KR101413537B1 - Method and System of compensating for output of wind power generation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 간헐적인 출력 특성에 의해 빈번한 출력 변동 현상이 발생하는 풍력 발전의 출력 변동이 최소화되도록 최적의 출력 보상을 제공할 수 있는 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 전력 계통과 연결되는 풍력발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치를 수집하는 단계; (b) 상기 출력치로부터 저주파 보상을 위한 제1 보상 신호와 고주파 보상을 위한 제2 보상 신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 제1 보상 신호에 따라 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 출력 특성을 갖는 제1 에너지 저장 장치와 제2 에너지 저장 장치 중 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하고 상기 제2 보상 신호에 따라 상기 제2 에너지 저장 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 풍력 발전 설비로부터 실시간으로 수집되는 출력치에 따라 계산되는 출력 보상분을 저주파 보상을 위한 성분과 고주파 보상을 위한 성분으로 분리한 후 서로 다른 출력 특성을 갖는 복수의 에너지 저장 장치가 협조 제어에 의해 출력 보상분에 대한 저주파 보상 및 고주파 보상이 가능하도록 하여 풍력 발전의 출력 변동 및 부하 변화에 따른 전력 계통 주파수 변동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있는 최적의 출력 보상을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention relates to a wind power output compensation method and system. And more particularly, to a wind power generation output compensation method and system capable of providing optimum output power compensation so as to minimize fluctuations in output of a wind power generation system in which frequent fluctuations in output occur due to intermittent output characteristics. (A) collecting an output value of the wind power generation facility connected to the power system to the power system side; (b) generating a first compensation signal for low frequency compensation and a second compensation signal for high frequency compensation from the output value; And (c) controlling the charge / discharge operation of the first energy storage device among the first energy storage device and the second energy storage device, which are electrically connected to the wind turbine generator according to the first compensation signal and have different output characteristics, And controls the operation of the second energy storage device according to the second compensation signal. According to the present invention, an output compensation component calculated according to an output value collected in real time from a wind power generator is divided into a low frequency compensation component and a high frequency compensation component, and then a plurality of energy storage devices having different output characteristics cooperate Frequency compensation and high-frequency compensation for the output compensation can be performed by the control, thereby providing the optimum output compensation that can effectively cope with the fluctuation of the power system frequency due to the variation of the output of the wind power generator and the change of the load.

Description

풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템 {Method and System of compensating for output of wind power generation}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a system for compensating wind power generation,

본 발명은 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 간헐적인 출력 특성에 의해 빈번한 출력 변동 현상이 발생하는 풍력 발전의 출력 변동이 최소화되도록 최적의 출력 보상을 제공할 수 있는 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power output compensation method and system. And more particularly, to a wind power generation output compensation method and system capable of providing optimum output power compensation so as to minimize fluctuations in output of a wind power generation system in which frequent fluctuations in output occur due to intermittent output characteristics.

최근 기존 에너지원들의 문제점들을 해결할 수 있는 대안으로 부상하고 있는 다수의 신재생 에너지원 중 풍력의 경우 기존의 에너지원들과 비교시에 발전 단가가 저렴하므로 충분한 경쟁력 확보가 가능한 것으로 판단되고 있다.Recently, it is considered that wind power generation among many new and renewable energy sources, which are emerging as an alternative to solve the problems of existing energy sources, can secure sufficient competitiveness because the generation cost is low compared to existing energy sources.

이에 따라, 미국, 중국, 유럽 등 세계 각국에서 풍력 발전의 도입 용량이 증대되고 있는 추세에 있고, 특히 일부 유럽 국가의 경우 전체 발전량의 약 30% 정도를 풍력 발전에 의존하고 있으며, 국내의 경우에도 현재 제주도 및 태백산맥 인근에 다수의 풍력 발전기가 운영되고 있고 서남 해안의 경우 대규모 풍력 발전 단지가 조성 및 운영될 예정에 있다.As a result, the introduction capacity of wind power generation in the United States, China, and Europe is on the rise. In particular, some European countries depend on wind power generation for about 30% of total power generation. A large number of wind power generators are operating near Jeju and Taebaek mountain ranges, and large-scale wind power generation complexes are planned to be operated and operated on the southwest coast.

