KR101297082B1 - Integrated power control device and control method for wind power plant control system - Google Patents
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Abstract
풍력발전 단지의 출력제어 시스템을 위한 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은, (a) 상기 풍력발전 단지의 출력제어 시스템에 포함된 단지 통합 출력제어 장치가 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력변동을 감지하는 단계와, (b) 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템에 포함된 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전을 제어하여 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 전력을 1차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 포함한다.An integrated output control method of a wind farm for an output control system of a wind farm includes: (a) a complex integrated output control device included in the output control system of the wind farm is included in the wind farm and connected to a power system; Detecting output fluctuations of the wind generators; and (b) the integrated output control device merely controls charging or discharging of the energy storage device included in the output control system to correspond to the detected output fluctuations of the wind generators. Controlling to compensate primarily.
Description
본 발명은 대규모 풍력 발전단지의 출력을 제어하기 위한 통합 출력제어 장치(power control unit)와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 급격한 출력 변동 상황에서 발전기의 출력을 보상하는 수단을 제공하는 장기 및 단기 에너지 저장장치와, 스카다(SCADA, Supervisory Computing And Data Acquisition) 시스템에 의해 제어되는 개별 풍력 발전기, 디젤 발전기, 및 덤프 부하와, 전체 시스템을 관리 제어하는 단지 통합 출력제어 장치를 포함하는 풍력 발전단지의 출력제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated power control unit (power control unit) for controlling the output of a large-scale wind farm and its control method, and more particularly, to provide a means for compensating the output of the generator in the event of sudden power fluctuations It includes long and short term energy storage, individual wind generators, diesel generators, and dump loads controlled by Supervisory Computing And Data Acquisition (SCADA) systems, and only integrated output controls to manage and control the entire system. The present invention relates to an output control system of a wind farm.
지구 온난화를 방지를 위한 CO2 저감에 있어서 필수적 발전 수단인 신재생 에너지 전원 중에서 풍력 발전은 가장 빠른 속도로 보급이 이루어지고 있는 에너지 시스템이다. 그러나 본질적으로 풍력 발전이나 태양광 발전 등 신재생에너지 전원은 그 발전의 근본을 자연 환경에 의존하므로 에너지 생산량이 환경에 따라서 급변하는 문제가 있다. 이러한 간헐성은 발전 출력의 급격한 변동을 가져오며 그 결과로서 전력 계통의 안정성을 떨어뜨리는 결과를 초래한다. 최근 신재생 발전원이 대규모로 전력 계통에 유입되기 시작하면서 전체 투입 용량이 작을 때는 드러나지 않았던 전력 품질의 문제와 계통 안정도의 문제가 현실화되기 시작하면서 전력계통을 안정적으로 운영하기 위한 계통 연계 규정을 입법하거나 기존 규정을 수정하여 신재생 전원의 대규모 계통 투입의 문제를 해결하려 하고 있다. 신재생 발전단지의 입장에서는 이러한 문제점을 극복하기 위한 고전적인 방법으로 대용량 기기를 단독 설치하는 대신 작은 용량의 기기를 다수 설치하거나, 발전 설비를 넓은 영역에 걸쳐서 분산 배치하는 방법 등이 적용되고 있었으며 최근에는 별도의 품질보상을 위한 기기를 설치하거나 최신의 제어 기법을 도입함으로써 해당 문제를 극복하도록 노력하는 추세이다. 본 발명의 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법에 관련되고 상기 풍력발전의 간헐성을 완화시키는 풍력발전단지 제어방법의 일례가, 대한민국 등록특허공보 제10-1093003호(2011.12.6.)에 개시(disclosure)되어 있다.Among renewable energy sources, which are an essential means of generating CO 2 to prevent global warming, wind power generation is the fastest spreading energy system. In essence, however, renewable energy sources, such as wind and solar power, rely on the natural environment for their power generation, resulting in a rapidly changing energy output depending on the environment. This intermittence leads to drastic fluctuations in power generation output and, as a result, the stability of the power system. With the recent introduction of renewable energy sources into the power system on a large scale, power quality problems and system stability problems, which were not revealed when the total input capacity was small, have become a reality. Or amend existing regulations to solve the problem of large-scale grid input of renewable power. As a classic way to overcome these problems, the renewable energy development complex has been applied to install a large number of small capacity devices or to distribute power generation facilities over a wide area instead of installing large capacity devices alone. The trend is to try to overcome the problem by installing a separate device for quality compensation or by introducing the latest control techniques. An example of a wind farm control method related to the integrated output control method of the wind farm of the present invention and to alleviate the intermittence of the wind power generation, disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1093003 (2011.12.6.) )
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 신재생 에너지 전원 특히 대규모 풍력 발전단지에 있어서 급격한 출력 변동으로 인하여 발생하는 전력품질의 악화와 계통 안정도 저하 문제를 개선하기 위해, 기상 정보에 의한 풍력 발전의 출력량 예측 또는 급격한 출력변동이 일어났을 경우 출력 변동을 감지하고, 발전 단지의 출력제어 시스템을 구성하는 장기 또는 단기 에너지 저장장치와 개별 풍력 발전기를 독립적으로 제어하고, 보조적인 방법으로 디젤 발전기와 덤프 부하를 제어하여, 전체 풍력 단지의 출력을 안정적으로 제어하는 풍력 발전단지의 출력 제어 시스템을 위한 단지 통합 출력제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention, in order to improve the problem of deterioration of power quality and system stability caused by rapid output fluctuations in new renewable energy power source, especially large wind farms, output quantity of wind power generation by weather information Detects output fluctuations in the event of predicted or abrupt output fluctuations, independently controls long-term or short-term energy storage units and individual wind generators that make up the power plant's output control system. The present invention provides a complex integrated output control device and a control method thereof for an output control system of a wind farm that controls the output of the entire wind farm stably.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템을 위한 단지 통합 출력제어 방법은, 기상 정보를 이용한 단기 및 장기 풍력 발전량을 예측하는 단계, 과도한 출력의 변화를 검지하는 단계, 단기 및 장기 에너지 저장장치 배터리의 충전량을 확인하는 단계, 장기 및 단기 에너지 저장장치를 제어하여 출력을 일차적으로 보상하는 단계, 풍력 단지를 구성하는 각각의 풍력 발전기에 출력 지령 값을 전송하여 이차적으로 출력 변동을 보상하는 단계, 디젤 발전기나 덤프 부하를 이용하여 일차 및 이차 출력 변동 보상으로는 보완할 수 없는 조건에서 삼차로 출력 변동을 보상하는 단계로 구성된 제어기법이 특징이다.In order to achieve the above technical problem, only the integrated output control method for the output control system of the wind farm according to an embodiment of the present invention, the step of predicting the short- and long-term wind power generation using weather information, the change of excessive output Detecting, checking the short-term and long-term energy storage battery charge, controlling the long-term and short-term energy storage to compensate for the output first, and sending the output command value to each wind generator constituting the wind farm Compensation of the output fluctuation secondaryly, and the control method consisting of compensating the output fluctuation in the third phase under conditions that can not be compensated by the primary and secondary output fluctuation compensation using a diesel generator or a dump load.
