interface with an existing electricity meter. The monitoring means compares the power consumption over a certain period with the generation of solar power to determine the charge / discharge status of the battery, and discharges the charged power when necessary in order to increase the charge rate of the battery to minimize the customer's power cost. It provides a means to. In addition, by displaying such various information on the user display and the operating device installed separately, it provides a means for the user to use the electric energy more reasonably. For example, by displaying the amount of generated power above the offset rate (i.e. pure back-up power), the user can use the surplus power without additional charges. It will be possible to reduce the electricity bill by discharging during expensive times.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른 신재생에너지시스템의 동작 방법은, 발전 장치(예, 태양광을 이용하여 발전하는 장치)와 전력 계통 사이에서 인버터를 활용하여 단독운전방지기능의 계통연계 기술기준을 만족하면서도 계통정전 시에 부하에 전력을 계속적으로 공급하기 위한 신재생에너지시스템의 동작 방법으로서, 전력 계통의 정전 발생시 오프되어 인버터 출력과 분전함의 연결을 차단시켜 단독운전방지를 위한 개폐기 이외에 보조 개폐기를 이용하여, 제어기의 제어에 따라, 계통 연계 시에는 상기 전력 계통으로부터의 전력 또는 상기 인버터 출력의 전력을 상기 보조 개폐기를 통해 복수 부하에 전력을 공급시키고, 전력 계통의 정전 발생시에는 상기 보조 개폐기의 스위치를 전환하고, 전류제어에서 전압제어로 절환된 모드에서 동작하도록 제어된 상기 인버터의 출력이 상기 복수 부하 중 특정 부하(예, 비상용 조명)에만 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.First, to summarize the features of the present invention, the operation method of the renewable energy system according to an aspect of the present invention, the independent operation by using an inverter between the power generation device (for example, the device for generating power using sunlight) and the power system This is a method of operation of a renewable energy system that continuously supplies power to the load during system power outage while satisfying the system linkage technology standard of the prevention function.It is turned off when a power outage occurs and shuts off the connection between the inverter output and the distribution box. Auxiliary switchgear is used in addition to the switchgear for prevention, and under the control of the controller, the power from the power system or the power of the inverter output is supplied to a plurality of loads through the auxiliary switchgear when the grid is connected. When a power failure occurs, the switch of the auxiliary switch is switched and switched from current control to voltage control. The output of the inverter controlled to operate in the mode is characterized in that the control to supply power only to a specific load (eg, emergency lighting) of the plurality of loads.

상기 제어기의 제어에 따라, 상기 계통 연계 시에 상기 분전함의 계량기(상기 인버터의 출력 전력이 상기 복수 부하의 소비 전력량보다 커서 상기 전력계통으로 역송될 때 전력요금 부과를 상계하는 계량기임)의 사용전력량 정보에 따라 상기 발전장치로부터 잉여의 전력을 축전지에 충전하며, 상기 인버터 출력의 전력이 상기 전력 계통으로 역송되는 전력량을 0으로 제어한다.Under the control of the controller, the amount of power used by the meter of the distribution box (the meter which offsets the charge of electricity when the output power of the inverter is greater than the power consumption of the plurality of loads and is returned to the power system) when the grid is connected. The battery is charged with surplus power from the generator according to the information, and the amount of power returned from the inverter output to the power system is controlled to zero.

상기 제어기의 제어에 따라, 상기 인버터의 출력 전력이 상기 복수 부하의 전력 소비량보다 작은 경우, 또는 상기 전력 계통의 전력 요금이 상대적으로 높은 시간대인 경우, 또는 상기 축전지에 충전된 전력량이 일정 기준 전력량 이상인 경우에, 상기 축전지에 충전된 전력을 방전하여 상기 인버터가 상기 복수 부하에 전력을 공급하거나 상기 전력 계통으로 역송하도록 제어한다.According to the control of the controller, when the output power of the inverter is smaller than the power consumption of the plurality of loads, or when the power bill of the power system is relatively high, or the amount of power charged in the battery is greater than a certain reference power In this case, the electric power charged in the storage battery is discharged to control the inverter to supply power to the plurality of loads or to return the power to the power system.

유무선 통신망을 통하여 사용자 단말과 통신하는 인터페이스를 이용하여 상기 계량기의 사용 전력량, 상기 인버터 출력 전력량, 상기 복수 부하의 전력소비량, 또는 상기 축전지의 충전 전력량에 대한 정보를 실시간으로 상기 사용자 단말로 통보하고, 상기 사용자 단말에서 상기 복수 부하 중 일부에 대한 전력 차단 선택에 따라 상기 제어기는 해당 부하로의 전력의 차단을 수행할 수 있다.Notify the user terminal in real time of information about the power consumption of the meter, the inverter output power, the power consumption of the plurality of loads, or the charging power of the storage battery by using an interface communicating with the user terminal through a wired / wireless communication network. The controller may cut off power to the corresponding load according to a power cut selection for some of the plurality of loads in the user terminal.

본 발명에 따른 신재생에너지시스템에 따르면, 첫째, 태양광발전 등 신재생에너지 생산의 계통연계 기술기준을 충족하면서도 계통 정전 등 사고 발생시에 비상용 조명이나 주요 부하에 연속적으로 전력을 공급할 수 있게 됨으로서 별도의 비상용 발전기 등의 설비를 갖추지 않고도 비상용 전원을 제공할 수 있다. According to the new and renewable energy system according to the present invention, first, it is possible to continuously supply power to emergency lighting or main load in the event of an accident such as system power failure while satisfying the system linkage technical standards of the production of renewable energy such as photovoltaic power generation. Emergency power supply can be provided without having facilities such as emergency generator.

