KR101277303B1 - Microgrid system - Google Patents

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KR101277303B1
KR101277303B1 KR1020120024462A KR20120024462A KR101277303B1 KR 101277303 B1 KR101277303 B1 KR 101277303B1 KR 1020120024462 A KR1020120024462 A KR 1020120024462A KR 20120024462 A KR20120024462 A KR 20120024462A KR 101277303 B1 KR101277303 B1 KR 101277303B1
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최진영
원동준
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A microgrid system is provided to perform stable system operation by controlling a cooperation of first and second energy control devices. CONSTITUTION: A first energy storage device(10) is operated in an output control mode. A second energy storage device(20) is operated in the output control mode. The second energy storage device is connected between the first energy storage device and a load(30). The first energy storage device comprises a battery energy storage system (BESS). The second energy storage device comprises a super-capacitor. [Reference numerals] (40) First filter; (50) Second filter

Description

마이크로그리드 시스템{MICROGRID SYSTEM}Microgrid System {MICROGRID SYSTEM}

본 발명은 마이크로그리드 시스템에 관한 것으로서, 계통과의 연결 유무에 따라 2개의 에너지저장장치의 협조 제어를 조절함으로써, 계통의 부담을 줄이면서 시스템의 신뢰도 및 안정성을 높일 수 있는 마이크로그리드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a microgrid system, and to a microgrid system that can increase the reliability and stability of the system while reducing the burden on the system by adjusting the cooperative control of the two energy storage devices according to the connection with the system. .

마이크로그리드(Microgrid)는 지·단락 사고, 대규모 발전기 탈락 등의 심각한 사고 발생 시나 계획적으로 주 계통으로부터 분리하여 마이크로그리드(Microgrid) 내부 분산전원만으로 부하에 지속적인 전력 공급을 유지할 수 있는 소규모 전력 시스템이다. 마이크로그리드는 분산전원, 에너지저장장치, 부하로 구성되어 있으며, 마이크로그리드 내부의 신재생에너지원은 출력 변동이 심하기 때문에 마이크로그리드의 운영에 있어서 안정적인 전력 공급 전략이 필요하다.Microgrid is a small power system that can be separated from the main system in the event of serious accidents such as ground and short-circuit accidents, large-scale generator dropouts, and can maintain continuous power supply to the load by using only microgrid distributed power supply. Microgrid is composed of distributed power supply, energy storage device and load. Since renewable energy sources inside the microgrid are highly variable in output, a stable power supply strategy is required to operate the microgrid.

분산전원의 제어 방법으로는 기존 화력 발전의 제어와 같은 원리로 주파수/전압 제어 모드(F/V control mode), 일정 출력 모드(Constant power mode), 드룹 제어 모드(Droop control mode)가 있다. As a control method of the distributed power source, there are a frequency / voltage control mode, a constant power mode, and a droop control mode in the same principle as the control of conventional thermal power generation.

주파수/전압 제어 모드는 설정된 주파수 및 전압을 일정하게 유지하며 출력을 제어하는 방법으로서, 계통 내 한 대의 분산전원이 운영될 경우 적합하며, 마이크로그리드 내부 부하의 총수요를 만족할 수 있는 능력을 보유하고 있어야 한다. 일정 출력 모드는 계통의 주파수 및 전압에 상관없이 마이크로그리드 에너지 관리 시스템(μ-EMS)에서 지령한 값으로 일정하게 출력을 제어하는 방법으로서, 마이크로그리드에서는 열병합 발전의 목적으로 쓰이는 마이크로가스터빈이나 연료전지가 주로 채택하는 제어 방법이다. 드룹 제어 모드는 주파수 변동 및 전압 변동에 대하여 유효전력 및 무효전력 값의 기울기를 주는 방식으로 기존 화력 발전의 조속기와 같은 원리로 제어하는 방법이다. The frequency / voltage control mode is a method of controlling the output while keeping the set frequency and voltage constant. It is suitable when a single distributed power supply is operated in the system, and has the ability to meet the total demand of the microgrid internal load. do. The constant output mode is a method of controlling the output to a value commanded by the microgrid energy management system (μ-EMS) regardless of the frequency and voltage of the system.In a microgrid, a microgas turbine or fuel used for cogeneration power generation is used. It is a control method that the battery mainly adopts. The droop control mode is a method of controlling the same principle as the governor of the existing thermal power generation by giving a slope of the active power and the reactive power value to the frequency variation and the voltage variation.

드룹 제어 모드는 두 대 이상의 제어 가능한 전원이 연계되어 있을 경우, 부하 변동에 대하여 드룹 기울기에 따라서 자동적으로 각 전원들의 부하 분담률을 정해줄 수 있어 ‘헌팅 현상(Hunting effect)‘을 방지하고 안정적인 분산전원 운영이 가능하다.In the droop control mode, when two or more controllable power supplies are connected, the load sharing ratio of each power supply can be automatically determined according to the droop slope for load fluctuations, thereby preventing the hunting effect and providing a stable distributed power supply. Operation is possible.

드룹 제어 모드는 제어 위치에 따라 조류 제어 모드(Feeder Flow Control mode)와 출력 제어 모드(Unit Power Control mode)로 나눌 수 있다. 조류 제어 모드는 주파수 변동 및 전압 변동에 대하여 분산전원 앞 단 선로의 조류를 제어하는 방법이며, 출력 제어 모드는 주파수 변동 및 전압 변동에 대하여 분산전원의 출력을 제어하는 방법이다. The droop control mode can be divided into a feeder flow control mode and a unit power control mode according to the control position. The tidal current control mode is a method of controlling the tidal current of the front line of the distributed power supply for the frequency variation and the voltage variation, and the output control mode is a method of controlling the output of the distributed power supply for the frequency variation and the voltage variation.

마이크로그리드 내부의 신재생에너지원과 능동적 부하는 변동이 심하고 예측 오차가 큰 특징을 가지고 있다. 또한, 계통과의 연계운영과 독립운전으로 변환 시 안정적인 운영 방안이 필요하다. 이러한 마이크로그리드의 특성을 고려하여 출원번호 제2007-0094311호(명칭: 다수의 분산전원 및 에너지 저장장치를 포함하는 마이크로그리드의 제어 방법)에 기재된 바와 같이, 주 계통과 마이크로그리드의 연계점에 다른 분산전원보다 출력 동특성이 빠르고 충전 및 방전이 가능한 에너지저장장치가 설치되었으며, 에너지저장장치는 드룹 제어를 통한 주파수 조정 및 전압 조정에 참여한다.Renewable energy sources and active loads inside the microgrid are highly variable and feature large prediction errors. In addition, a stable operation plan is needed when linking with the system and converting to independent operation. In consideration of the characteristics of such a microgrid, as described in Application No. 2007-0094311 (name: control method of a microgrid including a plurality of distributed power sources and energy storage devices), the connection between the main grid and the microgrid is different. An energy storage device with faster output dynamics and charging and discharging than a distributed power source is installed, and the energy storage device participates in frequency adjustment and voltage adjustment through droop control.