그러나, 풍력 발전의 경우 간헐적인 출력 특성에 따라 주파수와 전압 변동이 빈번하게 발생하게 되는 문제점이 존재하므로 풍력 발전이 도입 비율이 높아지게 되면 그와 동시에 전력 계통 전체의 동요나 정전 등의 안정성 문제 발생 확률 또한 높아지게 된다.However, in the case of wind power generation, frequency and voltage fluctuations frequently occur due to intermittent output characteristics. Therefore, when the introduction ratio of wind power increases, the stability probability of fluctuations or power outages of the entire power system It also increases.

따라서, 풍력 발전의 출력 변동을 적절한 수준으로 유지할 수 있도록 하기 위해 풍력 발전의 출력 변동을 적절하게 보상하는 것은 풍력 발전과 연결된 전력 계통의 안정성 및 전력 품질 향상을 위해 필수적으로 요구된다.Therefore, it is essential to compensate the output fluctuation of the wind power generation properly to maintain the power fluctuation of the wind power generation at an appropriate level, in order to improve the stability and power quality of the power system connected to the wind power generation.

또한, 풍력발전의 출력 변동에 대한 대응 방법의 경우 크게 직접적인 방법과 간접적인 방법으로 구분할 수 있는데, 이 중 직접적인 대응 방법의 경우 풍력 발전의 출력 변화에 따른 전력 품질 및 안정성이 저하되지 않도록 풍력 발전의 출력 변동을 직접적으로 제어하는 방식으로 종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0094334호(2010. 8. 26 공개)가 존재하고, 간접적인 대응 방법의 경우 풍력발전이 도입되는 전력계통의 특성을 검토하여 도입하고자 하는 풍력발전의 용량이 전력품질이나 안정도에 영향을 미치지 않도록 규모와 구성을 제어하는 방식으로 종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0099519호(2010. 9. 13 공개)가 존재한다.In the case of the direct response method, the countermeasure against the output fluctuation of the wind power generation can be largely divided into a direct method and an indirect method. In the case of the direct countermeasure method, in order to prevent deterioration of the power quality and stability due to the change of the output of the wind power generation, There is a prior art disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0094334 (disclosed on Aug. 26, 2010), and in the case of an indirect countermeasure method, a characteristic of a power system in which wind power is introduced And the size and configuration of the wind turbine are controlled so that the capacity of the wind turbine to be introduced does not affect the power quality or stability. In the prior art, Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0099519 (published on September 13, 2010) Lt; / RTI >

그러나, 직접적인 대응 방법의 경우 대규모 시스템의 직접적인 제어에 따른 제어기의 오동작, 기계적인 출력제어 적용에 따른 속응성 문제의 발생, 및, 안정도 확보를 위해 풍력발전의 출력을 희생해야 하는 문제점이 있었으며, 간접적인 대응 방법의 경우 풍력발전 도입용량의 제한 및 전력 계통의 구성의 변화에 따른 대응이 용이하지 못한 문제점이 있었다.However, in the case of a direct countermeasure method, there is a problem that the output of the wind power generator must be sacrificed for the malfunction of the controller due to the direct control of the large scale system, the occurrence of the inertia problem due to the application of the mechanical output control, There is a problem in that it is not easy to respond to changes in the configuration of the power system and the limitation of the capacity of the wind power generation introduction capacity.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 서로 다른 출력 특성을 갖는 복수의 에너지 저장 장치를 풍력 발전 설비와 연결시켜 풍력 발전 설비의 출력 변동이 발생하는 경우 복수의 에너지 저장 장치의 협조 제어에 의해 이를 보상하도록 함으로써 최적의 출력 보상을 제공할 수 있는 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of controlling a plurality of energy storage devices by connecting a plurality of energy storage devices having different output characteristics to a wind power generation facility, And to compensate for the wind power generation by compensating for the wind power generation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 방법은 (a) 전력 계통과 연결되는 풍력발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치를 수집하는 단계; (b) 상기 출력치로부터 저주파 보상을 위한 제1 보상 신호와 고주파 보상을 위한 제2 보상 신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 제1 보상 신호에 따라 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 출력 특성을 갖는 제1 에너지 저장 장치와 제2 에너지 저장 장치 중 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하고 상기 제2 보상 신호에 따라 상기 제2 에너지 저장 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of compensating wind power generation comprising the steps of: (a) collecting an output value of a wind power generation facility connected to a power system to the power system side; (b) generating a first compensation signal for low frequency compensation and a second compensation signal for high frequency compensation from the output value; And (c) controlling the charge / discharge operation of the first energy storage device among the first energy storage device and the second energy storage device, which are electrically connected to the wind turbine generator according to the first compensation signal and have different output characteristics, And controls the operation of the second energy storage device according to the second compensation signal.