대규모 풍력발전 단지의 출력을 단지 수준에서 제어하여 전력계통의 요구사항에 적합한 전력품질을 제공하기 위한 풍력발전 단지의 출력제어 시스템이 본 발명에서 제안된다. 본 발명에 따른 풍력발전 단지의 출력제어 시스템은 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지의 저장과 방출을 위한 에너지 저장장치로서 장기 및 단기 배터리 에너지 저장장치; 부족 충전상태의 에너지 저장장치를 보조하기 위한 디젤 발전기; 에너지 저장장치의 흡수 가능 용량을 초과하는 과잉 생산 에너지를 방출하기 위한 덤프 부하 장치; 그리고 각각의 풍력 발전기들을 개별 제어하기 위한 스카다 시스템; 풍력 발전량을 장기 및 단기에 걸쳐서 예측하기 위한 정보를 제공하는 기상정보; 그리고 상기 장치들을 중앙에서 통합하여 제어하기 위한 단지 통합 출력제어 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 풍력발전 단지의 출력제어 시스템은 풍력 발전기들의 급격한 출력 변동 상황이나 계통사고 등 외부요인으로 인한 풍력발전 단지의 출력변동에 있어서 중앙의 단지 통합 출력제어 장치에 의해서 일차적 제어수단으로서 배터리 에너지 저장장치의 에너지 흡수/방출 제어를 이용하고, 이차적 제어수단으로서 개별 풍력발전기의 능동적 출력 증/감발 제어를 이용하며, 최후의 삼차적 보조 제어수단으로서 디젤 발전기와 덤프 부하를 이용함으로서 풍력 발전단지의 출력변동을 전력 계통의 연계 운전조건에 적합하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.An output control system of a wind farm is proposed in the present invention for controlling the output of a large-scale wind farm at the level of the complex to provide a power quality suitable for the requirements of the power system. An output control system of a wind farm according to the present invention includes an energy storage device for storing and releasing energy produced by wind generators; A diesel generator for assisting energy storage in undercharged states; A dump load device for releasing excess product energy in excess of the absorbable capacity of the energy storage device; And a SCADA system for individually controlling each wind generator; Meteorological information providing information for predicting wind power generation over a long and short term; And only an integrated output control device for centrally integrated control of the devices. Here, the output control system of the wind farm is a battery energy storage device as the primary control means by the integrated output control device of the central complex in the output of the wind farm due to external factors such as sudden power fluctuations or system accidents of the wind power generators. Output variation of the wind farm by using the energy absorption / emission control of the wind turbine, the active output increase / deceleration control of the individual wind turbine as the secondary control means, and the diesel generator and the dump load as the last tertiary auxiliary control means. It characterized in that the control to suit the linked operating conditions of the power system.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전 단지의 출력제어 시스템을 위한 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은, (a) 상기 풍력발전 단지의 출력제어 시스템에 포함된 단지(plant) 통합 출력제어 장치가 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력변동(출력(전력) 감소 또는 출력 증가)을 감지하는 단계; 및 (b) 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템에 포함된 에너지 저장 장치(단기 에너지저장 장치 또는 장기 에너지저장 장치)의 충전 또는 방전을 제어하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량(전력)을 1차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the integrated output control method of the wind farm for the output control system of the wind farm according to an embodiment of the present invention, (a) the complex contained in the output control system of the wind farm ( plant) detecting an output change (output (power) decrease or output increase) of wind generators included in the wind farm and connected to a power system; And (b) the integrated output control device merely controls the charging or discharging of the energy storage device (short-term energy storage device or long-term energy storage device) included in the output control system to correspond to the detected output variation of the wind generators. And controlling to compensate primarily for the output amount (power).
상기 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은, (c) 상기 (b) 단계에서 풍력 발전기들의 출력 변동이 보상되지 않을 때, 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템의 상기 풍력 발전기들 각각에 출력 지령 값을 전달(전송)하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량(전력)을 2차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The integrated output control method of the wind farm includes: (c) when the output variation of the wind generators is not compensated for in the step (b), the complex integrated output control device outputs to each of the wind generators of the output control system. The method may further include controlling to transmit (command) a command value so as to secondarily compensate an output amount (power) corresponding to the detected output variation of the wind generators.