또한, 둘째, 신재생에너지의 발전량과 수용가의 전력소비량을 상시 감시하여 잉여의 역송되는 전력을 축전지로 충전하고 필요시 방전하여 사용할 수 있도록 함으로서 수용가의 전력비용을 절감할 수 있다. In addition, the power consumption of the customer can be reduced by constantly monitoring the power generation amount of renewable energy and the power consumption of the consumer so that the surplus of back-fed power can be charged with the battery and discharged if necessary.

또한, 셋째, 축전지를 통해 전력을 저장하여 피크부하 시에 방전함으로서 최대수요를 억제할 수 있고 이에 따른 전력요금의 절감과 전력설비의 증설을 지연시킬 수 있다. In addition, by storing power through the battery and discharging at peak load, it is possible to suppress the maximum demand, thereby reducing the power bill and delaying the expansion of the power equipment.

그리고, 넷째, 신재생에너지의 발전량과 전력사용량을 상시 표시해 줌으로서 수용가로 하여금 에너지 절감과 전력요금의 최적화를 유도할 수 있다.Fourth, by constantly displaying the amount of power generation and power consumption of renewable energy, consumers can induce energy saving and optimization of power rates.

도 1은 종래의 계통연계형 태양광발전시스템의 일례이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 제어기, 표시, 조작장치 관련 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 다른 적용 사례를 설명하기 위한 도면이다.1 is an example of a conventional grid-connected photovoltaic power generation system.
2 is a block diagram of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram related to a controller, a display, and an operation device of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining another application example of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템은, 태양전지 어레이와 같은 발전 장치(10), 인버터(20), 상용전원의 전력계통(30), 부하(60), 전력저장장치(130), 계통연계점(150), 분전함(160)를 포함한다.2, a renewable energy system according to an embodiment of the present invention, the power generation device 10, the inverter 20, such as a solar cell array, the power system 30 of the commercial power source, the load 60, It includes a power storage device 130, grid connection point 150, distribution box 160.

인버터(20)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치와 같은 전력용 반도체스위치(21), 리액터(22), 커패시터(23), 개폐기(80), 승압용 변압기(90), 개폐기(140), 보조 개폐기(170)를 포함하고, 태양전지 어레이와 같은 발전 장치(10)의 직류 출력 전력(전압)을 부하(60) 또는 전력 계통(30)으로 공급에 필요한 전력으로 승압 또는 강압 변환하여 출력한다. 전력저장장치(130)는 전력변환장치(110) 및 축전지(120)를 포함한다. 분전함(160)은 보호용 차단기(40), 계량기(50) 및 분기용 차단기들(180~183)을 포함한다. 필요에 따라 위와 같은 신재생에너지시스템의 구성요소들 중 어느 일부가 인버터(20) 내부에 포함되도록 할 수 있다.The inverter 20 is a semiconductor switch 21 for power, such as an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) switch 21, a reactor 22, a capacitor 23, a switch 80, a boost transformer 90, a switch 140, It includes an auxiliary switch 170, step-up or step-down conversion of the DC output power (voltage) of the power generation device 10, such as a solar cell array to the power required for supply to the load 60 or the power system 30 to output . The power storage device 130 includes a power converter 110 and the storage battery 120. The distribution box 160 includes a protective circuit breaker 40, a meter 50, and branch circuit breakers 180-183. If necessary, some of the components of the renewable energy system as described above may be included in the inverter 20.

먼저, 전력저장장치(130)는 태양전지 어레이와 같은 발전 장치(10)의 출력과 인버터(20)가 연결되는 접속점으로부, 발전 장치(10)로부터 직류 전압을 입력받을 수 있도록 설치되고, 전력변환장치(110)로 적절히 변환하여 변환된 전압으로 축전지(120)에 전력을 충전하며, 필요시 전력변환장치(110)로 축전지(120)에 충전된 전력을 방전할 수 있다. First, the power storage device 130 is installed to receive a DC voltage from the power generation device 10 from the connection point to which the output of the power generation device 10, such as a solar cell array and the inverter 20 is connected, power The converter 110 may be appropriately converted to charge the battery 120 with the converted voltage, and if necessary, the power converter 110 may discharge power charged in the battery 120.

통상 태양전지 어레이와 같은 발전 장치(10)의 출력전압은 축전지(120)의 전압보다 높고 축전지(120)는 충전상태에 따라 전압 및 전류를 제어할 필요가 있으므로 IGBT와 같은 스위칭소자를 이용한 강압형 직류/직류 전력변환장치(110)를 사용한다. 또한 전력변환장치(110)는 축전지(120)에 충전된 전력을 인버터(20) 측으로 방전하여 이용하기 위해서도 사용되는데 이때는 직류 입력측(100)의 전압이 축전지(120)의 전압 보다 일정 수준 이상으로 되어야 하므로 인버터(20) 측으로 방전 시에는 승압형 직류/직류 전력변환장치(110)로도 동작하게 된다. Usually, the output voltage of the power generation device 10 such as a solar cell array is higher than the voltage of the storage battery 120, and the storage battery 120 needs to control voltage and current according to the state of charge. DC / DC power converter 110 is used. In addition, the power converter 110 is also used to discharge and use the power charged in the battery 120 to the inverter 20 side, in which case the voltage of the DC input side 100 should be a predetermined level or more than the voltage of the battery 120. Therefore, when discharging to the inverter 20 side, it also operates as a boost type DC / DC power converter 110.