연계점에서의 조류 제어 모드는 독립운전으로 변경 시 드룹 계수에 의해 주파수가 변동하고, 별도의 주파수 회복 기능이 없으면 부하의 변동과 상관없이 변동된 주파수로 일정하게 유지할 수 있다. 이는 신재생에너지의 잦은 부하의 변동에 대해 주파수 변동을 최소로 하여 전력 품질을 향상할 수 있다. 하지만 계통연계 시 부하의 변동이 에너지저장장치의 최대 출력을 초과할 경우, 수급 균형을 담당하는 제어원의 부재에 대한 문제점이 있다. 또한, 연계점에서의 출력 제어 모드는 계통연계 시 에너지저장장치의 활용도가 적어지는 문제점이 있다.In case of tidal current control mode at linkage point, the frequency is changed by droop coefficient when changing to independent operation, and if there is no separate frequency recovery function, it can be kept constant at the changed frequency regardless of load variation. This can improve power quality by minimizing frequency fluctuations against frequent load fluctuations of renewable energy. However, if the load fluctuation exceeds the maximum output of the energy storage device in the grid connection, there is a problem in the absence of a control source responsible for supply and demand balance. In addition, the output control mode at the connection point has a problem that the utilization of the energy storage device when the grid connection is less.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 계통과의 연결 유무에 따라 2개의 에너지저장장치간의 협조 제어를 조절함으로써, 계통의 부담을 줄이면서 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 마이크로그리드 시스템을 제공한다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, by adjusting the cooperative control between the two energy storage devices in accordance with the presence or absence of the system, by reducing the burden of the system microgrid that can improve the reliability of the system Provide a system.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 마이크로그리드 시스템은, 계통과의 연계점에 연결되는 제1 에너지저장장치 및 상기 제1 에너지저장장치와 부하 사이에 연결되는 제2 에너지저장장치를 포함하되, 상기 제1 에너지저장장치 및 상기 제2 에너지저장장치는 조류의 주파수 및 전압의 변동에 대응하여 전력을 출력하는 출력 제어 모드로 운영될 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the microgrid system according to an aspect of the present application, is connected between the first energy storage device and the first energy storage device and the load connected to the connection point with the grid Including a second energy storage device, the first energy storage device and the second energy storage device may be operated in an output control mode for outputting power in response to changes in the frequency and voltage of the tidal current.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 계통과 연계 운전에서 독립 운전으로 변환되는 구간에서, 상기 제1 에너지저장장치는 상기 주파수 및 전압이 변동하는 경우 변동된 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용전압으로 회복시키는 주파수/전압 회복 제어를 수행할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, in the period in which the system and the linked operation is converted to the independent operation, the first energy storage device recovers the changed frequency and voltage to the commercial frequency and the commercial voltage when the frequency and voltage change. Frequency / voltage recovery control can be performed.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 에너지저장장치에 의해 상기 주파수 및 전압이 상기 상용주파수 및 상용전압이 되면, 상기 제2 에너지저장장치의 출력은 0이 될 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, when the frequency and the voltage become the commercial frequency and the commercial voltage by the first energy storage device, the output of the second energy storage device may be zero.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 에너지저장장치의 앞 단 선로에 연결되어 상기 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제1 조류 필터링값을 상기 제1 에너지저장장치로 출력하는 제1 필터를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a first filter connected to the front end line of the first energy storage device and outputting a first algae filtering value that filters the tidal flow change amount of the front end line to the first energy storage device is provided. It may further include.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 에너지저장장치는 상기 제1 필터로부터 입력되는 상기 조류 필터링값에 대응되는 전력을 출력할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the first energy storage device may output power corresponding to the tidal current filtering value input from the first filter.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 에너지저장장치의 앞 단 선로에 연결되어 상기 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제2 조류 필터링값을 상기 제2 에너지저장장치로 출력하는 제2 필터를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a second filter connected to the front end line of the second energy storage device and outputting a second algae filtering value that filters the tidal current change amount of the front end line to the second energy storage device It may further include.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 에너지저장장치는 상기 제2 필터로부터 입력되는 제2 조류 필터링값에 대응되는 전력을 출력할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the second energy storage device may output power corresponding to the second tidal current filtering value input from the second filter.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 에너지저장장치는 상기 제1 에너지저장장치보다 동특성이 빠른 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present application, the second energy storage device is characterized in that the dynamic characteristics are faster than the first energy storage device.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 에너지저장장치는 BESS(Battery Energy Storage System)이고, 상기 제2 에너지저장장치는 슈퍼 커패시터일 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present disclosure, the first energy storage device may be a battery energy storage system (BESS), and the second energy storage device may be a super capacitor.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원의 실시예에서는 조류의 변화량을 반영하여 제1 및 제2 에너지제어장치를 협조 제어함으로써, 신재생에너지의 잦은 출력 변동에 따른 계통의 부담을 줄일 수 있고, 에너지 관리 시스템(μ-EMS)의 통신 딜레이 동안 마이크로그리드 시스템을 안정되게 운영할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, in the embodiment of the present application by cooperatively controlling the first and second energy control device by reflecting the change amount of the tidal flow, it is possible to reduce the burden on the system due to frequent output fluctuations of renewable energy The microgrid system can be operated stably during the communication delay of the energy management system (μ-EMS).

또한, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 및 독립 운전 구간(scenario3)에서 제1 에너지저장장치가 주파수/전압 회복 제어를 수행함으로써, 제2 에너지저장장치의 가용시간 내에 주파수 및 전압이 상용주파수 및 상용전압으로 빠르게 회복될 수 있다.In addition, the frequency and voltage recovery control is performed by the first energy storage device in the section Scenario2 and the independent operation section Scenario3 converted from the grid connection to the independent operation, so that the frequency and voltage are increased within the available time of the second energy storage device. Can be quickly recovered to the commercial frequency and commercial voltage.