상기 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은, (d) 상기 (c) 단계에서 풍력 발전기들의 출력 변동이 보상되지 않을 때, 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템의 디젤 발전기 또는 덤프 부하가 동작(구동)하도록 제어하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량(전력)을 3차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the integrated output control method of the wind farm, (d) when the output fluctuations of the wind generators are not compensated for in the step (c), the integrated output control device operates the diesel generator or the dump load of the output control system. And controlling to drive (drive) to thirdly compensate for the output amount (power) corresponding to the output variation of the sensed wind generators.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 단지의 출력제어 시스템을 위한 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은, (a) 상기 풍력발전 단지의 출력제어 시스템에 포함된 단지 통합 출력제어 장치가 외부로부터 제공되는 기상 정보를 이용하여 단기 및 장기 풍력 발전량들을 예측하는 단계; 및 (b) 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템에 포함된 에너지 저장 장치(단기 에너지저장 장치 또는 장기 에너지저장 장치)의 충전 또는 방전을 제어하여 상기 예측된 풍력 발전량들에 대응하는 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력 변동의 출력량(전력)을 보상하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the integrated output control method of the wind farm for the output control system of the wind farm according to another embodiment of the present invention, (a) a complex contained in the output control system of the wind farm The integrated output control device predicting short-term and long-term wind power generation using weather information provided from the outside; And (b) the only integrated output control device controls the charging or discharging of an energy storage device (short-term energy storage device or long-term energy storage device) included in the output control system to correspond to the predicted wind power generation. And controlling to compensate for the output amount (power) of the output variation of the wind generators included in the power plant and connected to the power system.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템은, 상기 풍력 발전단지에 포함된 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지(전기 에너지)의 저장 또는 방출을 위한 에너지 저장장치; 상기 에너지 저장 장치의 부족 충전상태를 보조하기 위한 디젤 발전기; 상기 에너지 저장장치의 흡수 가능 용량을 초과하는 과잉 생산 에너지를 방출하기 위한 덤프 부하; 상기 풍력 발전기들 각각을 개별 제어하기 위한 스카다(SCADA, Supervisory Computing And Data Acquisition) 시스템; 및 전력 계통에 결합된 상기 풍력 발전기들의 출력 변동을 감지하여 상기 에너지 저장장치와 상기 디젤 발전기와 상기 덤프 부하의 동작을 제어하는 단지 통합 출력제어 장치를 포함하며, 상기 단지 통합 출력제어 장치는 상기 에너지 저장장치의 에너지 흡수 또는 방출을 제어하여 상기 풍력발전기들의 출력 변동을 1차적으로 보상하도록 제어하고, 상기 스카다 시스템을 통해 상기 풍력 발전기들 각각의 출력 증발 또는 출력 감발을 제어하여 상기 풍력발전기들의 출력 변동을 2차적으로 보상하도록 제어하고, 상기 디젤 발전기의 동작 및 상기 덤프 부하의 동작을 제어하여 상기 풍력 발전기들의 출력 변동을 3차적으로 보상하도록 제어할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the output control system of the wind farm according to an embodiment of the present invention, the energy for the storage or discharge of energy (electric energy) produced by the wind generators included in the wind farm Storage; A diesel generator for assisting in a low charge state of the energy storage device; A dump load for releasing excess product energy in excess of the absorbable capacity of the energy storage device; SCADA (Supervisory Computing And Data Acquisition) system for individually controlling each of the wind generators; And only an integrated output control device for sensing an output variation of the wind generators coupled to a power system to control the operation of the energy storage device, the diesel generator and the dump load, wherein the only integrated output control device includes the energy. Control the energy absorption or release of the storage device to compensate primarily for the output fluctuations of the wind turbines, and control the output evaporation or output decay of each of the wind generators through the SCADA system to control the output of the wind turbines Control to compensate for the fluctuation secondary, and control the operation of the diesel generator and the operation of the dump load can be controlled to compensate for the output fluctuation of the wind generators in a third.
상기 단지 통합 출력제어 장치는, 전력 거래소와 상호 통신을 통해서 전력 거래 기능을 수행할 수 있다.The only integrated output control device can perform a power transaction function through mutual communication with the power exchange.
상기 단지 통합 출력제어 장치는, 상기 풍력 발전기들의 출력량(발전량) 예측을 위한 기상정보와의 연계, 전력 시장에의 참여를 위한 전력 거래소와의 연계, 상기 풍력 발전기들과의 연계, 상기 에너지 저장장치와의 연계, 상기 디젤 발전기 및 상기 펌프 부하와의 연계를 유선 또는 무선의 통신 네트워크와 통신 인터페이스를 이용하여 상기 풍력발전 단지를 원격 제어할 수 있다.The only integrated output control device, the linkage with weather information for predicting the output (power generation) of the wind generators, the linkage with the power exchange for participation in the power market, the linkage with the wind generators, the energy storage device The wind farm may be remotely controlled using a wired or wireless communication network and a communication interface in connection with the diesel generator and the pump load.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템은, 상기 풍력 발전단지에 포함된 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지의 저장 또는 방출을 위한 에너지 저장장치; 및 외부로부터 제공되는 기상 정보를 이용하여 단기 및 장기 풍력 발전량들을 예측하여 상기 예측된 풍력 발전량들에 대응하는 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력 변동의 에너지를 보상하도록 제어하는 단지 통합 출력제어 장치를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an output control system of a wind farm according to another embodiment of the present invention, the energy storage device for the storage or discharge of energy produced by the wind generators included in the wind farm; And predicting short-term and long-term wind power generation using weather information provided from the outside to compensate for the energy of the output variation of the wind generators included in the wind farm corresponding to the predicted wind power generation and connected to the power system. It may only include an integrated output control device.
본 발명에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템을 위한 단지 통합 출력제어 장치 및 그 제어 방법은, 지금까지 기후조건에 따라서 불안정한 풍력발전 단지의 출력을, 여러 단계에 의한 직접적인 제어와 보조 장치에 의한 제어를 협조적으로 수행함으로써, 제어가 가능한 안정적인 출력(전력 계통에 적절한 일정한 전력)으로 변경하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 전력 계통의 안정화에 기여하며 신뢰할 수 있는 신재생 에너지 전원의 공급을 가능하게 하는 효과를 지닌다.The integrated output control device and the control method for the output control system of the wind farm according to the present invention, the control of the output of the wind farm unstable according to the climatic conditions so far, by direct control and auxiliary devices by several steps By cooperatively, it is possible to change to a controllable stable output (constant power appropriate for the power system). As a result, it contributes to the stabilization of the power system and has the effect of enabling reliable supply of renewable energy power.
또한 본 발명은 계통 연계에 필수적으로 요구되는 출력 제어와 더불어서, 주변 여건에 따른 환경적 제약 조건 아래에서 최적의 해결책을 찾을 수 있는 최적화 제어를 수행함으로써 시스템 차원에서 최고의 운전 효율을 얻을 수 있다.In addition to the output control required for grid linkage, the present invention can achieve the best operating efficiency at the system level by performing the optimization control to find the optimal solution under the environmental constraints of the surrounding conditions.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지 출력 제어시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전단지의 출력 제어시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 단지 통합 출력제어 장치의 기능별 블록을 도시한 블록도이다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a block diagram schematically showing a wind farm output control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of an output control system of a wind farm according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing functional blocks of the integrated output control device of FIG. 2 only.
본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention and the objects attained by the practice of the invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention, and to the description in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
대형 풍력단지들의 송전 계통 연계가 늘어남에 따라서 전력계통 운영자가 요구하는 전력 계통에의 연계 규정이 강화됨으로써 풍력 단지도 기존의 대형 발전소들과 마찬가지로 정격 출력의 한계 내에서 출력제어의 필요가 필수적으로 요구된다.As the linkage of transmission systems to large wind farms increases, the regulation on linkage to power grids required by power system operators is strengthened. Likewise, existing wind power plants require the need for output control within the limits of rated power. do.