가정용 전원은 상용전원의 계통전력(30)으로부터 수전 받아 분전함(160)에서 분기가 되게 되는데, 분전함(160)은 보호용 차단기(40), 계량기(50) 및 분기용 차단기(180~183)로 구성된다. The household power is received from the grid power 30 of the commercial power source is branched in the distribution box 160, the distribution box 160 is composed of a protective circuit breaker 40, meter 50 and branch circuit breakers (180 ~ 183). do.

상용전원의 계통전력(30)에서 정전이 발생한 경우 기존의 기술기준에 의하면 인버터(20)의 운전을 정지해야 하지만, 태양전지 어레이(10)가 전력을 생산하고 있는 경우에는 이를 활용할 필요가 있다. 기술기준을 만족하기 위해 인버터(20)의 출력을 개폐할 수 있는 개폐기(80)에 추가로 개폐기(140)를 설치하고 단독운전이 검출된 경우 이 개폐기(140)를 차단함으로서 계통 연계점(150)에서 보면 인버터의 출력이 전달되지 않으므로 단독운전 검출기능이 구비된 것으로 된다. 따라서 인버터(20)는 운전 정지하지 않고 계속 운전할 수 있게 되며 계통연계 기술기준을 충족하게 된다. 또한 개폐기(140)가 개방되는 순간 즉, 인버터(20)의 제어기가 단독운전을 검출하는 시점부터 인버터(20)의 제어기는 전류제어 대신 전압제어를 수행함으로서 인버터(20)의 출력은 부하에 무관하게 일정 전압과 주파수를 유지하는 전압제어를 수행하게 된다. 이 경우 태양전지(10)의 발전 상태에 관계없이 인버터(20)는 전압을 유지할 수 있는데 이는 축전지전력저장장치(130)가 있기 때문이다. When a power failure occurs in the system power 30 of the commercial power source, according to the existing technical standards, the operation of the inverter 20 should be stopped, but when the solar cell array 10 is producing power, it is necessary to utilize this. In order to satisfy the technical standards, an additional switch 140 is installed in the switch 80 that can open and close the output of the inverter 20, and when the single operation is detected, the switch 140 is shut off to prevent the system linkage point 150. ), The output of the inverter is not delivered, so it is equipped with a stand-alone detection function. Therefore, the inverter 20 can continue to operate without stopping the operation and meets the grid-related technical standards. In addition, when the switch 140 is opened, that is, when the controller of the inverter 20 detects the sole operation, the controller of the inverter 20 performs voltage control instead of current control, so that the output of the inverter 20 is independent of the load. Voltage control is performed to maintain a constant voltage and frequency. In this case, the inverter 20 may maintain the voltage regardless of the power generation state of the solar cell 10 because the storage battery power storage device 130 is present.

상용전원의 전력계통(30)의 정전 상태임에도 불구하고 인버터(20)는 전압출력을 내게 되므로 이 전력은 비상용 조명 등에 유용하게 사용할 수 있다. 그러나 인버터(20)나 축전지저장장치(130)의 용량 제한이나 축전지(120)의 전력저장 용량 제한 등으로 가정 내의 조명, 콘센트, 동력 등 모든 부하(61, 62, 63)에 연속적으로 전력을 공급할 수는 없다. 따라서 정전 시에는 조명 부하(61)만이라도 전력을 공급함으로서 정전 시에 별도의 비상조명을 설치하는 불편을 피할 수 있게 된다. 이렇게 제한된 부하에 전력을 공급하기 위해서 보조 개폐기(170)를 구비하게 되는데, 이 개폐기(170)는 상용전원의 전력계통(30)이 정상일 때는 상용전원의 전력계통(30)을 조명부하(61)에 공급하게 하고 그렇지 않는 정전의 경우는 개폐기(80)를 통한 인버터(20)의 출력을 조명부하(61)에 공급하도록 제어된다. 이러한 수단을 통해서 태양광발전 인버터(20)는 상용전원의 전력계통(30) 연계기술기준을 만족하면서도 정전시에 필요한 부하에 전력을 공급할 수 있게 된다. In spite of the power failure state of the power system 30 of the commercial power source, the inverter 20 outputs a voltage output, so this power can be usefully used for emergency lighting. However, power may be continuously supplied to all loads 61, 62, and 63 in the home, such as lighting, outlets, and power, by limiting the capacity of the inverter 20 or the battery storage device 130 or the power storage capacity of the battery 120. There is no number. Therefore, by supplying power even in the lighting load 61 at the time of power failure, it is possible to avoid the inconvenience of installing a separate emergency lighting at the time of power failure. The auxiliary switch 170 is provided to supply power to the limited load. The switch 170 is configured to illuminate the power system 30 of the commercial power source when the power system 30 of the commercial power source is normal. In the case of a power failure that is not, the output of the inverter 20 through the switch 80 is controlled to supply the lighting load 61. Through such means, the photovoltaic inverter 20 may supply power to a load necessary in the event of a power failure while satisfying the technical standard of the power system 30 of a commercial power source.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 제어기(300), 표시/조작장치(290) 관련 구성도이다.3 is a block diagram of a controller 300 and a display / operation apparatus 290 of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.