도 1은 본원의 실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 구성도이다.
도 2는 출력 제어 모드로 운영되는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 3은 출력 제어 모드로 운영되면서 주파수/전압 회복 제어를 수행하는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 4는 앞 단 선로에 연결되는 필터로부터 입력되는 조류 변화량을 참조하여 출력 제어 모드로 운영되는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 에너지저장장치의 국부제어기의 예시도이다.
도 6은 계통 연계 구간(scenario1) 에서 제1 및 제2 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 7은 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 에서 제1 및 제2 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 8은 독립 운전 구간(scenario3)에서 제1 및 제2 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1에서 제1 및 제2 필터가 없으면서 제1 에너지저장장치가 주파수/전압 회복 제어를 수행하지 않는 경우 마이크로그리드 시스템의 제어방법을 시뮬레이션한 결과이다.
도 10은 제1 에너지저장장치가 주파수/전압 회복 제어를 수행하는 경우 도 1의 마이크로그리드 시스템의 제어방법을 시뮬레이션한 결과이다.
1 is a block diagram of a microgrid system according to an embodiment of the present application.
2 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operated in an output control mode.
3 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operating in an output control mode and performing frequency / voltage recovery control.
4 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operated in an output control mode with reference to an amount of tidal current input from a filter connected to a preceding line.
5 is an exemplary diagram of a local controller of the energy storage device of FIG. 4.
FIG. 6 is a diagram illustrating droop characteristic curves of first and second energy storage devices in a system linkage section scenario1.
FIG. 7 is a diagram illustrating droop characteristic curves of the first and second energy storage devices in a section (scenario2) converted from the grid connection to the independent operation.
FIG. 8 is a diagram illustrating droop characteristic curves of the first and second energy storage devices in the independent operation section scenario3.
FIG. 9 illustrates a simulation result of a control method of a microgrid system when the first energy storage device does not perform frequency / voltage recovery control without the first and second filters in FIG. 1.
FIG. 10 illustrates a simulation result of a control method of the microgrid system of FIG. 1 when the first energy storage device performs frequency / voltage recovery control.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between .

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is located "on" another member, this includes not only when one member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. As used throughout this specification, the term "step to" or "step of" does not mean "step for."

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term “combination of these” included in the expression of the makushi form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the makushi form, wherein the constituents It means to include one or more selected from the group consisting of.

본원의 실시예에서는 마이크로그리드가 계통과 연결되어 운영되는 시기를 "계통 연계 구간(scenario1)"이라 하고, 마이크로그리드가 계통과의 연결에서 독립 운전으로 변환되는 시기를 "계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)"이라 하고, 마이크로그리드가 독립 운전하는 시기를 "독립 운전 구간(scenario3) "이라 한다. 보다 구체적으로, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)은 독립 운전 구간(scenario3)에 해당되나, 본원의 마이크로그리드 시스템은 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에 발명의 특징이 있으므로, 이를 보다 명확하게 설명하기 위해서 본원의 실시예에서는 독립 운전 구간을 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 및 독립 운전 구간(scenario3)으로 구분하여 설명한다.In the exemplary embodiment of the present invention, the time when the microgrid is connected to the grid and operated is referred to as "system linkage section (scenario1)", and the time when the microgrid is converted from the connection with the system to independent operation is converted from "system linkage to independent operation". "Scenario2", and the time when the microgrid independently operates is called "independent driving section (scenario3)". More specifically, the section (scenario2) converted to independent operation in the grid connection corresponds to the independent operation section (scenario3), but the microgrid system of the present invention is characterized in that the section (scenario2) converted to independent operation in the grid connection. Therefore, in order to explain this more clearly, embodiments of the present disclosure will be described by dividing the independent driving section into a section (scenario2) and an independent driving section (scenario3) converted from the grid connection to the independent operation.

도 1은 본원의 실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a microgrid system according to an embodiment of the present application.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로그리드 시스템(100)은 계통과 연계점(PCC, Point of Common Coupling)을 통해 연계되며, 마이크로그리드 시스템(100)은 계통과의 연계점(PCC)과 부하(PL)(30) 사이에 연결되는 적어도 2개의 에너지저장장치(10, 20)와, 제1 에너지저장장치(10)의 앞 단 선로에 연결되어 조류(PFL1)의 변화량을 필터링하는 제1 필터(40)와, 제2 에너지저장장치(20)의 앞 단 선로에 연결되어 조류(PFL2)의 변화량을 필터링하여 제2 에너지저장장치(20)로 출력하는 제2 필터(50)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the microgrid system 100 is connected through a point of common coupling (PCC) with a grid, and the microgrid system 100 is connected with a grid (PCC) and a load ( A first filter connected to at least two energy storage devices 10 and 20 connected between the PLs 30 and a front line of the first energy storage device 10 to filter the amount of change of the algae PFL1. 40 and a second filter 50 connected to the front line of the second energy storage device 20 to filter the amount of change of the tidal current PFL2 and output the filtered amount to the second energy storage device 20.

계통과 마이크로그리드 사이의 연계점(PCC)에는 계통이나 마이크로그리드에서 사고가 발생할 경우 둘 사이를 차단할 수 있는 스위치(STS, Static Transfer Switch)가 존재한다.At the connection point (PCC) between the grid and the microgrid, there is a switch (STS) that can cut off the accident in the event of a grid or microgrid.

에너지저장장치는 한정된 에너지 밀도를 가지고 있고, 빠른 출력 동특성과 SOC(State of Charge)에 따른 출력 특성, 자기 방전 특성을 가지고 있다. 일반적으로 안정적인 운영을 위해서 SOC의 범위가 100~20%를 만족하도록 에너지저장장치를 운영하고 있다. 본원의 실시예에서 제2 에너지저장장치(20)는 제1 에너지저장장치(10)보다 동특성이 빠른 특징이 있으며, 제1 에너지저장장치(10)는 BESS(Battery Energy Storage System)일 수 있고, 제2 에너지저장장치(20)는 슈퍼 커패시터(SC, Super Capacitor)일 수 있다.The energy storage device has a limited energy density, fast output dynamics, output characteristics according to state of charge (SOC), and self discharge characteristics. In general, the energy storage system is operated to satisfy 100 ~ 20% of SOC range for stable operation. In the embodiment of the present invention, the second energy storage device 20 is characterized by a faster dynamic characteristics than the first energy storage device 10, the first energy storage device 10 may be a battery energy storage system (BESS), The second energy storage device 20 may be a super capacitor (SC).