대규모 신재생 전원의 계통 연계에 필요한 대표적인 규제로는 출력 증발률 제어, 출력 제한 제어, 출력 수급균형 제어, 및 시스템 보호 제어 등이 있으며 이를 성취하기 위하여 풍력 단지(풍력발전 단지)는 개별 풍력 발전기들과 보조 장치들을 이용하여 원하는 제어 목적을 성취하여야 한다. Representative regulations required for grid linkage of large scale renewable power sources include output evaporation rate control, output limit control, output balance control, and system protection control. And assistive devices should be used to achieve the desired control objectives.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지의 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 풍력 발전단지의 발전 시스템은 연계 변압기(101), 메인 차단기(102), 및 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지 출력제어 시스템(110)을 포함할 수 있다.1 is a view illustrating a power generation system of a wind farm according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the power generation system of the wind farm may include an associated
풍력 발전단지 출력제어 시스템(110)은 연계 변압기(101)와 메인 차단기(102)를 통해서 전력 계통(100)에 연결된다. 풍력 발전단지는 다수대의 풍력 발전기(120)들을 포함하고, 풍력 발전기들(120)은 단일 또는 다수의 배전 선(104)으로 연결되고, 일반적으로 하나의 접속점(103)을 통해서 전력계통(100)과 연계된다.The wind farm
풍력 발전기(120)의 출력은 풍력 발전 제어기(WTC, Wind Turbine Controller)(121)에 의해서 결정되고, 풍력단지 출력제어 시스템(110)과는 원격 단말 장치(RTU, Remote Terminal Unit)(113)와 네트워크 배선(112)을 통해서 연결된다.The output of the
풍력 발전단지 출력제어 시스템(110)은 스카다(SCADA) 시스템(111), 원격 단말장치(113), 및 네트워크 배선(112)을 포함할 수 있다.The wind farm
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지 출력제어 시스템(110)의 구성을 설명하는 블록도(block diagram)이다. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wind farm
도 2를 참조하면, 풍력 발전단지 출력제어 시스템(110)은 단지 통합 출력제어 장치(200)를 중심으로 스카다 시스템(111), 기상 정보(기상 정보 시스템)(114), 풍력 발전기(120)들, 단기 에너지 저장장치(115), 장기 에너지 저장장치(116), 덤프 부하(117), 및 디젤 발전기(118)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the wind farm
단지 통합 출력제어 장치(200)는 단기 에너지 저장장치(115) 등과 같은 주변 기기들과 네트워크 통신을 통해서 풍력 발전단지의 정보를 취득하고 내부의 최적화 알고리즘에 의한 계산 결과를 바탕으로 에너지 저장장치들(115, 116), 풍력 발전기들(120), 덤프 부하(117), 및 디젤 발전기(118)를 협조적으로 제어함으로써 풍력 발전단지(풍력발전기들)의 출력을 계통 연계 기준에 적합하도록 제어함과 동시에, 최고의 운전 효율을 얻을 수 있도록 유도한다. The integrated
도 3은 도 2에 도시된 단지 통합 출력제어 장치(200)의 실시예에 대한 내부 주요 기능을 설명하는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating the internal main functions of the embodiment of the integrated
도 3을 참조하면, 단지 통합 출력제어 장치(200)는, 통신 인터페이스들(210, 220, 230, 240), 기상 DB(211), 풍력 발전량 예측부(212), HMI(261), 단지 운전계획부(262), 메인 DB(270), 전력시장 연계 로직부(221), 시스템 최적화 로직(260), 실시간 급전 제어 로직(242), 풍력 발전기 제어 블록(241), 에너지 저장 제어 블록(231), SOC 및 SOH 추정 로직(233), 보조 장치 제어 블록(234), 및 고장 해석 및 안전도 해석부(263)를 포함한다.Referring to FIG. 3, only the integrated
단지 통합 출력제어 장치(200)는 단기 에너지 저장장치(115) 등과 같은 다른 주변 장치들과 통신 인터페이스(210, 220, 230, 240)를 통해서 네트워크 연결되며 이를 통해서 수집된 데이터와 내부에서 계산된 결과 값들은 기상 DB(database)(211)와 메인 DB(270)의 두 개의 데이터베이스들에 저장된다.The integrated
풍력 발전단지의 대부분의 데이터는 풍력 발전기(120)로부터의 정보로서 풍력 발전기(120)의 운전 상태와 풍력 단지운영에 필요한 일반 사항을 포함한다. 기상정보는 통신을 통해서 기상 DB(210)에 저장되며 풍력 발전량 예측 로직(212)은 기상 DB(210)로부터 제공되는 이전 기상 데이터와 이전 출력량과의 상관관계를 바탕으로 향후 풍력 발전량에 대한 장기 및 단기 예측을 수행한다.Most of the data of the wind farm is information from the
전력 시장에 대한 정보는 전력 거래소와의 통신 인터페이스를 통해서 수집되며 이에 대한 대응 전략은 전력 시장 연계 로직(221)에서 수립된다.Information about the power market is collected through a communication interface with the power exchange, and a corresponding strategy is established in the power
풍력 단지의 관리와 운영을 위한 사용자 인터페이스로서 단지 제어감시용 HMI(Human Machine Interface, 261)이 구비되어 있으며 단지 운전계획 블록(262)과 고장 해석 및 안전도 해석 블록(263)에서 풍력 단지의 전반적인 유지보수와 운영에 대한 전략을 수립한다.As a user interface for the management and operation of the wind farm, there is a Human Machine Interface (HMI) 261 for monitoring and monitoring of the complex. The overall operation of the wind farm is provided in the
시스템 최적화 로직(260)은 풍력 발전단지 제어의 핵심으로서 주어진 환경과 제약 조건 아래에서, 전체 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적화 계산을 수행한다. 그리고 시스템 최적화 로직(260)은 상기 최적화 계산 결과를 바탕으로 에너지 저장장치들, 풍력 발전기들, 및 보조 장치들(도 2의 덤프부하(117) 및 디젤 발전기(118))에 대한 제어를 수행한다.The
에너지 저장 제어블록(231)은 장기 및 단기 에너지 저장장치들(도 2의 116, 115)로부터의 정보를 통신 인터페이스(230)를 통해서 입수하여 그 중 가장 중요한 정보인 SOC(State of Charge, 충전상태)와 SOH(State of Health, 건강상태) 데이터(232)를 시스템 최적화 로직(260)에 전달하며, 만약 상기 에너지 저장장치들이 이 정보를 제공하지 않을 경우에는 자체적으로 SOC/SOH(SOC 및 SOH) 추정 로직(233)을 통해서 각각의 추정값들을 계산해서 시스템 최적화 로직(260)에 전달한다. 그리고 에너지 저장 제어블록(231)은 시스템 최적화 로직(260)의 계산 결과에 따라서 장기 및 단기 에너지 저장장치들(도 2의 116, 115)의 제어를 수행한다.The energy