또한, 상기 (a) 단계에 이어서 (a1) 상기 출력치로부터 상기 풍력 발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of (a1) generating frequency information for an output value from the output value to the power system side of the wind power generation facility.

또한, 상기 (c) 단계는 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 이내에 위치하는 경우 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 중지하는 단계일 수 있다.The step (c) may include stopping the charging / discharging operation of the first energy storage device when the frequency information is within a predetermined range with respect to the reference frequency by comparing the frequency information with a predetermined reference frequency .

또한, 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 출력치와 미리 결정된 상기 풍력 발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제어 신호를 생성하는 단계; (b2) 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 제1 보상 신호를 생성하는 단계; 및 (b3) 상기 제어 신호와 상기 제1 보상신호의 차를 계산하여 상기 제2 보상 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) includes the steps of: (b1) generating a control signal by calculating a difference between the output value and a predetermined output value of the wind turbine; (b2) low-pass-filtering the control signal to generate the first compensation signal; And (b3) calculating a difference between the control signal and the first compensation signal to generate the second compensation signal.

또한, 상기 (c) 단계는 (c1) 상기 제1 보상 신호와 상기 제2 보상 신호 각각으로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 단계; (c2) 상기 전류 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 단계; (c3) 상기 전압 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 단계; 및 (c4) 상기 삼성 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어 신호를 생성하고 상기 온/오프 제어 신호에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step (c) includes the steps of: (c1) generating a current vector reference value from each of the first compensation signal and the second compensation signal; (c2) generating a voltage vector reference value using a difference between the current vector reference value and a current vector value generated from the output value; (c3) generating a three-phase AC voltage reference waveform using the voltage vector reference value and the phase angle information generated from the output value; And (c4) generating an on / off control signal using the Samsung AC voltage reference waveform and controlling a charging / discharging operation of each of the first energy storage device and the second energy storage device according to the on / off control signal Step < / RTI >

또한, 상기 (c) 단계에서 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치는 서로 병렬 연결될 수 있다.In addition, in the step (c), the first energy storage device and the second energy storage device may be connected in parallel with each other.

또한, 상기 (c) 단계에서 상기 제1 에너지 저장 장치는 슈퍼 커패시터이고 상기 제2 에너지 저장 장치는 고체 전지 또는 액체 전지일 수 있다.In the step (c), the first energy storage device may be a supercapacitor and the second energy storage device may be a solid battery or a liquid battery.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 시스템은 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되는 제1 에너지 저장부; 상기 제1 에너지 저장부와 병렬 연결되는 제2 에너지 저장부; 상기 풍력 발전 설비의 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 출력치를 수집한 후 상기 출력치를 이용하여 서로 다른 출력 특성을 갖는 상기 제1 에너지 저장부 및 상기 제2 에너지 저장부 중 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 위한 제1 보상 신호와 상기 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 위한 제2 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부;상기 제1 보상 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제1 동작 제어부; 및 상기 제2 보상 신호에 따라 동작하여 상기 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제2 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, a wind power generation output compensation system according to a preferred embodiment of the present invention includes: a first energy storage unit electrically connected to a wind power generation facility; A second energy storage unit connected in parallel to the first energy storage unit; Wherein the output value of the first energy storage unit and the second energy storage unit having different output characteristics are collected by using the output value after collecting output values to the power system side electrically connected to the wind power generation facility of the wind power generation facility, A compensation signal generator for generating a first compensation signal for charge / discharge operation of the energy storage unit and a second compensation signal for charge / discharge operation of the second energy storage unit, A first operation control unit for controlling the charge / discharge operation of the secondary battery; And a second operation control unit operating in accordance with the second compensation signal to control a charging / discharging operation of the second energy storage unit.