제어기(300)로서 마이크로프로세서나 디지털신호처리장치 등을 사용할 수 있으며, 먼저 전압 및 전류 센싱을 위한 소정 회로를 통해 축전지(120)의 충전상태 검출 및 충전 전류, 전압을 검출할 수 있다. 제어기(300)는 축전지(120)의 충전상태나 운전모드에 따라서 축전지용 전력변환장치(110)에 적절한 스위칭신호(210)를 인가함으로서 축전지(120)의 충전 혹은 방전을 수행하게 된다. As the controller 300, a microprocessor, a digital signal processing device, or the like may be used. First, the state of charge of the storage battery 120 may be detected and the charge current and voltage may be detected through a predetermined circuit for voltage and current sensing. The controller 300 performs charging or discharging of the battery 120 by applying an appropriate switching signal 210 to the power converter 110 for the battery according to the charging state or the operation mode of the battery 120.

또한 제어기(300)는 태양전지 어레이(10)의 출력측(100)의 전압과 전류를 검출하여(220) 인버터(20)가 최대의 전력을 발전할 수 있도록 인버터(20)의 전력용 반도체스위치(21)를 펄스폭제어(230)하게 된다. 제어기(300)는 계통연계점(150)의 전압 검출(260)과 인버터(20)의 개폐기(80)를 통과하는 출력전압 및 출력전류 검출(240)을 통하여 전력 계통(30)의 정전이나 단독운전검출 등 보호기능과, 인버터(20)의 전압 및 전류제어를 수행하게 되며, 이 전압, 전류 정보(인버터(20)의 개폐기(80)를 통과하는 출력전압 및 출력전류 검출(240) 정보)로부터 태양광 인버터(20)가 발전한 발전량을 계산하게 된다. 뿐만 아니라 계통연계점(150)의 전압 검출(260)로부터 검출된 정전 신호 등의 정보로부터 비상용 조명부하(61)의 전원으로서, 전력계통(30)으로부터 인버터(20)의 출력을 입력받도록, 절체하는 개폐기(170)를 제어하는 기능도 가지고 있다. 또한 제어기(300)는 계량기(50)로부터 전력사용량에 대한 정보를 통신 혹은 펄스형태로 읽어 들이는(270) 기능을 가지고 있다. 이 계량기(50)의 전력사용량 정보와 인버터(20)의 출력으로부터 자체적으로 연산한 태양광의 발전량 정보를 이용하여 축전지(120)의 충전 혹은 방전 명령을 수행하게 된다. In addition, the controller 300 detects the voltage and current of the output side 100 of the solar cell array 10 (220) so that the inverter 20 can generate the maximum power so that the power semiconductor switch of the inverter 20 ( 21 is pulse width control 230. The controller 300 performs power failure or single power failure of the power system 30 through the voltage detection 260 of the grid connection point 150 and the output voltage and output current detection 240 passing through the switch 80 of the inverter 20. Protection functions such as driving detection, voltage and current control of the inverter 20 are performed, and the voltage and current information (output voltage and output current detection 240 information passing through the switch 80 of the inverter 20). The amount of power generated by the solar inverter 20 is calculated. In addition, switching is made so that the output of the inverter 20 is input from the power system 30 as a power source of the emergency lighting load 61 from information such as a power failure signal detected from the voltage detection 260 of the grid connection point 150. It also has a function to control the switch 170 to. In addition, the controller 300 has a function of reading information on power consumption from the meter 50 in communication or pulse form (270). The charging or discharging command of the storage battery 120 is performed by using the power consumption information of the meter 50 and the amount of solar power generated by the output of the inverter 20.

또한, 제어기(300)는 표시 및 조작 장치(290)를 통하여 필요한 정보의 표시 및 조작을 할 수 있는 수단을 제공한다. 조작은 운전 모드(계통운전/단독운전)나 정전 시의 부하 개폐(예, 부하(61)가 개폐기(170)의 전력계통 또는 인버터(20) 출력을 받도록 전환)등을 활성화 혹은 비활성화하는 등 사용자가 원하는 모드로 운전할 수 있도록 설정이 가능하도록 되어 있다. 표시장치는 태양광발전량(인버터 출력 전력량), 계량기(50)의 전력사용량 정보, 부하들의 전력소비량, 축전지(120)의 충전상태(전력량) 및 각종 보호기능의 동작 상태 등을 표시해주며, 특히 역송되는 전력량이나 일정 시점을 기준으로 한 전력요금 등의 정보를 표시할 수 있다. In addition, the controller 300 provides a means for displaying and manipulating necessary information through the display and manipulation device 290. The user can activate or deactivate the operation mode (system operation / single operation) or load opening / closing during power failure (eg, switching the load 61 to receive the power system of the switch 170 or the output of the inverter 20). It is possible to set up to operate in the desired mode. The display device displays the amount of photovoltaic power generation (inverter output power), the power consumption information of the meter 50, the power consumption of the loads, the state of charge of the battery 120 (power amount), and the operation state of various protection functions. Information such as the amount of power to be used or the electric charge based on a certain point of time may be displayed.

또한, 향후 실시간요금제도가 정착될 경우 유무선 통신망(예, 이동 통신망, 유무선 인터넷 등) 등을 통하여 가입자의 컴퓨터, 이동 단말 등에 실시간 요금 관련 정보(예, 인버터 출력 전력량, 계량기의 전력사용량 정보, 부하들의 전력소비량, 축전지의 충전 전력량 등)를 전송할 수 있는 인터페이스(310)를 제공하고 있다. 이를 이용하여 태양광발전의 전력을 싼 시간대에는 축전지(120)에 저장하고 비싼 시간대에는 부하(60)에 공급 혹은 역송하게 함으로서 수용가가 최대의 이익을 얻을 수 있다. In addition, when the real-time rate system is established in the future, real-time rate related information (eg, inverter output power amount, power consumption information of the meter, load, etc.) to subscriber's computer and mobile terminal through wired / wireless communication network (eg, mobile communication network, wired / wireless internet, etc.). Power consumption, the amount of charging power of the battery, etc.) to provide an interface 310 that can be transmitted. By using this, the power of photovoltaic power generation is stored in the storage battery 120 at a cheap time, and at a high time, the customer can obtain maximum benefit by supplying or feeding back to the load 60.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 동작 설명을 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.