시스템 최적화 로직(260)의 결과에 따른 풍력 발전기(도 2의 120)의 직접적인 제어는 실시간 급전 제어로직(242)과 풍력 발전기 제어블록(241)을 통해서 실행된다.Direct control of the wind generator (120 of FIG. 2) as a result of the
디젤 발전기(도 2의 118)와 덤프 부하(도 2의 117) 등 보조 제어장치들의 운전 상태는 보조 장치 제어블록(234)에서 수집되어 시스템 최적화 로직(260)에 전달되며 최적화 계산결과에 따른 제어의 실행도 보조 장치 제어 블록(234)의 관리에 따라서 수행된다.The operating states of the auxiliary controls such as the diesel generator (118 in FIG. 2) and the dump load (117 in FIG. 2) are collected in the auxiliary
풍력발전 단지 출력제어 시스템의 단지 통합 출력제어 장치(200)는 고속의 디지털 신호처리 프로세서(Digital Signal Processor)기반 제어장치 또는 PLC (Programmable Logic Controller) 기반 제어장치 등과 같은 전용의 제어장치로 구현되거나 산업용 PC(personal computer) 기반의 PC 플랫폼에서 구현할 수 있다.The integrated
도 2를 참조하여 설명된 출력변동(풍력발전기들의 출력 변동)을 일차(1차) 보상해주기 위한 에너지 저장장치는 높은 출력 밀도와 긴 수명을 특징으로 하는 수퍼 커패시터(super capacitor) 또는 리튬이온 배터리로 구성된 단기 에너지 저장장치(115)와 비교적 낮은 가격으로 대용량의 에너지 저장을 구현할 수 있는 납축전지 또는 플로우 전지(flow battery)를 기반으로 하는 장기 에너지 저장장치(116)로 구분된다. 단기 에너지 저장장치(115)는 기상 정보에 의한 단기 풍력발전량 예측 또는 순시 측정 데이터(예를 들어, 단지(plant) 통합 출력제어 장치(200)에서 측정한 전력 데이터)를 바탕으로 수백 (msec)에서 수십 (초) 범위에 해당하는 단기 출력의 급격한 변동을 보상하며, 장기 에너지 저장장치(116)는 기상 정보와 이력 데이터(예를 들어, 이전 기상정보 데이터)에 기초하여 장기 풍력 발전량을 예측하며 그 결과를 바탕으로 수 시간 단위 또는 하루 단위의 긴 시간 범위에 해당하는 출력량을 보상할 목적으로 사용된다. The energy storage device for the primary (primary) compensation of the output fluctuations (output fluctuations of the wind turbines) described with reference to FIG. 2 is a super capacitor or a lithium ion battery characterized by high output density and long life. It is divided into a short-term
단기 에너지 저장장치(115)가 충전 또는 방전 용량에 있어서 한계가 있다는 것을 고려하면 단기 에너지 저장장치(115)에 의해서 일차적으로 보상되어지는 출력 변동은 보상 시간에 한계가 있으므로 출력 변동의 근본적인 원인인 풍력 발전기의 출력을 직접적으로 제어할 필요가 발생할 수 있다.Considering that the short-term
바람 에너지의 급격한 증가로 풍력 발전단지의 출력이 급격히 증가하는 경우, 1차적으로는 에너지 저장장치에서 순간적으로 증가하는 출력을 흡수하도록 제어하며, 이와 동시에 풍력발전 단지의 단지 통합 출력제어 장치(200)에서는 각각의 풍력 발전기(120)에 출력 제한 지령을 통신으로 전송함으로써 풍력발전기(120)가 생산하는 전력을 제한하며, 이를 바탕으로 단지 전체의 출력량의 급격한 증가를 방지한다. 에너지 저장장치의 충전 한계나 풍력 발전기의 제어범위를 넘어서는 출력 증가에 대해서는 삼차(3차)적인 출력제한 장치로서 출력제어 시스템의 덤프 부하(117)를 이용함으로서 최종적인 출력 증가의 제한이 가능하다.When the output of the wind farm is rapidly increased due to the rapid increase in wind energy, the control is primarily to absorb the momentary increase in the energy storage device, and at the same time, the integrated
바람 에너지의 급격한 감소로 인하여 풍력 발전단지의 출력이 급격하게 감소하는 경우에는 출력 증가의 경우와는 반대로, 1차적으로 에너지 저장장치에서 순간적으로 감소하는 출력을 보상할 수 있도록 에너지 저장장치에 저장된 전기에너지를 방출하도록 제어하며, 이와 동시에 이차(2차)적인 출력감소의 보완 수단으로 각 풍력 발전기에 출력증가 지령을 전송하여 풍력 발전기의 출력을 늘리도록 명령할 수 있다. 이 때, 풍력 발전기(120)는 풍력 발전 단지의 예비력 확보를 위하여 자신이 출력할 수 있는 최대 출력량에서 일정량에 해당하는 출력을 감발(減發)(coastdown, 출력을 낮춤)하여 운전하고 있을 필요가 있다. 그리고 에너지 저장장치의 방전 한계나 각 풍력 발전기의 예비력 한계를 넘어서는 출력감소를 보상할 3차적인 수단으로 디젤 발전기(118)를 이용하여 감소된 출력을 보상할 수 있다.When the output of a wind farm suddenly decreases due to a rapid decrease in wind energy, the electricity stored in the energy storage device can compensate for the instantaneous decrease in the energy storage device as opposed to the increase in power output. It can be controlled to release energy, and at the same time, it can be commanded to increase the output of the wind generator by sending an output increase command to each wind generator as a complementary means of the secondary (secondary) power reduction. At this time, the
본 발명에서 제시하는 풍력 발전단지의 출력 제어 시스템(도 1 또는 도 2의 110)은 두 가지 에너지 저장장치들(115, 116)과, 덤프부하(덤프부하 장치)(117), 및 디젤 발전기(118)를 출력 증가 및 감소의 보조 수단으로 이용하고 단지(plant) 내부의 풍력 발전기들(120)의 출력을 직접적으로 제어하며, 기상정보와, 단지 전체의 데이터 모니터링과, 원격 제어를 담당하는 스카다(SCADA, Supervisory Computing And Data Acquisition) 시스템과 연계되는 단지 통합 출력제어 장치(200)를 포함할 수 있다.The output control system of the wind farm proposed by the present invention (110 of FIG. 1 or 2) is two energy storage devices (115, 116), a dump load (dump load device) 117, and a diesel generator ( 118 is used as an auxiliary means of increasing and decreasing the power, and directly controls the output of the
본 발명에서 중앙 제어를 담당하는 단지 통합 출력제어 장치(200)는 풍력 단지 전체의 출력을 제어하기 위하여 스카다 시스템(111)과 연계되어 단지 전체의 정보를 수집하고 기상 정보 시스템(114)으로부터 기상정보를, 그리고 전력 시장으로부터 전력 시장연계 정보를 획득하며 제어 기능과 각종 제약 조건에서의 풍력 단지를 최적화 할 수 있는 계산을 하며 에너지 저장장치와 풍력 발전기 그리고 출력 제어를 위한 보조 장치들을 제어함으로서 풍력단지의 출력을 원활히 제어할 수 있는 기능을 제공한다. In the present invention, only the integrated