이러한 2개의 에너지저장장치(10, 20)는 시스템의 신뢰도 및 안정성을 향상시키기 위해서 상호 협조 제어한다.These two energy storage devices 10 and 20 cooperatively control each other to improve the reliability and stability of the system.

우선, 제1 에너지저장장치(10) 및 제2 에너지저장장치(20)는 전 구간(scenario1~scenario3)에 걸쳐 조류의 주파수 및 전압의 변동에 대응하여 출력을 제어하는 출력 제어 모드(Unit Power Control mode)로 운영되되, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 및 독립 운전 구간(scenario3)에서 제1 에너지저장장치(10)는 제2 에너지저장장치(20)의 가용 시간 내에 조류의 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용전압으로 회복시키는 주파수/전압 회복 제어를 수행한다.First, the first energy storage device 10 and the second energy storage device 20 is an output control mode (Unit Power Control) for controlling the output in response to the fluctuation of the frequency and voltage of the tidal flow over the entire section (scenario 1 ~ scenario 3) mode), the first energy storage device 10 is the frequency of the tidal current within the available time of the second energy storage device 20 in the section (scenario2) and the independent operation section (scenario3) converted from the grid connection to the independent operation And frequency / voltage recovery control for restoring the voltage to the commercial frequency and the commercial voltage.

다만, 제1 에너지저장장치(10)는 제1 필터(40)를 통해 조류 변화량이 입력되는 경우에는 조류 변화량에 기초하여 전력을 출력하는 출력 제어 모드로 운영되고, 제2 에너지저장장치(20)는 제2 필터(50)를 통해 조류 변화량이 입력되는 경우에는 조류 변화량에 기초하여 전력을 출력하는 출력 제어 모드로 운영된다.However, when the tidal current is input through the first filter 40, the first energy storage device 10 operates in an output control mode that outputs electric power based on the tidal current change amount, and the second energy storage device 20. When the flow rate of change of the tidal current is input through the second filter 50, the operation is performed in an output control mode for outputting power based on the flow rate of tidal flow.

본원의 실시예에 따른 제1 에너지저장장치 및 제2 에너지저장장치의 협조 제어를 설명하기에 앞서, 도 2내지 도 5을 참조하여 에너지저장장치의 운영 모드에 대해 기본 개념을 설명한다.Prior to describing the cooperative control of the first energy storage device and the second energy storage device according to an embodiment of the present application, a basic concept of the operation mode of the energy storage device will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 출력 제어 모드로 운영되는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이고, 드룹 계수는 수학식 1과 같다.FIG. 2 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operated in an output control mode, and a droop coefficient is represented by Equation 1. FIG.

Figure 112012019341858-pat00001
Figure 112012019341858-pat00001

여기서, f0는 주파수의 기준값이고, f는 주파수의 계측값이고, V0는 전압의 기준값이고, V는 전압의 측정값이고, P0는 유효전력의 기준값이고, P는 유효전력의 측정값이고, Q0는 무효전력의 기준값이고, Q는 무효전력의 측정값이고, Rf는 주파수의 드룹 계수이고, RV는 전압의 드룹 계수이고, Pmax는 유효전력의 최대값이고, Qmax는 무효전력의 최대값이고, fmax는 주파수의 최대값이고, fmin는 주파수의 최소값이고, Vmax는 전압의 최대값이고, Vmin는 전압의 최소값이다.Where f 0 is a reference value of frequency, f is a measurement value of frequency, V 0 is a reference value of voltage, V is a measurement value of voltage, P 0 is a reference value of active power, and P is a measurement value of active power Q 0 is the reference value of reactive power, Q is the measured value of reactive power, R f is the droop coefficient of frequency, R V is the droop coefficient of voltage, P max is the maximum value of active power, Q max Is the maximum value of reactive power, f max is the maximum value of frequency, f min is the minimum value of frequency, V max is the maximum value of voltage, and V min is the minimum value of voltage.

도 2에 도시된 바와 같이, 계통 연계 구간(scenario1)에서 주파수는 고정되어 있으므로 에너지저장장치의 출력(PESSO)은 0KW로 고정되며, 마이크로그리드 에너지 관리 시스템(μ-EMS, 도시하지 않음)의 지령에 따라 에너지저장장치의 출력(PESSO)을 변경할 수 있다. As shown in FIG. 2, since the frequency is fixed in the system linkage section (scenario1), the output P ESSO of the energy storage device is fixed at 0 KW and the microgrid energy management system (μ-EMS, not shown). According to the instruction, the output of the energy storage system (P ESSO ) can be changed.

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 및 독립 운전 구간(scenario3)에서 주파수가 A점에서 B점으로 변동하게 되면, 에너지저장장치의 출력(PESSO)은 A점에서 B점으로 변동하게 된다.When the frequency changes from point A to point B in the section (scenario2) and the independent operation section (scenario3) converted from the grid connection to the independent operation, the output of the energy storage device (P ESSO ) changes from the A point to the B point. do.

도 3은 출력 제어 모드로 운영되면서 주파수/전압 회복 제어를 수행하는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operating in an output control mode and performing frequency / voltage recovery control.

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2) 및 독립 운전 구간(scenario3)에서는 마이크로그리드의 주파수를 상용주파수로 회복시키기 위해서 주파수/전압 회복 제어 기능을 수행해야 한다. In the section (scenario2) and the independent operation section (scenario3) converted from the grid connection to the independent operation, the frequency / voltage recovery control function should be performed to restore the frequency of the microgrid to the commercial frequency.

도 3의 출력 제어 모드에서는 부하의 변동시 주파수가 fo에서 f′로 이동하면 에너지저장장치의 출력(PESSO)이 A점에서 B점으로 이동한다. 그러면, 주파수 회복 제어를 통해 드룹 곡선이 C로 옮겨지면서 에너지저장장치의 출력(PESSO)은 B점에서 C점으로 이동하고, 주파수가 다시 fo로 회복하면서 출력 참조값은 PESSO에서 P′ESSO로 변동한다.In the output control mode of FIG. 3, when the frequency of the load changes from fo to f ′, the output P ESSO of the energy storage device moves from point A to point B. Then, the droop curve is shifted to C through frequency recovery control, and the output of the energy storage device (P ESSO ) moves from point B to point C, and the frequency returns to f o, and the output reference value is P ESSO to P ′ ESSO. Fluctuates.