또한, 상기 보상 신호 생성부는 상기 출력치와 미리 결정된 상기 풍력 발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부, 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 제1 보상 신호를 생성하는 제1 보상 신호 생성부, 및 상기 제어 신호와 상기 제1 보상 신호 간의 차를 계산하여 상기 제2 보상 신호를 생성하는 제2 보상 신호 생성부를 포함할 수 있다.The compensation signal generator may include a control signal generator for calculating a difference between the output value and a predetermined output value of the wind turbine generator to generate a control signal, And a second compensation signal generator for generating a second compensation signal by calculating a difference between the control signal and the first compensation signal.

또한, 상기 제1 에너지 저장부는 슈퍼 커패시터이고 상기 제2 에너지 저장 장치는 고체 전지 또는 액체 전지일 수 있다.The first energy storage unit may be a supercapacitor and the second energy storage unit may be a solid battery or a liquid battery.

또한, 상기 보상 신호 생성부는 상기 출력치로부터 상기 풍력 발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 더 생성할 수 있다.The compensation signal generating unit may further generate frequency information on an output value from the output value to the power system side of the wind power generation facility.

또한, 상기 제1 동작 제어부는 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 이내에 위치하는 경우 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 중지할 수 있다.The first operation control unit may compare the frequency information with a predetermined reference frequency, and stop the charging / discharging operation of the first energy storage device when the frequency information is located within a predetermined range with respect to the reference frequency .

또한, 상기 제1 동작 제어부는 상기 제1 보상 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함할 수 있다.The first operation control unit may further include a current vector reference value generation unit that generates a current vector reference value from the first compensation signal and a current vector reference value generation unit that generates a voltage vector using a difference between the current vector reference value and a current current vector value generated from the instantaneous output value. A DQ inverse transformer for generating a three-phase AC voltage reference waveform using the phase angle information generated from the voltage vector reference value and the instantaneous output value, and a DQ inverse transformer for generating an on-off signal from the three- And a DC-AC converter unit that operates in accordance with the on-off signal and controls an output of energy transmitted from the first energy storage unit.

또한, 상기 제2 동작 제어부는 상기 제2 보상 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함할 수 있다.The second operation control unit may further include a current vector reference value generation unit that generates a current vector reference value from the second compensation signal and a current vector reference value generation unit that calculates a current vector value based on a difference between the current vector reference value and the current current vector value generated from the instantaneous output value, A DQ inverse transformer for generating a three-phase AC voltage reference waveform using the phase angle information generated from the voltage vector reference value and the instantaneous output value, and a DQ inverse transformer for generating an on-off signal from the three- And a DC-AC converter unit that operates in accordance with the on-off signal and controls an output of energy transmitted from the first energy storage unit.

본 발명에 의하면 풍력 발전 설비로부터 실시간으로 수집되는 출력치에 따라 계산되는 출력 보상분을 저주파 보상을 위한 성분과 고주파 보상을 위한 성분으로 분리한 후 서로 다른 출력 특성을 갖는 복수의 에너지 저장 장치가 협조 제어에 의해 출력 보상분에 대한 저주파 보상 및 고주파 보상이 가능하도록 하여 풍력 발전의 출력 변동 및 부하 변화에 따른 전력 계통 주파수 변동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있는 최적의 출력 보상을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, an output compensation component calculated according to an output value collected in real time from a wind power generator is divided into a low frequency compensation component and a high frequency compensation component, and then a plurality of energy storage devices having different output characteristics cooperate Frequency compensation and high-frequency compensation for the output compensation can be performed by the control, thereby providing the optimum output compensation that can effectively cope with the fluctuation of the power system frequency due to the variation of the output of the wind power generator and the change of the load.