풍력 발전량의 단기 또는 장기 예측을 위하여 단지 통합 출력제어장치(110)는 인터넷을 통해 외부 기상정보 서비스(기상정보 제공 시스템)(114)와 연결되어 해당지역의 기상 예보(기상 정보)를 획득함과 동시에 단지 내에 설치된 기상 타워로부터 현재의 기상상황을 획득하여 내부의 기상 DB(데이터베이스)(211)에 저장한다. 이 정보를 바탕으로 단지통합 출력제어 장치(200)의 풍력 발전량 예측 로직(212)은 수치 해석적인 방법과 뉴랄 네트워크(neural network)를 이용한 방법을 조합하여 풍력 단지의 단기 출력량과 장기 출력량을 예측한다.For the short term or long term forecast of wind power generation, only the integrated
풍력단지의 출력은 단지 통합 출력제어 장치(200)의 제어명령에 의해서 결정되는데, 풍력 발전기들(120)의 풍력 발전기 제어장치들(WTC)과 장기 및 단기 에너지 저장장치들(116, 115), 그리고 출력제어의 보조 장치인 디젤 발전기(118) 및 덤프 부하(117)와 네트워크 통신으로 연계되어서 제어 명령을 전달한다.The output of the wind farm is determined only by the control command of the integrated
풍력발전 단지의 출력제어의 최종 보조 수단인 디젤 발전기(118)와 덤프 부하(117)의 측면에서 보았을 때, 단독으로 사용될 경우의 베이스 출력 운전이나 정 출력 운전 등의 일반적인 사용 방식과는 다르게, 필요에 따라서 상위 제어 장치(단지 통합 출력제어 장치(200))가 요구하는 출력만큼 생산 또는 소비를 하는 정밀한 제어를 필요로 한다.When viewed from the side of the
이를 위하여 디젤 발전기(118)의 경우 발전기 제어장치가 조속기(governor)를 제어함으로써 상위 제어기(상위 제어 장치)의 출력 지령치를 추종할 수 있도록 발전기의 출력을 제어할 수 있으며, 덤프 부하(117)의 경우 부하 제어 장치가 상위 제어기의 방출 지령치를 추종할 수 있도록 위상 정류된 컨버터(예를 들어, 부하 제어 장치에 포함된 컨버터)를 이용하여 부하 저항기 또는 수 저항기(water rheostat)에서 열로서 방출할 수 있다.For this purpose, in the case of the
위와 같이, 풍력 단지의 출력을 제어할 목적으로, 1차 및 2차에 걸쳐서 에너지 저장장치와 풍력 단지의 개별 풍력 발전기들, 그리고 3차의 보조 제어 수단으로써 디젤 발전기(118)와 덤프 부하(117)를 이용하여 제어한 결과, 기존의 기후조건에 따라 최대의 출력 생산을 목적으로 하는, 불안정하고 급격히 변동하는 특성을 가진 풍력 발전 단지의 출력을 변동이 크지 않은 안정적인(일정한) 출력으로 변경하여 고품질의 전력 공급 시스템을 구성하는 것이 가능할 수 있다.As above, for the purpose of controlling the output of the wind farm, the
위와 같은 불안정한 전원을 공급하는 풍력 발전단지를 출력 제어가 가능한 고품질의 전력 공급 단지로 변경하기 위해서는 개별적인 기기들의 독자적인 제어와 운전보다는, 이를 전체적인 관점에서 관리하고 운전 모드를 변경하며 제어 지령을 총괄할 수 있는 상위 제어기가 필요하며 그 역할은 단지 통합 출력제어 장치(200)가 수행한다.In order to change the wind farm that supplies the unstable power supply to the high quality power supply complex that can control the output, it is possible to manage the overall view, change the operation mode, and control the control command rather than the independent control and operation of individual devices. The host controller is required, and its role is only performed by the integrated
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템을 위한 단지 통합 출력제어 장치(200)에 의해 수행되는 단지 통합 출력제어 방법은, 기상 정보를 이용하여 단기 및 장기 풍력 발전량들을 예측하는 단계와, 풍력발전 단지(풍력발전기들)의 과도한 출력의 변화를 검지(감지)하는 단계와, 단기 및 장기 에너지 저장장치(배터리)의 충전량을 확인하는 단계와, 장기 및 단기 에너지 저장장치들을 제어하여 출력을 1차적으로 보상하는 단계와, 풍력 단지에 포함된 각각의 풍력 발전기들(120)에 출력 지령 값을 전송하여 2차적으로 풍력발전 단지의 출력 변동을 보상하는 단계와, 디젤 발전기(118)나 덤프 부하(117)를 이용하여 1차 및 2차 출력 변동 보상으로는 보완할 수 없는 조건에서 3차로 출력 변동을 보상하는 단계를 포함하는 제어기법일 수 있다.1, 2, and 3, only the integrated output control method performed by the integrated
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전단지의 출력제어 시스템(110)은, 대규모로 전력계통에 연계된 다수의 풍력 발전기들(120)을 포함하는 풍력발전 단지와, 상기 풍력발전 단지의 출력을 제어하기 위한 에너지 저장장치(115, 116)와, 풍력 발전기(120)들 각각을 직접 출력 제어하는 단지 통합 출력제어 장치(200)와, 풍력발전 단지의 출력 제어를 보조하기 위한 디젤 발전기(118) 및 덤프 부하(117)와, 각각의 풍력 발전기들(120)과 에너지 저장 장치(115, 116)와, 디젤 발전기(118) 및 덤프 부하(117)와 같은 구성 요소를 풍력 단지의 중앙에서 통합 관리제어하기 위한 단지 통합 출력제어 장치(200)를 포함한다. 상기 풍력 발전단지의 출력제어 시스템(또는 단지 통합 출력제어 장치(200))은 풍력 발전기(120)의 급격한 출력 변동 시에 에너지 저장장치(115, 116)와 풍력 발전기(120)와 출력제어 보조 장치들(117, 118)을 협조적으로 제어하여 전체 풍력발전 단지의 출력을 적절히 조절함으로써 전력 계통의 안정화에 기여할 수 있다.1, 2, and 3, the
상기 풍력 발전단지의 출력제어 시스템의 단지 통합 출력제어 장치(200)는, 기상 정보 수집과 현재 기상 상태를 바탕으로 풍력 발전량을 장기 및 단기 예측하며 전력 시장과의 상호 연결(상호 통신)을 통해서 전력 거래 기능을 수행하고, 전력수급의 비상 상황에서 중앙급전 발전기로서의 역할을 목적으로, 장기 및 단기 에너지 저장장치들(116, 115)과 출력 보조를 위한 디젤 발전기(118)와 덤프 부하(117)를 구비하여, 단지 수준의 최적화 제어를 수행할 수 있다.The integrated
단지 통합 출력제어 장치(200)는, 출력량(발전량) 예측을 위한 기상정보와의 연계, 전력 시장에의 참여를 위한 전력시장과의 연계, 단지 내에 배치된 각 풍력 발전기들(120)과의 연계, 에너지 저장장치(115, 116)와의 연계, 출력 제어를 위한 보조 장치들(117, 118)과의 연계를 유선 또는 무선의 통신 네트워크와 통신 인터페이스를 이용하며, 네트워크 기반의 원격 제어를 풍력발전 단지에 포함된 풍력발전기 및 RTU 등과 같은 구성요소들 전체에 대해 수행할 수 있다.Only the integrated
풍력 발전단지의 출력 제어시스템(110)에서 수행되는 출력 제어방법은, 전력계통(100) 운영자가 요구하는 계통 연계 규정을 만족시키기 위한 목적으로 풍력 발전 단지(각각의 풍력발전기(120)들)의 과도한 출력 변화(출력변동)를 검지(감지)하는 단계(예를 들어, 단지 통합출력제어 장치(200)가 WTC(121) 또는 풍력발전기(120)에 설치된 센서(미도시)를 통해 상기 출력변동을 감지할 수 있음)와, 단기 및 장기 에너지 저장장치들인 배터리(115, 116)의 충전량을 확인하는 단계와, 단지 통합 출력제어 장치(200)가 장기 및 단기 에너지 저장장치들(115, 116)을 제어하여 풍력발전 단지의 출력 변동을 1차적으로 보상하는 단계와, 단지 통합 출력제어 장치(200)가 풍력발전 단지에 포함된 각각의 풍력 발전기들에 출력 지령 값을 전송하여 2차적으로 출력 변동을 보상하는 단계와, 단지 통합 출력제어 장치(200)가 디젤 발전기(118) 또는 덤프 부하(117)를 이용하여 1차 및 2차 출력 변동 보상으로는 보완할 수 없는 조건에서 3차로 출력 변동을 보상하는 단계를 포함하는 제어기법일 수 있다.The output control method performed in the