위와 같은 제어기(300)의 동작을 위해 실행되는 소프트웨어와 연동하여 신재생에너지시스템이 동작을 시작할 수 있으며(400), 먼저, 전력 계통(30)으로부터 부하(60)가 전력을 공급받을 때, 제어기(300)는 계량기(50)로부터 부하의 전력사용량, 태양광발전용 인버터(20)의 개폐기(80)의 출력을 유선 또는 무선 통신을 통해 읽어 들여서, 부하의 상태, 인버터(20)의 발전량, 인버터의 운전 상태 등을 판단할 수 있다(401). The renewable energy system may start operation in conjunction with software executed for the operation of the controller 300 as described above (400), first, when the load 60 is powered from the power system 30, the controller 300 reads the power consumption of the load from the meter 50, the output of the switch 80 of the photovoltaic inverter 20 through wired or wireless communication, the state of the load, the amount of power generated by the inverter 20, The operation state of the inverter may be determined (401).

태양광발전용 인버터(20)는 보호 알고리즘에 의해서 정전 혹은 단독운전 모드로 동작할 수 있으며, 인버터(20)의 출력 정보(예, 개폐기(80)의 출력 정보)가 전송되면 그 정보를 기초로 제어기(300)는 정전 여부를 판단할 수 있다(402). The photovoltaic inverter 20 may operate in a power failure or a single operation mode by a protection algorithm, and when output information of the inverter 20 (eg, output information of the switchgear 80) is transmitted, based on the information. The controller 300 may determine whether there is a power failure (402).

정전인 경우는 제어기(300)는 태양광발전용 인버터(20)의 정상 상태를 검사하게 되는데(403) 이때 태양광발전의 발전 여부와는 무관하게 인버터(20) 자체가 운전 중인지 여부 혹은 운전 가능한 상태인지 여부를 검사하는 것이다. 정상 운전 중 혹은 운전 가능한 상태인 경우에는 제어기(300)는 축전지(120)의 충전량이 정상인지 여부를 검사하게 된다(405). 여기서 인버터(20) 자체가 운전할 수 없는 상태(404)이거나 혹은 축전지(120)의 충전량이 일정 기준량 이상으로 충분하지 않는 경우라면(406), 제어기(300)는 정전 상태를 유지하고 개폐기(140, 170)를 이전 상태 대로 온(on)하고(140의 온은 조명부하(61)가 분전함(160)을 통해 전력계통(30)에서 전력을 받도록 스위치가 전환됨) 처음으로 돌아가게 된다(410). In the case of power failure, the controller 300 checks the normal state of the solar power inverter 20 (403). At this time, whether or not the inverter 20 itself is operating regardless of the generation of photovoltaic power generation or is operable. To check whether it is in a state. When the controller 300 is in normal operation or in an operable state, the controller 300 checks whether the charge amount of the battery 120 is normal (405). Here, if the inverter 20 itself is inoperable (404) or if the amount of charge of the battery 120 is not more than a predetermined reference amount (406), the controller 300 maintains the blackout state and the switch 140, 170 is turned on as the previous state (140 is turned on, the lighting load 61 is switched to receive power from the power system 30 through the distribution box 160) (410).

405 단계에서, 축전지(120)의 충전량이 충분한 경우에는 제어기(300)는 태양광발전용 인버터(20)의 내부 제어모드를 전압제어(정전압, 정주파수 제어)로 전환하고 개폐기(140, 170)를 오프(140의 오프는 조명부하(61)가 개폐기(80) 출력을 받도록 스위치가 전환됨)하여(407) 태양광발전용 인버터(20)는 축전지(120)의 충전량을 이용하여 조명부하(61)(콘센트, 동력 등 다른 부하 제외)에 전력을 공급하게 되며 나머지 부하들은 정전 상태를 유지하게 된다. 이 상태에서 전력계통(30)의 복전이 확인되면(409) 제어기(300)는 태양광발전용 인버터(20)가 전류제어로 모드를 전환하도록 하고 개폐기(140, 170)를 온하여 부하들이 정상적으로 상용전원(30)으로부터 전원을 공급받게 된다. 태양광발전용 인버터(20)는 일정 이상의 일사량이 있을 경우 내부 개폐기(80)를 온하여 정상적으로 동작하게 될 것이며 그렇지 않으면 오프되어 대기 상태를 유지하게 된다.In step 405, when the amount of charge of the storage battery 120 is sufficient, the controller 300 switches the internal control mode of the solar power inverter 20 to voltage control (constant voltage, constant frequency control), and the switches 140 and 170. Turn off 140 (the switch is switched so that the light load 61 receives the output of the switch 80) (407), the inverter 20 for solar photovoltaic load by using the charge amount of the storage battery 120 (61) ) (Except for other loads such as outlets, power, etc.), and the remaining loads remain in an outage state. In this state, when the restoration of the power system 30 is confirmed (409), the controller 300 causes the solar power inverter 20 to switch the mode to the current control and turns on the switches 140 and 170 so that the loads normally. Power is supplied from the commercial power supply 30. The solar power inverter 20 will operate normally by turning on the internal switch 80 when there is more than a predetermined amount of solar radiation, otherwise it is off to maintain the standby state.