또한, 풍력 발전의 출력 변동 및 부화 변화에 따른 전력 계통 주파수 변동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있는 최적의 출력 보상을 제공할 수 있으므로 풍력 발전 설비와 연결되는 전력 계통에 대한 신뢰도 및 안정성을 향상시킬 수 있으며, 전력 품질 개선이 가능하므로 풍력 발전 등의 신재생 에너지원에 대한 도입 용량을 크게 확대할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, it is possible to provide optimal output compensation that can effectively cope with fluctuations in the power system frequency due to variations in output and enrichment of wind power, thereby improving the reliability and stability of the power system connected to the wind power generation facility, It is possible to greatly enhance the introduction capacity of new and renewable energy sources such as wind power generation.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 보상 신호 생성부의 상세 블록도,
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 시스템의 동작 참고도,
도 5는 도 1의 제1 동작 제어부의 상세 블록도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 풍력 발전 출력 보상 방법의 순서도,
도 7은 도 5의 S200에 대한 상세 순서도, 및
도 8은 도 5의 S400에 대한 상세 순서도 이다.1 is a block diagram of a wind power output compensation system according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed block diagram of the compensation signal generating unit of FIG. 1,
3 and 4 are operation reference diagrams of a wind power generation output compensation system according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a detailed block diagram of the first operation control unit of FIG. 1,
FIG. 6 is a flow chart of a method for compensating wind power generation output according to a preferred embodiment of the present invention,
7 is a detailed flowchart of S200 of Fig. 5, and Fig.
8 is a detailed flowchart of S400 of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Further, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be practiced by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 시스템의 블록도 이다.1 is a block diagram of a wind power output compensation system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 풍력 발전 출력 보상 시스템(1)은 제1 에너지 저장부(20), 제2 에너지 저장부(30), 보상 신호 생성부(40), 제1 동작 제어부(50), 및 제2 동작 제어부(60)를 포함한다.1, the wind power generation output compensation system 1 according to the preferred embodiment of the present invention includes a first energy storage unit 20, a second energy storage unit 30, a compensation signal generation unit 40, A first operation control unit 50, and a second operation control unit 60.

제1 에너지 저장부(20)는 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결되고, 제2 에너지 저장부(30)는 제1 에너지 저장부(20)와 병렬 연결된다.The first energy storage unit 20 is electrically connected to the wind turbine 10 and the second energy storage unit 30 is connected to the first energy storage unit 20 in parallel.

이때, 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)는 서로 다른 출력 특성을 가질 수 있는데, 다시 말해서 제1 에너지 저장부(20)는 빠른 변동분은 큰 출력을 가지지만 전체적인 출력의 평균은 영(zero)에 가깝게 되어 출력 특성에 비해 에너지 특성이 다소 떨어지는 슈퍼 커패시터일 수 있고, 제2 에너지 저장부(30)는 출력의 변화폭은 크지 않은 대신 전체적인 출력의 평균이 특정값을 유지하게 되어 출력 특성에 비해 에너지 특성이 우수한 고체 전지 또는 액체 전지일 수 있다.In this case, the first energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30 may have different output characteristics. In other words, the first energy storage unit 20 may have a large output, The second energy storage unit 30 may not have a large variation in output, but the average of the overall output may be maintained at a specific value And can be a solid battery or a liquid battery having excellent energy characteristics as compared with output characteristics.

이와 같이, 서로 다른 출력 특성을 갖는 에너지 저장 장치로 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)를 구성하고 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)를 서로 병렬 연결하는 이유는 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.The first energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30 may be formed of an energy storage device having different output characteristics and the first energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30 may be formed as described above. Will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

보상 신호 생성부(40)는 풍력 발전 설비(10)의 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결되는 전력 계통(도 1의 Power System) 측으로의 출력치를 수집한 후 상기 출력치를 이용하여 서로 다른 출력 특성을 갖는 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30) 중 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 위한 제1 보상 신호와 제1 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 위한 제2 보상 신호를 생성한다.The compensation signal generating unit 40 collects output values to the power system (the power system in FIG. 1) electrically connected to the wind power generation facility 10 of the wind power generation facility 10, A first compensation signal for charging / discharging the first energy storage unit 20 among the first energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30, And generates a second compensation signal for discharging operation.

이때, 보상 신호 생성부(40)의 상세 구성은 이하 도 2를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.The detailed configuration of the compensation signal generator 40 will be described in detail with reference to FIG.

제1 동작 제어부(50)는 상기 제1 보상 신호에 따라 동작하여 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하고, 제2 동작 제어부(60)는 상기 제2 보상 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어한다.The first operation control unit 50 operates in accordance with the first compensation signal to control the charging and discharging operation of the first energy storage unit 20 and the second operation control unit 60 operates according to the second compensation signal Discharging operation of the second energy storage unit 30 is controlled.