전술한 바와 같이, 대규모 풍력발전 단지의 출력을 단지 수준에서 제어하여 전력계통의 요구사항에 적합한 전력품질을 제공하기 위한 풍력발전 단지의 출력제어 시스템이 본 발명에서 제안된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전 단지의 출력제어 시스템은 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지의 저장과 방출을 위한 에너지 저장장치로서 장기 및 단기 배터리 에너지 저장장치들(116, 115)과, 부족 충전상태의 에너지 저장장치를 보조하기 위한 디젤 발전기(118)와, 에너지 저장장치(116, 115)의 흡수 가능 용량을 초과하는 과잉 생산 에너지를 방출하기 위한 덤프 부하 장치(117)와, 각각의 풍력 발전기들(120)을 개별 제어하기 위한 스카다 시스템(111)과, 풍력 발전량을 장기 및 단기에 걸쳐서 예측하기 위한 정보를 제공하는 기상정보(또는 기상정보 제공장치)(114)와, 상기 에너지 저장장치(116, 115)와 덤프 부하 장치(117)와 같은 장치들을 중앙에서 통합하여 제어하기 위한 단지 통합 출력제어 장치(200)를 포함한다. 여기서, 풍력발전 단지의 출력제어 시스템(110)은 풍력 발전기들(120)의 급격한 출력 변동 상황이나 계통사고 등 외부요인으로 인한 풍력발전 단지의 출력변동에 있어서 중앙의 단지 통합 출력제어 장치(200)에 의해서 1차적 제어수단으로서 배터리 에너지 저장장치(116, 115)의 에너지 흡수 또는 방출 제어를 이용하고, 2차적 제어수단으로서 개별 풍력발전기(120)의 능동적 출력 증발 또는 감발 제어를 이용하며, 최후의 3차적 보조 제어수단으로서 디젤 발전기(118)와 덤프 부하(117)를 이용함으로써 풍력 발전단지의 출력변동을 전력 계통의 연계 운전조건에 적합하도록 제어할 수 있다.As described above, an output control system of a wind farm is proposed in the present invention for controlling the output of a large-scale wind farm at a park level to provide a power quality suitable for the requirements of the power system. The output control system of a wind farm according to an embodiment of the present invention is a long-term and short-term battery
본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 '~부(unit)' 또는 블록은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부'는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.Components or 'units' or blocks used in the present embodiment may be software such as a task, a class, a subroutine, a process, an object, an execution thread, a program, or an FPGA that is performed in a predetermined area on a memory. It may be implemented in hardware such as a field programmable gate array or an application-specific integrated circuit (ASIC), or may be a combination of the above software and hardware. The components or parts may be included in a computer-readable storage medium, or a part of the components may be distributed to a plurality of computers.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. It is therefore to be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible in light of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 전력계통
110: 풍력 발전단지 출력제어 시스템
120: 풍력 발전기
121: WTC
200: 단지 통합출력제어 장치
111: SCADA 시스템
114: 기상정보
115: 단기 에너지 저장 장치
116: 장기 에너지 저장 장치
117: 덤프 부하
118: 디젤 발전기
211: 기상 DB
260: 시스템 최적화 로직
270: 메인 DB100: power system
110: wind farm output control system
120: wind generator
121: WTC
200: only integrated output control device
111: SCADA system
114: Weather information
115: short-term energy storage
116: long term energy storage device
117: dump load
118: diesel generator
211: weather DB
260: system optimization logic
270 main DB
Claims (8)
(a) 상기 풍력발전 단지의 출력제어 시스템에 포함된 단지 통합 출력제어 장치가 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력변동을 감지하는 단계; 및
(b) 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템에 포함된 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전을 제어하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량을 1차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법.In the integrated output control method of the wind farm for the output control system of the wind farm,
(a) detecting an output variation of wind generators included in the wind farm and connected to a power system by a complex integrated output control device included in the output control system of the wind farm; And
(b) controlling only the integrated output control device to control charging or discharging of the energy storage device included in the output control system so as to first compensate an output amount corresponding to the output variation of the sensed wind generators. Integrated output control method of wind farm
상기 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은,
(c) 상기 (b) 단계에서 풍력 발전기들의 출력 변동이 보상되지 않을 때, 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템의 상기 풍력 발전기들 각각에 출력 지령 값을 전달하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량을 2차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법.The method of claim 1,
Integrated output control method of the wind farm,
(c) when the output fluctuations of the wind generators are not compensated for in step (b), the integrated output control device merely transmits an output command value to each of the wind generators of the output control system to And controlling to compensate for an output amount corresponding to the output variation secondarily.