도 4는 앞 단 선로에 연결되는 필터로부터 입력되는 조류 변화량을 참조하여 출력 제어 모드로 운영되는 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 에너지저장장치의 국부제어기의 예시도이다.4 is a diagram illustrating a droop characteristic curve of an energy storage device operated in an output control mode with reference to a tidal flow change input from a filter connected to a front line, and FIG. 5 is an example of a local controller of the energy storage device of FIG. 4. It is also.

계통 연결 구간(scenario1)에서는 에너지저장장치의 효율성을 높이기 위해서 에너지 관리 시스템(μ-EMS)의 지령 및 주파수 변동과 상관없이 출력 참조값을 변경할 수 있는 제어기가 필요하다. 따라서, 에너지저장장치는 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링하는 필터(40, 50)로부터 조류 필터링값(ΔPft)을 입력 받아, 도 4에 도시된 바와 같이 드룹 곡선을 A에서 A′로 이동시켜 출력 참조값을 PESS0에서 P′ESS0로 변경할 수 있다. 즉, 필터(40, 50)를 이용하는 에너지저장장치는 조류의 빠른 출력 변동을 담당함으로써, 신재생에너지의 잦은 출력 변동에 따른 계통의 부담을 줄일 수 있다. In order to increase the efficiency of the energy storage system, the grid connection section (scenario1) requires a controller that can change the output reference value regardless of the energy management system (μ-EMS) command and frequency variation. Therefore, the energy storage device receives the algae filtering value ΔP ft from the filters 40 and 50 for filtering the algae change of the preceding line, and moves the droop curve from A to A 'as shown in FIG. 4. The output reference can be changed from P ESS0 to P ' ESS0 . That is, the energy storage device using the filter 40, 50 is responsible for the rapid output fluctuations of the tidal flow, it is possible to reduce the burden on the system due to the frequent output fluctuations of renewable energy.

이러한 에너지저장장치의 국부제어기는 도 5와 같이 앞 단 선로의 조류(PFL)의 필터링값에 대한 제어를 추가한 제어기일 수 있다. 도 5의 국부발전기를 이용한 에너지저장장치는 에너지 관리 시스템(μ-EMS)이 아닌 필터(40, 50)를 이용하여 출력 변동을 제어함으로써, 에너지 관리 시스템(μ-EMS)의 통신 딜레이 동안 마이크로그리드 시스템의 안정된 운영이 가능하다.The local controller of the energy storage device may be a controller in which the control value of the filtering value of the tidal current PFL of the front line is added as shown in FIG. 5. The energy storage device using the local generator of FIG. 5 controls the output fluctuation by using the filters 40 and 50 rather than the energy management system (μ-EMS), thereby reducing the microgrid during the communication delay of the energy management system (μ-EMS). Stable operation of the system is possible.

상기한 에너지저장장치의 운영 모드에 대한 기본 개념을 토대로 도 6 내지 도 8을 참조하여 본원의 실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 제어방법을 설명한다. A control method of the microgrid system according to the exemplary embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 6 to 8 based on the basic concept of the operation mode of the energy storage device.

도 6내지 도 8은 각각 계통 연계 구간(scenario1), 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2), 독립 운전 구간(scenario3)에서 제1 및 제2 에너지저장장치의 드룹 특성 곡선을 나타내는 도면이다.6 to 8 are diagrams illustrating the droop characteristic curves of the first and second energy storage devices in the system linking section (scenario1), the section (scenario2) converted to independent operation in the grid connection, and the independent operation section (scenario3), respectively. .

본원의 실시예에서 기본적으로 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)는 출력 제어 모드로 운영되며, 제1 및 제2 필터(10, 20)를 통해 입력되는 조류 필터링값에 따라 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 출력은 변경될 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the first and second energy storage devices 10 and 20 are basically operated in the output control mode, and according to the tidal stream filtering value input through the first and second filters 10 and 20, And outputs of the second energy storage devices 10 and 20 may be changed.

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서, 제1 에너지저장장치(10)는 조류의 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용전압으로 회복시키는 주파수/전압 회복 제어를 수행한다.In a section (scenario2) converted from the grid connection to independent operation, the first energy storage device 10 performs frequency / voltage recovery control for restoring the frequency and voltage of the tidal current to the commercial frequency and the commercial voltage.

도 6에 도시된 바와 같이, 계통 연계 구간(scenario1)에서는 주파수 변동이 없기 때문에 부하(30)의 변동에 대하여 계통이 담당한다. 제1 에너지저장장치(10)의 앞 단 조류의 드룹 특성 곡선은 부하의 변동값(ΔPL)에 따라 좌우로 이동하고, 이러한 부하의 변동값은 계통이 담당한다. 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 드룹 특성 곡선에는 변화가 없으므로, 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)는 설정된 초기값을 출력한다.As shown in FIG. 6, since there is no frequency fluctuation in the system linkage section scenario1, the system is responsible for the fluctuation of the load 30. The droop characteristic curve of the front tidal current of the first energy storage device 10 moves left and right according to the load variation value ΔP L , and the system is responsible for the variation value of the load. Since the droop characteristic curves of the first and second energy storage devices 10 and 20 are not changed, the first and second energy storage devices 10 and 20 output the set initial values.

도 7에 도시된 바와 같이, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서는 제1 에너지저장장치(10)의 앞 단의 조류가 사라짐에 따라 주파수가 fo에서 f′로 변동한다. 이때 주파수 변동값은 Δf와 같이 표현될 수 있다.As shown in FIG. 7, the frequency varies from f o to f ′ as the tidal current of the first stage of the first energy storage device 10 disappears in the section 2 converted from the grid connection to independent operation. In this case, the frequency variation value may be expressed as Δf.

주파수 변동값에 따라 제1 에너지저장장치(10)의 출력은 PBESSO(A점)에서 PBESS1(B점)로 변동하고, 제2 에너지저장장치(20)의 출력은 PSCO(C점)에서 PSC1(D점)으로 변동하여 평형점을 이룬다. 여기서, 제1 에너지저장장치(10)의 변동된 출력 PBESS1은 PFL0*Rf _ SC/(Rf _ BESS+Rf _ SC)로 표현될 수 있으며, 제2 에너지저장장치(20)의 변동된 출력 PSC1은 PFL0*Rf _ BESS/(Rf _ BESS+Rf _ SC)로 표현될 수 있다.The output of the first energy storage device 10, output P BESSO (A point) changes in a P BESS1 (B point) and the second energy storage device 20 according to the frequency variation value P SCO (C point) Change to P SC1 (point D) to achieve equilibrium point. Here, the fluctuating output P BESS1 of the first energy storage device 10 may be expressed as P FL0 * R f _ SC / (R f _ BESS + R f _ SC ), and the second energy storage device 20 The fluctuating output P SC1 can be expressed as P FL0 * R f _ BESS / (R f _ BESS + R f _ SC ).