이때, 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)의 상세 구성은 이하 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, detailed configurations of the first operation control unit 50 and the second operation control unit 60 will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 도 1의 보상 신호 생성부에 대한 상세 블록도, 도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 시스템의 동작 참고도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the compensation signal generating unit of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are operation reference diagrams of a wind power output compensation system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 보상 신호 생성부(40)는 제어 신호 생성부(41), 제1 보상 신호 생성부(43), 및 제2 보상 신호 생성부(45)를 포함한다.2, the compensation signal generation unit 40 includes a control signal generation unit 41, a first compensation signal generation unit 43, and a second compensation signal generation unit 45. [

제어 신호 생성부(41)는 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통(도 1의 Power System) 측으로의 출력치(도 2의 P_WG)와 미리 결정된 풍력 발전 설비(10)의 정상 출력치(도 2의 P_ WG _ Ref) 간의 차를 계산하여 제어 신호(도 2의 PWT)를 생성한다.2) of the wind power generation facility 10 and the normal output value (also referred to as " P " ) of the predetermined wind power generation facility 10 calculating a difference between two of P _ _ WG Ref), to generate a control signal (P WT) of FIG.

제1 보상 신호 생성부(43)는 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 제1 에너지 저장 장치(20)의 충방전 동작을 제어하기 위한 상기 제1 보상 신호(PLTS)를 생성하고, 제2 보상 신호 생성부(45)는 상기 제어 신호와 상기 제1 보상 신호 간의 차를 계산하여 제2 에너지 저장 장치(30)의 충방전 동작을 제어하기 위한 상기 제2 보상 신호(PSTS)를 생성한다.The first compensation signal generation unit 43 generates the first compensation signal P LTS for controlling the charge / discharge operation of the first energy storage device 20 by low-pass filtering the control signal, The signal generator 45 calculates the difference between the control signal and the first compensation signal to generate the second compensation signal P STS for controlling the charging and discharging operation of the second energy storage device 30. [

다시 말해서, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 보상 신호 생성부(43)는 간헐적인 출력 특성에 따라 출력 변동이 심한 풍력 발전 설비(10)의 출력을 효율적으로 보상하기 위하여 상기 제어 신호(도 3의 PWT)를 로우 패스 필터링(도 3의 LPF)하여 저주파 보상을 위한 제1 보상 신호(도 3의 PLTS)를 생성하고, 고주파 보상을 위해 상기 제어 신호에서 상기 제1 보상 신호의 성분이 제외된 제2 보상 신호(도 3의 PSTS)를 생성하게 되며, 서로 다른 출력 특성을 갖는 에너지 저장 장치를 제1 에너지 저장 장치(20)와 제2 에너지 저장 장치(30)로 각각 구성함으로써 풍력 발전 설비(10)의 출력 보상 성분의 구성에 따라(다시 말해서, 저주파 보상 성분과 고주파 보상 성분에 따라) 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)의 협조 제어가 가능하도록 할 수 있다.3, in order to efficiently compensate the output of the wind turbine generator 10 with a severe output fluctuation according to the intermittent output characteristic, the first compensation signal generator 43 generates the first control signal of P WT) for generating a first compensation signal (P LTS) of Figure 3 for low frequency compensation to the low-pass filter (LPF in Fig. 3), and for the high-frequency compensating the components of the first compensation signal in the control signal (P STS in FIG. 3), and by configuring the energy storage device having different output characteristics as the first energy storage device 20 and the second energy storage device 30, It is possible to cooperatively control the first energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30 according to the configuration of the output compensation component of the power generation facility 10 (in other words, according to the low-frequency compensation component and the high- can do.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 보상 신호 생성부(40)는 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통(도 1의 Power System) 측으로의 출력치로부터 풍력 발전 설비(10)의 상기 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 더 생성하여 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)로 전송할 수 있고, 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)는 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수(예를 들어서, 60Hz)를 비교하여 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 밖에 위치하는 경우 상기 제1 보상 신호와 상기 제2 보상 신호에 따라 제1 에너지 저장부(20)(도 4의 Long Term Storage)와 제2 에너지 저장부(30)(도 4의 Short Term Storage) 각각에 대한 충방전 동작을 수행할 수 있고, 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 이내에 위치하는 경우 제1 동작 제어부(50)는 제1 에너지 저장부(20)의(도 4의 Long Term Storage)의 충방전 동작을 중지할 수 있다.4, the compensation signal generating unit 40 generates the compensation signal from the output to the power system (the power system in FIG. 1) of the wind turbine generator 10 to the power system side of the wind turbine generator 10 The first operation control unit 50 and the second operation control unit 60 can transmit the frequency information and the frequency information to the first operation control unit 50 and the second operation control unit 60, (For example, 60 Hz). When the frequency information is located outside a predetermined range with respect to the reference frequency, the first energy storage unit 20 (Long Term Storage in FIG. 4) and the second energy storage unit 30 (Short Term Storage in FIG. 4), and the frequency information may be stored in a predetermined range Located within First operation control section 50 may stop the charging and discharging operation of the (Long Term Storage of Fig. 4) of the first energy storage unit 20.