정전 여부 검사(402)에서 정전이 아닌 경우에는 제어기(300)는 역송을 검사하게 된다(413). 역송의 의미는 태양광발전용 인버터(20)의 발전량이 부하(60)의 소비량보다 많은 전력을 생산하고 있다는 것을 의미하며, 계량기(50)의 사용전력량 정보가 정방향(+)이 아니라 역방향(-)이고, 이때에는 전력계통(30)의 전력이 계량기(50)를 통해 부하(60)로 공급되지 않으며 인버터(20)의 출력 전력이 부하(60)로 공급되고 계량기(50)를 통해 전력계통(30) 쪽으로 공급될 수 있다. 이와 같이 잉여 전력이 있는 경우 축전지(120)의 상태정보를 검사하여(414) 충전에 여유량이 있을 경우 즉, 충전상태가 낮을 경우 발전장치(10)로부터 잉여의 전력을 충전하게 된다(415). 충전량의 결정은 역송되는 전력량이 거의 0(누적발전량 0)이 되는 수준으로 결정할 수 있다. 충전량에 여유가 없는 경우 즉, 이미 충전이 되어 있는 경우(416)는 그대로 역송을 유지하게 되며 이때는 계량기(50)의 검침수단은 역회전을 하여 역송되는 전력량만큼 전력요금을 상계하게 될 것이다. If there is no power failure in the power failure check 402, the controller 300 checks the backfeed (413). The reverse transmission means that the power generation amount of the solar power inverter 20 generates more power than the consumption of the load 60, and the power consumption information of the meter 50 is not positive (+) but reverse (-). In this case, the power of the power system 30 is not supplied to the load 60 through the meter 50, and the output power of the inverter 20 is supplied to the load 60 and the power system through the meter 50. 30 can be supplied toward. When there is surplus power as described above, the state information of the storage battery 120 is inspected (414). When there is a surplus amount of charge, that is, when the state of charge is low, the surplus power is charged from the generator 10 (415). Determination of the charge amount can be determined at a level such that the amount of power returned is almost zero (cumulative generation amount 0). If there is no room in the charge amount, that is, if already charged (416) will maintain the back feed as it is, the meter reading means of the meter 50 will be reversed by the amount of power to be reversed to offset the power charge.

정전도 아니고 역송되지도 않는 경우(417)는, 태양광발전용 인버터(20)가 정지하거나 혹은 운전중이라도 발전량이 충분하지 않아 부하(60)의 소비량 보다 작은 경우이다. 이 경우에는 제어기(300)는 설정치 이상의 전력을 부하(60)가 소비하고 있는가를 판단하고(419), 이 경우에 전력 계통(30)의 높은 요금 시간대(예, 낮)인지 여부를 판단한다(420). 부하가 많이 인가되어 있고 높은 요금 시간대인 경우, 제어기(300)는 축전지(120)의 방전 여유량을 판단하여(422) 일정 기준 전력량 이상으로 충분한 경우, 제어기(300)는 전력변환장치(110)에 적절한 스위칭신호(210)를 인가함으로서 축전지(120)가 인버터(20)로 방전하여 부하(60)에 전력을 공급하거나 역송하도록 제어한다(424). 방전 운전을 통하여 상용전원의 전력계통(30)으로부터 구매하는 전력요금을 절감할 수 있게 함으로써 수용가가 최대의 이익을 얻을 수 있게 된다. 아주 경부하이거나 낮은 요금 시간대(예, 새벽) 혹은 방전 여유량이 낮은 경우에는 상용전원의 전력계통(30)으로부터 전력을 구매하여 사용하게 된다. In the case where neither the power failure nor the reverse feeding (417) is performed when the inverter 20 for photovoltaic generation stops or is in operation, the amount of power generation is not sufficient and thus is smaller than the consumption of the load 60. In this case, the controller 300 determines whether the load 60 is consuming power above the set value (419), and in this case, determines whether or not the high charge time period (eg, day) of the power system 30 (420). ). When the load is heavily applied and the charge period is high, the controller 300 determines the discharge margin of the storage battery 120 (422). When the controller 300 is more than a predetermined reference power amount, the controller 300 is connected to the power converter 110. By applying the appropriate switching signal 210, the battery 120 is controlled to discharge to the inverter 20 to supply or return power to the load 60 (424). The customer can obtain the maximum profit by enabling the electric power bill to be purchased from the power system 30 of the commercial power source through the discharge operation. When very light or low charge time (eg, dawn) or low discharge margin is to buy power from the power system 30 of the commercial power source.

이러한 소프트웨어와 연동한 제어기(300)의 흐름 제어를 통하여 태양광발전용 인버터(20)의 잉여 생산전력을 축전지(120)에 저장하기도 하고 부하(60)가 중부하 이상일 경우에는 방전을 통하여 요금을 절감할 수 있으며, 정전 시에는 축전지(120)에 저장된 에너지를 이용하여 비상용 조명부하(61)에 계속적으로 전력을 공급할 수 있게 된다. Through the flow control of the controller 300 in conjunction with such software, the surplus power generated by the solar power inverter 20 may be stored in the storage battery 120. When the load 60 is greater than or equal to the heavy load, the charge is discharged. It can be reduced, and in the event of a power failure, it is possible to continuously supply power to the emergency lighting load 61 by using the energy stored in the battery 120.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신재생에너지시스템의 다른 적용 사례를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining another application example of a renewable energy system according to an embodiment of the present invention.