또한, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서 제1 에너지저장장치(10)는 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용전압으로 회복시키는 주파수/전압 회복 제어를 수행한다. 제1 에너지저장장치(10)가 주파수/전압 회복 제어를 수행하여 주파수가 상용주파수로 회복되면, 주파수 변동값이 0이 되어 제2 에너지저장장치(20)의 출력 전력은 0kW가 될 수 있다. 이때, 제2 에너지저장장치(20)의 출력 전력은 0외에 에너지 관리 시스템(μ-EMS)에서 지령하는 값일 수도 있다.In addition, the first energy storage device 10 performs frequency / voltage recovery control to recover the frequency and the voltage to the commercial frequency and the commercial voltage in the section (scenario2) converted from the grid connection to the independent operation. When the first energy storage device 10 performs frequency / voltage recovery control and the frequency returns to the commercial frequency, the frequency variation value becomes 0, and the output power of the second energy storage device 20 may be 0 kW. In this case, the output power of the second energy storage device 20 may be a value commanded by the energy management system μ-EMS in addition to zero.

이로 인해, 본원의 실시예에서는 제2 에너지저장장치(20)의 가용시간 내에 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용전압으로 회복시킬 수 있다.For this reason, in the exemplary embodiment of the present application, the frequency and the voltage may be restored to the commercial frequency and the commercial voltage within the available time of the second energy storage device 20.

도 8에 도시된 바와 같이, 독립 운전 구간(scenario3)에서는 제1 에너지저장장치(10)는 부하(30)의 변동에 따라 출력전력을 변동시키는 출력 제어 모드로 운영된다.As shown in FIG. 8, in the independent operation section scenario3, the first energy storage device 10 operates in an output control mode in which the output power is changed according to the change of the load 30.

상기한 도 6 및 도 8의 전 구간에 걸쳐, 제1 필터(40)는 제1 에너지저장장치(10)의 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제1 조류 필터링값을 제1 에너지저장장치(10)로 입력하고, 제1 에너지저장장치(10)는 제1 조류 필터링값에 대응되는 전력을 빠르게 충전 또는 방전한다. 제2 필터(50)는 제2 에너지저장장치(20)의 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제2 조류 필터링값을 제2 에너지저장장치(20)로 입력하고, 제2 에너지저장장치(20)는 제2 조류 필터링값에 대응되는 전력을 빠르게 충전 또는 방전한다. 6 and 8, the first filter 40 may include a first tidal stream filtering value for filtering tidal currents in a front line of the first energy storage unit 10. 10), the first energy storage device 10 quickly charges or discharges power corresponding to the first tidal stream filtering value. The second filter 50 inputs the second tidal stream filtering value, which filters the tidal flow change amount of the front line of the second energy storage unit 20, to the second energy storage unit 20, and the second energy storage unit 20. ) Rapidly charges or discharges power corresponding to the second tidal current filtering value.

이로 인해, 본원의 실시예에서는 계통 연계 구간(scenario1)에서 신재생에너지의 잦은 출력 변동에 따른 계통의 부담을 줄일 수 있고, 에너지 관리 시스템(μ-EMS)의 통신 딜레이 동안 마이크로그리드 시스템을 안정되게 운영할 수 있다.As a result, in the embodiment of the present application, it is possible to reduce the burden on the system due to frequent output fluctuations of the renewable energy in the system linkage section (scenario1), and to stabilize the microgrid system during the communication delay of the energy management system (μ-EMS). Can operate.

상기에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 본원의 실시예에 따른 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 협조 제어 운영 방법을 설명하였으며, 상기한 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 협조 제어 시 주파수 변동값, 부하 변동값, 조류 변화량을 수식화하면 하기 표 1과 같이 정리할 수 있다.In the above, the cooperative control operation method of the first and second energy storage devices 10 and 20 according to the embodiment of the present application described with reference to FIGS. 6 to 8 has been described, and the first and second energy storage devices ( In the cooperative control of 10, 20), the frequency fluctuation value, the load fluctuation value, and the flow change amount can be formulated as shown in Table 1 below.


ΔPDG ΔP DG 조류
변화량
(ΔPFL)
Birds
Change
(ΔP FL )
부하
변동값
(ΔPL)
Load
Change
(ΔP L )
주파수
변동값 (Δf)
frequency
Change value (Δf)
제1 에너지저장장치
(BESS)
Primary energy storage device
(BESS)
제2 에너지저장장치
(SC)
Second energy storage device
(SC)
출력 제어 모드
(UPC)
Output control mode
(UPC)
출력 제어 모드
(UPC)
Output control mode
(UPC)
Scenario 1Scenario 1 00 00 ΔPL ΔP L ΔPL ΔP L 00 Scenario 2Scenario 2

Figure 112012019341858-pat00002
Figure 112012019341858-pat00002
Figure 112012019341858-pat00003
Figure 112012019341858-pat00003

-ΔPFL0

-ΔP FL0

0

0

Δf

Δf
Scenario 3Scenario 3
Figure 112012019341858-pat00004
Figure 112012019341858-pat00004
Figure 112012019341858-pat00005
Figure 112012019341858-pat00005

0

0

ΔPL

ΔP L

Δf

Δf

이와 같이, 본원의 실시예에서는 조류의 변화량를 반영하여 제1 및 제2 에너지제어장치를 협조 제어함으로써, 신재생에너지의 잦은 출력 변동에 따른 계통의 부담을 줄일 수 있고, 에너지 관리 시스템(μ-EMS)의 통신 딜레이 동안 마이크로그리드 시스템을 안정되게 운영할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present application, by cooperatively controlling the first and second energy control devices by reflecting the change amount of the tidal current, the burden on the system due to frequent output fluctuations of renewable energy can be reduced, and the energy management system (μ-EMS) The microgrid system can be operated stably during the communication delay of.

또한, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서 제1 에너지저장장치가 주파수/전압 회복 제어를 수행함으로써, 제2 에너지저장장치의 가용시간 내에 주파수 및 전압이 상용주파수 및 상용전압으로 빠르게 회복될 수 있다.In addition, since the first energy storage device performs the frequency / voltage recovery control in the section (scenario2) converted from the grid connection to the independent operation, the frequency and the voltage are rapidly changed to the commercial frequency and the commercial voltage within the available time of the second energy storage device. Can be recovered.