상기 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법은,
(d) 상기 (c) 단계에서 풍력 발전기들의 출력 변동이 보상되지 않을 때, 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템의 디젤 발전기 또는 덤프 부하가 동작하도록 제어하여 상기 감지된 풍력 발전기들의 출력 변동에 대응하는 출력량을 3차적으로 보상하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법.The method of claim 2,
Integrated output control method of the wind farm,
(d) when the output fluctuations of the wind generators are not compensated in step (c), the integrated output control device merely controls the diesel generator or the dump load of the output control system to operate so that the detected output fluctuations of the wind generators And controlling to compensate for the amount of output corresponding to the third.
(a) 상기 풍력발전 단지의 출력제어 시스템에 포함된 단지 통합 출력제어 장치가 외부로부터 제공되는 기상 정보를 이용하여 단기 및 장기 풍력 발전량들을 예측하는 단계; 및
(b) 상기 단지 통합 출력제어 장치가 상기 출력제어 시스템에 포함된 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전을 제어하여 상기 예측된 풍력 발전량들에 대응하는 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력 변동의 출력량을 보상하도록 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전 단지의 통합 출력제어 방법.In the integrated output control method of the wind farm for the output control system of the wind farm,
(a) predicting short-term and long-term wind power generation using weather information provided from the outside by the integrated output control device included in the output control system of the wind farm; And
(b) a wind generator in which the complex integrated output control device is included in the wind farm corresponding to the predicted wind power generation and connected to a power system by controlling the charging or discharging of an energy storage device included in the output control system. And controlling to compensate for the output of the fluctuations in the output of the wind farm.
상기 풍력 발전단지에 포함된 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지의 저장과 방출을 위한 에너지 저장장치;
상기 에너지 저장 장치의 부족 충전상태를 보조하기 위한 디젤 발전기;
상기 에너지 저장장치의 흡수 가능 용량을 초과하는 과잉 생산 에너지를 방출하기 위한 덤프 부하;
상기 풍력 발전기들 각각을 개별 제어하기 위한 스카다(SCADA, Supervisory Computing And Data Acquisition) 시스템; 및
전력 계통에 결합된 상기 풍력 발전기들의 출력 변동을 감지하여 상기 에너지 저장장치와 상기 디젤 발전기와 상기 덤프 부하의 동작을 제어하는 단지 통합 출력제어 장치를 포함하며,
상기 단지 통합 출력제어 장치는
상기 에너지 저장장치의 에너지 흡수 또는 방출을 제어하여 상기 풍력발전기들의 출력 변동을 1차적으로 보상하도록 제어하고, 상기 스카다 시스템을 통해 상기 풍력 발전기들 각각의 출력 증발 또는 출력 감발을 제어하여 상기 풍력발전기들의 출력 변동을 2차적으로 보상하도록 제어하고, 상기 디젤 발전기의 동작 및 상기 덤프 부하의 동작을 제어하여 상기 풍력 발전기들의 출력 변동을 3차적으로 보상하도록 제어하는 풍력 발전단지의 출력제어 시스템.In the output control system of the wind farm,
An energy storage device for storing and releasing energy produced by the wind generators included in the wind farm;
A diesel generator for assisting in a low charge state of the energy storage device;
A dump load for releasing excess product energy in excess of the absorbable capacity of the energy storage device;
SCADA (Supervisory Computing And Data Acquisition) system for individually controlling each of the wind generators; And
It includes only an integrated output control device for detecting the output variation of the wind generators coupled to the power system to control the operation of the energy storage device and the diesel generator and the dump load,
The only integrated output control device
Control the energy absorption or release of the energy storage device to compensate primarily for the output fluctuations of the wind turbines, and control the output evaporation or output decay of each of the wind generators through the skada system to control the wind turbines To control the output fluctuations of the wind turbines secondarily, and controlling the operation of the diesel generator and the dump load to control the output fluctuations of the wind turbines thirdly.
상기 단지 통합 출력제어 장치는,
전력 거래소와 상호 통신을 통해서 전력 거래 기능을 수행하는 풍력 발전단지의 출력제어 시스템.The method of claim 5,
The only integrated output control device,
An output control system of a wind farm that performs power trading functions through mutual communication with a power exchange.
상기 단지 통합 출력제어 장치는,
상기 풍력 발전기들의 출력량 예측을 위한 기상정보와의 연계, 전력 시장에의 참여를 위한 전력 거래소와의 연계, 상기 풍력 발전기들과의 연계, 상기 에너지 저장장치와의 연계, 상기 디젤 발전기 및 상기 덤프 부하와의 연계를 유선 또는 무선의 통신 네트워크와 통신 인터페이스를 이용하여 상기 풍력발전 단지를 원격 제어하는 풍력 발전단지의 출력제어 시스템.The method of claim 5,
The only integrated output control device,
Linkage with weather information for predicting output of the wind generators, linkage with a power exchange for participation in a power market, linkage with the wind generators, linkage with the energy storage device, the diesel generator and the dump load And an output control system of a wind farm for remotely controlling the wind farm using a wired or wireless communication network and a communication interface.
상기 풍력 발전단지에 포함된 풍력 발전기들에 의해서 생산된 에너지의 저장과 방출을 위한 에너지 저장장치; 및
외부로부터 제공되는 기상 정보를 이용하여 단기 및 장기 풍력 발전량들을 예측하여 상기 예측된 풍력 발전량들에 대응하는 상기 풍력발전 단지에 포함되고 전력 계통에 연결되는 풍력 발전기들의 출력 변동의 에너지를 보상하도록 제어하는 단지 통합 출력제어 장치를 포함하는 풍력 발전단지의 출력제어 시스템.In the output control system of the wind farm,
An energy storage device for storing and releasing energy produced by the wind generators included in the wind farm; And
Forecasting short-term and long-term wind power generation using weather information provided from the outside to control to compensate the energy of the output fluctuations of the wind generators included in the wind farm corresponding to the predicted wind power generation and connected to the power system An output control system of a wind farm including an integrated output control device.
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