도 5와 같이, 태양전지 어레이(10)와 축전지(120)가 설치된 가정에, 위에서 기술한 바와 같은 전력변환장치(110)와, 반도체스위치(21), 리액터(22), 커패시터(23), 개폐기(80), 승압용 변압기(90), 개폐기(140), 보조 개폐기(170), 제어기(300), 표시 및 조작 장치(290)가 포함된 가정용 태양광발전용 인버터(500)를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the home in which the solar cell array 10 and the storage battery 120 are installed, the power converter 110, the semiconductor switch 21, the reactor 22, the capacitor 23, A home solar power inverter 500 including a switch 80, a booster transformer 90, a switch 140, an auxiliary switch 170, a controller 300, and a display and manipulation device 290 may be configured. Can be.

이와 같이 가정용 인버터(500)의 내부에는 표시 및 조작장치(290)가 설치되며 이는 조작과 감시의 필요에 따라 본 시스템이 가설되는 주택의 실내에 설치될 수도 있다. 제어기(300)는 계량기(50)의 사용 전력량 정보 이외에도, 실시간 요금 관련 정보(예, 인버터 출력 전력량, 상기 복수 부하의 전력소비량, 또는 상기 축전지의 충전 전력량에 대한 정보 등)를 얻을 수 있다. 실시간요금제의 구성에 따라 별도로 구성될 실시간요금과련정보를 유무선 통신망을 통하여 사용자 단말로 전송하도록 인터페이스(310)를 구비할 수 있으며 이를 통하여 실시간으로 사용자 단말로 전달되는 요금 관련 정보를 사용자가 용이하게 확인할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라 사용자는 사용자 단말(화면)에서 복수 부하 중 중요하지 않은 일부 부하에 대한 전력 공급을 차단하도록 선택할 수 있으며, 이러한 응답을 수신하는 제어기(300)는 해당 부하로의 전력의 차단을 수행할 수도 있게 된다.In this way, the display and the operation device 290 is installed inside the home inverter 500, which may be installed in the interior of the house where the system is installed according to the needs of operation and monitoring. The controller 300 may obtain real-time fee related information (eg, inverter output power amount, power consumption amount of the plurality of loads, or information on charging power amount of the storage battery) in addition to the power amount information of the meter 50. Interface 310 may be provided to transmit the real-time rate-related information to be configured separately according to the configuration of the real-time rate plan to the user terminal through a wired or wireless communication network, through which the user can easily check the rate related information delivered to the user terminal in real time. You can do that. Accordingly, the user may select to cut off the power supply to some of the non-critical loads among the plurality of loads on the user terminal (screen), and the controller 300 receiving such a response may cut off power to the corresponding load. Will be.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

10 : 태양전지 어레이
20 : 태양광발전용 인버터
30 : 상용전원
50 : 계량기(전력량계)
60 : 부하
120 : 축전지
160 : 분전함
290 : 표시 및 조작장치
300 : 제어기
310 : 실시간요금정보 인터페이스10: solar cell array
20: solar inverter
30: commercial power
50: meter (power meter)
60 load
120: storage battery
160: distribution box
290: display and control device
300: controller
310: real-time billing information interface

Claims (6)