아래에서는 상기한 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 협조 제어 방법을 전력계통 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 시뮬레이션한 결과를 설명하도록 한다. 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 협조 제어 방법은 본원의 실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 제어방법이므로, 아래에서는 에너지저장장치간의 협조 제어 방법에 대해 마이크로그리드 시스템의 제어방법이라 한다.Hereinafter, a result of the simulation of the cooperative control method of the first and second energy storage devices 10 and 20 using the PSCAD / EMTDC program, which is a power system analysis program, will be described. Since the cooperative control method of the first and second energy storage devices 10 and 20 is a control method of the microgrid system according to an exemplary embodiment of the present application, the cooperative control method between the energy storage devices is referred to as a control method of the microgrid system. do.

도 9는 도 1에서 제1 및 제2 필터가 없으면서 제1 에너지저장장치(10)가 주파수/전압 회복 제어를 수행하지 않는 경우 마이크로그리드 시스템의 제어방법을 시뮬레이션한 결과이다.FIG. 9 illustrates a simulation result of a control method of the microgrid system when the first energy storage device 10 does not perform the frequency / voltage recovery control without the first and second filters in FIG. 1.

시뮬레이션 결과에 앞서, 모의 조건은 다음과 같다.Prior to the simulation results, the simulation conditions are as follows.

- 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 정격 출력(최대 출력): 50kWRated power (maximum output) of the first and second energy storage devices 10, 20: 50 kW

- 분산전원의 정격 출력(PDG0): 0kW -Rated output of distributed power supply (P DG0 ): 0kW

- 제1 에너지저장장치(10)의 드룹 계수(Rf _ BESS): 0.01-Droop coefficient (R f _ BESS ) of the first energy storage device 10: 0.01

- 제2 에너지저장장치(20)의 드룹 계수(Rf - SC): 0.015Droop coefficient (R f - SC ) of the second energy storage device 20: 0.015

도 9에 도시된 바와 같이, 0~3초는 계통 연계 구간(scenario1)이고, 3~4초는 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)이고, 4~6초는 독립 운전 구간(scenario3)이다.As shown in FIG. 9, 0 to 3 seconds is a system linkage section (scenario1), 3 to 4 seconds is a section (scenario2) which is converted to independent operation in a grid connection, and 4 to 6 seconds is an independent operation section (scenario3). )to be.

우선, 계통 연계 구간(scenario1)에서는 주파수 변동이 없기 때문에 계통(P_Grid)이 부하의 변동을 담당한다.First, since there is no frequency fluctuation in the grid linkage section scenario1, the grid P_Grid is responsible for the load fluctuation.

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서는 제1 에너지저장장치(10)의 앞 단 조류(0.6pu)가 사라지고, 드룹 계수에 의한 주파수 변동값은 0.01*0.36=0.015*0.24=0.36%이므로, 주파수는 59.78Hz에서 평형점을 이룬다.In the section (scenario2) converted from the grid connection to independent operation, the front tidal current (0.6pu) of the first energy storage device 10 disappears, and the frequency variation value by the droop coefficient is 0.01 * 0.36 = 0.015 * 0.24 = 0.36% The frequency is at equilibrium at 59.78 Hz.

제1 에너지저장장치(10)는 드룹 제어에 의해 0.6*0.015/(0.01+0.015)=0.36pu(18kW)로 출력이 변동하고, 제2 에너지저장장치(20)는 드룹 제어에 의해 0.6*0.01/(0.01+0.015)=0.24pu(12kW)로 출력이 변동한다. The output of the first energy storage device 10 is 0.6 * 0.015 / (0.01 + 0.015) = 0.36pu (18kW) by the droop control, and the second energy storage device 20 is 0.6 * 0.01 by the droop control. The output fluctuates as /(0.01+0.015)=0.24pu(12kW).

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서 제1 에너지저장장치(10)가 주파수/전압 회복 제어를 수행하지 않으므로, 독립 운전 구간(scenario3)에서 제2 에너지저장장치(20)의 출력은 감소하지 않고, 부하의 부하량에 따라 제1 에너지저장장치(10)와 협조하여 출력을 변동한다.Since the first energy storage device 10 does not perform the frequency / voltage recovery control in the section (scenario2) converted from the grid connection to the independent operation, the output of the second energy storage device (20) in the independent operation section (scenario3) The output is varied in cooperation with the first energy storage device 10 according to the load of the load without decreasing.

도 10은 제1 에너지저장장치(10)가 주파수/전압 회복 제어를 수행하는 경우 도 1의 마이크로그리드 시스템의 제어방법을 시뮬레이션한 결과이다.FIG. 10 illustrates a simulation result of a control method of the microgrid system of FIG. 1 when the first energy storage device 10 performs frequency / voltage recovery control.

시뮬레이션 결과에 앞서, 모의 조건은 다음과 같다.Prior to the simulation results, the simulation conditions are as follows.

- 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)의 정격 출력(최대 출력): 50kWRated power (maximum output) of the first and second energy storage devices 10, 20: 50 kW

- 분산전원의 정격 출력(PDG0): 0kW -Rated output of distributed power supply (P DG0 ): 0kW

- 제1 에너지저장장치(10)의 드룹 계수(Rf _ BESS): 0.01-Droop coefficient (R f _ BESS ) of the first energy storage device 10: 0.01

- 제2 에너지저장장치(20)의 드룹 계수(Rf - SC): 0.015Droop coefficient (R f - SC ) of the second energy storage device 20: 0.015

- 제1 필터(40)의 게인(gain): 1Gain of the first filter 40: 1

- characteristic frequency(wc): 6Hzcharacteristic frequency (w c ): 6Hz

- damping ratio: 3.2damping ratio: 3.2

- 제2 필터(50)의 게인(gain): 1Gain of the second filter 50: 1

- characteristic frequency(wc): 60Hzcharacteristic frequency (w c ): 60 Hz

- damping ratio: 3.2damping ratio: 3.2

도 13에 도시된 바와 같이, 0~3초는 계통 연계 구간(scenario1)이고, 3~4초는 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)이고, 4~6초는 독립 운전 구간(scenario3)이다.As shown in FIG. 13, 0 to 3 seconds is a system linkage section (scenario1), 3 to 4 seconds is a section (scenario2) which is converted to independent operation in a grid connection, and 4 to 6 seconds is an independent operation section (scenario3). )to be.