발전 장치와 전력 계통 사이에서 인버터를 활용하여 단독운전방지기능의 계통연계 기술기준을 만족하면서도 계통정전 시에 부하에 전력을 계속적으로 공급하기 위한 신재생에너지시스템의 동작 방법에 있어서,
전력 계통의 정전 발생시 오프되어 인버터 출력과 분전함의 연결을 차단시켜 단독운전방지를 위한 개폐기 이외에 보조 개폐기를 이용하여,
제어기의 제어에 따라, 계통 연계 시에는 상기 전력 계통으로부터의 전력 또는 상기 인버터 출력의 전력을 상기 보조 개폐기를 통해 복수 부하에 전력을 공급시키고, 전력 계통의 정전 발생시에는 상기 보조 개폐기의 스위치를 전환하고, 전류제어에서 전압제어로 절환된 모드에서 동작하도록 제어된 상기 인버터의 출력이 상기 복수 부하 중 특정 부하에만 전력을 공급하도록 제어하되,
상기 제어기의 제어에 따라, 상기 계통 연계 시에 상기 분전함의 계량기(상기 인버터의 출력 전력이 상기 복수 부하의 소비 전력량보다 커서 상기 전력계통으로 역송될 때 전력요금 부과를 상계하는 계량기임)의 사용전력량 정보에 따라 상기 발전장치로부터 잉여의 전력을 축전지에 충전하며, 상기 인버터 출력의 전력이 상기 전력 계통으로 역송되는 전력량을 0으로 제어하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지시스템의 동작 방법.In the operation method of the renewable energy system for continuously supplying power to the load during system power failure while satisfying the system linkage technical standard of the stand-alone operation prevention function by using an inverter between the power generation device and the power system,
In case of power outage of the power system, the inverter output is disconnected from the distribution box, and the auxiliary switch is used in addition to the switch to prevent single operation.
According to the control of the controller, the power from the power system or the power of the inverter output to the plurality of loads through the auxiliary switchgear when the grid is connected, and switches the switch of the auxiliary switchgear in case of power failure of the power system The output of the inverter controlled to operate in a mode switched from current control to voltage control is controlled to supply power only to a specific load of the plurality of loads,
According to the control of the controller, the amount of power used by the meter of the distribution box (when the output power of the inverter is greater than the amount of power consumed by the plurality of loads and is returned to the power system when the power is supplied to the power system) A method of operating a renewable energy system, characterized by charging surplus power from the power generation device to a storage battery according to information, and controlling the amount of power returned from the inverter output to the power system to zero. 제1항에 있어서, 상기 특정 부하는 비상용 조명인 것을 특징으로 하는 신재생에너지시스템의 동작 방법.The method of operating a renewable energy system according to claim 1, wherein the specific load is emergency lighting. 제1항에 있어서, 상기 발전 장치는 태양광을 이용하여 발전하는 장치인 것을 특징으로 하는 신재생에너지시스템의 동작 방법.The method of operating a renewable energy system according to claim 1, wherein the power generation device is a device that generates power using sunlight. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어기의 제어에 따라, 상기 인버터의 출력 전력이 상기 복수 부하의 전력 소비량보다 작은 경우, 또는
상기 전력 계통의 전력 요금이 상대적으로 높은 시간대인 경우, 또는
상기 축전지에 충전된 전력량이 일정 기준 전력량 이상인 경우에,
상기 축전지에 충전된 전력을 방전하여 상기 인버터가 상기 복수 부하에 전력을 공급하거나 상기 전력 계통으로 역송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지시스템의 동작 방법.The method of claim 1,
Under the control of the controller, when the output power of the inverter is smaller than the power consumption of the plurality of loads, or
When the electricity bill of the power system is relatively high, or
When the amount of power charged in the storage battery is more than a predetermined reference power amount,
And discharging the electric power charged in the storage battery to control the inverter to supply power to the plurality of loads or to send the power back to the electric power system. 제1항에 있어서,
유무선 통신망을 통하여 사용자 단말과 통신하는 인터페이스를 이용하여 상기 계량기의 사용 전력량, 상기 인버터 출력 전력량, 상기 복수 부하의 전력소비량, 또는 상기 축전지의 충전 전력량에 대한 정보를 실시간으로 상기 사용자 단말로 통보하고, 상기 사용자 단말에서 상기 복수 부하 중 일부에 대한 전력 차단 선택에 따라 상기 제어기는 해당 부하로의 전력의 차단을 수행하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지시스템의 동작 방법.The method of claim 1,
Notify the user terminal in real time of information about the power consumption of the meter, the inverter output power, the power consumption of the plurality of loads, or the charging power of the storage battery by using an interface communicating with the user terminal through a wired / wireless communication network. The controller according to the power cut selection for some of the plurality of loads in the user terminal, the operation method of the renewable energy system, characterized in that for performing the power cut off to the corresponding load.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104298120A (en) * 2014-10-24 2015-01-21 波瑞电气有限公司 Intelligent microgrid server
KR101517566B1 (en) * 2013-10-01 2015-05-06 동서대학교산학협력단 Hybrid electricity generator for emergency based on battery
KR20150054025A (en) * 2013-11-08 2015-05-20 한국에너지기술연구원 Independant electric power system, control device and plug socket device for displaying the state of supply and demand
KR101633754B1 (en) * 2016-01-11 2016-06-28 에디슨솔라이텍(주) Energy storage system with ups function
KR101705499B1 (en) * 2016-11-03 2017-02-09 이앤에이치(주) Power control system for Photovoltaic hybrid type ESS
WO2018056503A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-29 한국전력공사 System and method for switching line short-circuit fault section in inverter-based stand-alone microgrid
KR101889773B1 (en) * 2016-08-25 2018-09-20 엘지전자 주식회사 Photovoltaic module and photovoltaic system including the same
CN110445204A (en) * 2019-07-22 2019-11-12 中国铁道科学研究院集团有限公司 A kind of long-acting, continued power system based on renewable energy power generation
KR20200098923A (en) * 2019-02-13 2020-08-21 한국전력공사 Reactive power compensation device and method
KR20210048942A (en) 2019-10-24 2021-05-04 한국건설기술연구원 Power supply system for island area using auto transfer switch (ats), and method for the same
KR20210065660A (en) 2019-11-27 2021-06-04 한국전력공사 Distributed Power Prediction System and Method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005278297A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sharp Corp Inverter apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005278297A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sharp Corp Inverter apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517566B1 (en) * 2013-10-01 2015-05-06 동서대학교산학협력단 Hybrid electricity generator for emergency based on battery
KR20150054025A (en) * 2013-11-08 2015-05-20 한국에너지기술연구원 Independant electric power system, control device and plug socket device for displaying the state of supply and demand
CN104298120A (en) * 2014-10-24 2015-01-21 波瑞电气有限公司 Intelligent microgrid server
KR101633754B1 (en) * 2016-01-11 2016-06-28 에디슨솔라이텍(주) Energy storage system with ups function
KR101889773B1 (en) * 2016-08-25 2018-09-20 엘지전자 주식회사 Photovoltaic module and photovoltaic system including the same
WO2018056503A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-29 한국전력공사 System and method for switching line short-circuit fault section in inverter-based stand-alone microgrid
KR101705499B1 (en) * 2016-11-03 2017-02-09 이앤에이치(주) Power control system for Photovoltaic hybrid type ESS
KR20200098923A (en) * 2019-02-13 2020-08-21 한국전력공사 Reactive power compensation device and method
KR102218748B1 (en) * 2019-02-13 2021-02-23 한국전력공사 Operation method of reactive power compensation device
CN110445204A (en) * 2019-07-22 2019-11-12 中国铁道科学研究院集团有限公司 A kind of long-acting, continued power system based on renewable energy power generation
KR20210048942A (en) 2019-10-24 2021-05-04 한국건설기술연구원 Power supply system for island area using auto transfer switch (ats), and method for the same
KR20210065660A (en) 2019-11-27 2021-06-04 한국전력공사 Distributed Power Prediction System and Method

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