우선, 계통 연계 구간(scenario1)에서는 주파수 변동이 없기 때문에 계통(P_Grid)이 부하의 변동(P_Load)을 담당한다. 그리고, 제1 및 제2 에너지저장장치(10, 20)는 제1 및 제2 필터(40, 50)를 통해 입력되는 제1 및 제2 조류 필터링값에 따라 부하의 변동에 따른 조류 변화량을 담당함으로써, 계통의 변동을 저감시킨다.First, since there is no frequency variation in the grid linkage section scenario1, the grid P_Grid is responsible for the load P_Load. In addition, the first and second energy storage devices 10 and 20 are in charge of the amount of change of the algae according to the load variation according to the first and second algae filtering values input through the first and second filters 40 and 50. This reduces the fluctuation of the system.

계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)의 전반부에서는 제2 에너지저장장치(20)의 출력은 도 9의 출력보다 증가하면서 주파수는 도 9의 59.78Hz보다 아래로 떨어질 수 있다. In the first half of the section (scenario2) converted from the grid connection to the independent operation, the output of the second energy storage device 20 is increased than the output of FIG. 9 while the frequency may drop below 59.78 Hz of FIG.

그러나, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)에서는 제1 에너지저장장치(10)가 주파수/전압 회복 제어를 수행함에 따라 주파수 및 전압이 상용주파수 및 상용전압으로 빠르게 회복될 수 있다.However, in a section (scenario2) that is converted to independent operation in the grid connection, as the first energy storage device 10 performs frequency / voltage recovery control, the frequency and voltage may be quickly restored to the commercial frequency and the commercial voltage.

따라서, 계통연계에서 독립운전으로 변환되는 구간(scenario2)의 후반부에서는 제2 에너지저장장치(20)의 출력이 떨어지면서 0kW이 된다.Therefore, in the second half of the section (scenario2) that is converted to independent operation in the grid connection, the output of the second energy storage device 20 drops to 0 kW.

독립 운전 구간(scenario3)에서 주파수 및 전압이 상용주파수 및 상용전압으로 회복됨에 따라 제1 에너지저장장치(10)가 부하(30)의 부하량을 담당한다.As the frequency and voltage are restored to the commercial frequency and the commercial voltage in the independent operation section (scenario3), the first energy storage device 10 is responsible for the load of the load 30.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

10: 제1 에너지저장장치
20: 제2 에너지저장장치
30: 부하
40: 제1 필터
50: 제2 필터
10: first energy storage device
20: second energy storage device
30: load
40: first filter
50: second filter

Claims (9)

마이크로그리드 시스템에 있어서,
계통과의 연계점에 연결되는 제1 에너지저장장치 및 상기 제1 에너지저장장치와 부하 사이에 연결되는 제2 에너지저장장치를 포함하되,
상기 제1 에너지저장장치 및 상기 제2 에너지저장장치는 조류의 주파수 및 전압의 변동에 대응하여 전력을 출력하는 출력 제어 모드로 운영되고,
상기 계통과 연계 운전에서 독립 운전으로 변환되는 구간에서, 상기 제 1 에너지저장장치는 상기 주파수 및 전압이 변동하는 경우 변동된 주파수 및 전압을 상용주파수 및 상용 전압으로 회복시키는 주파수/전압 회복 제어를 수행하고, 상기 제1 에너지저장장치에 의해 상기 주파수 및 전압이 상기 상용주파수 및 상용전압으로 회복되면 상기 제2 에너지저장장치의 출력은 기설정된 값으로 감소되며,
상기 제1 에너지저장장치는 BESS(Battery Energy Storage System)이고, 상기 제2 에너지저장장치는 슈퍼 커패시터이되, 상기 제2 에너지저장장치는 상기 제1 에너지저장장치보다 동특성이 빠른 것인 마이크로그리드 시스템.
In a microgrid system,
A first energy storage device connected to the link point with the grid and a second energy storage device connected between the first energy storage device and the load,
The first energy storage device and the second energy storage device are operated in an output control mode for outputting power in response to fluctuations in the frequency and voltage of the tidal current,
In a period in which the system and the link operation are converted to the independent operation, the first energy storage device performs frequency / voltage recovery control to recover the changed frequency and voltage to the commercial frequency and the commercial voltage when the frequency and voltage change. When the frequency and voltage are restored to the commercial frequency and commercial voltage by the first energy storage device, the output of the second energy storage device is reduced to a predetermined value.
The first energy storage device is a BESS (Battery Energy Storage System), the second energy storage device is a supercapacitor, the second energy storage device is a microgrid system having a faster dynamic characteristics than the first energy storage device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 에너지저장장치에 의해 상기 주파수 및 전압이 상기 상용주파수 및 상용전압이 되면, 상기 제2 에너지저장장치의 출력은 0이 되는 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
And the output of the second energy storage device becomes zero when the frequency and voltage become the commercial frequency and the commercial voltage by the first energy storage device.
제1항에 있어서,
상기 제1 에너지저장장치의 앞 단 선로에 연결되어 상기 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제1 조류 필터링값을 상기 제1 에너지저장장치로 출력하는 제1 필터를 더 포함하는 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
And a first filter connected to the front end line of the first energy storage device and outputting a first tidal current filtering value filtering the amount of tidal current change of the front end line to the first energy storage device.
제4항에 있어서,
상기 제1 에너지저장장치는 상기 제1 필터로부터 입력되는 상기 조류 필터링값에 대응되는 전력을 출력하는 마이크로그리드 시스템.
5. The method of claim 4,
And the first energy storage device outputs power corresponding to the tidal current filter value input from the first filter.
제1항에 있어서,
상기 제2 에너지저장장치의 앞 단 선로에 연결되어 상기 앞 단 선로의 조류 변화량을 필터링한 제2 조류 필터링값을 상기 제2 에너지저장장치로 출력하는 제2 필터를 더 포함하는 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
And a second filter connected to the front end line of the second energy storage device and outputting a second tidal flow filtering value filtering the amount of tidal current change of the front end line to the second energy storage device.
제6항에 있어서,
상기 제2 에너지저장장치는 상기 제2 필터로부터 입력되는 제2 조류 필터링값에 대응되는 전력을 출력하는 마이크로그리드 시스템.
The method according to claim 6,
And the second energy storage device outputs power corresponding to a second tidal current filter value input from the second filter.
삭제delete 삭제delete
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