이와 같이, 보상 신호 생성부(40)에서 추가로 생성되는 상기 주파수 정보에 따라 제1 동작 제어부(50)가 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 중지하는 이유는 짧은 시간에 충전과 방전을 반복하는 운전 방식이 효율적이지 않은 제1 에너지 저장부(20)의 특성을 고려하여 일종의 사구간(Dead Band)를 두어 제1 에너지 저장부(20)의 운전 효율을 극대화할 수 있도록 하기 위함이며, 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작이 이루어지지 않는 경우에도 제1 에너지 저장부(20)와 병렬 연결된 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작에 의해(다시 말해서, 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)의 협조 제어에 의해) 풍력 발전 설비의 출력치에 대한 보상이 이루어질 수 있게 된다.The reason why the first operation control unit 50 stops the charge / discharge operation of the first energy storage unit 20 according to the frequency information further generated by the compensation signal generation unit 40 is that, In order to maximize the operation efficiency of the first energy storage unit 20 by setting a kind of dead band in consideration of the characteristics of the first energy storage unit 20 in which the operation method of repeating the discharge is not efficient Even when the first energy storage unit 20 is not charged or discharged, the second energy storage unit 30 connected in parallel with the first energy storage unit 20 is charged / discharged (that is, 1 energy storage unit 20 and the second energy storage unit 30), the output value of the wind power generation facility can be compensated.

도 5는 도 1의 제1 동작 제어부의 상세 블록도 이다.5 is a detailed block diagram of the first operation control unit of FIG.

도 5에 도시된 바와 같이 제1 동작 제어부(50)는 전류 벡터 기준값 생성부(51), 컨버터 전류 제어부(52), 위상 동기부(53), DQ 역변환부(55), 펄스폭 변조부(57), 및 DC/AC 컨버터부(59)를 포함한다.5, the first operation control unit 50 includes a current vector reference value generation unit 51, a converter current control unit 52, a phase synchronization unit 53, a DQ inversion unit 55, a pulse width modulation unit 57), and a DC / AC converter unit 59.

전류 벡터 기준값 생성부(51)는 보상 신호 생성부(40)에서 생성되는 제1 보상 신호(P_ref, Q_ref)와 보상 신호 생성부(40)에서 실시간으로 수집되는 출력치(P_actual, Q_actual)를 이용하여 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성한다.The current vector reference value generator 51 uses the first compensation signal P_ref and Q_ref generated by the compensation signal generating unit 40 and the output values P_actual and Q_actual collected in real time in the compensation signal generating unit 40 And generates a current vector reference value (Id_ref, Iq_ref).

이때, 전류 벡터 기준값 생성부(51)는 도 5에 도시된 바와 같이 보상 신호 생성부(40)에서 실시간으로 수집되는 출력치(P_actual, Q_actual)가 보상 신호 생성부(40)에서 생성되는 제1 보상 신호(P_ref, Q_ref)를 추종하도록 PI 제어부에서 PI 제어를 수행하여 생성될 수 있다.5, the current vector reference value generator 51 generates the current vector reference value P_actual and Q_actual, which are obtained in real time in the compensation signal generator 40 as shown in FIG. 5, And performing PI control in the PI control unit to follow the compensation signals P_ref and Q_ref.

컨버터 전류 제어부(52)는 전류 벡터 기준값 생성부(51)에서 생성된 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)과 보상 신호 생성부(40)에서 수집되는 출력치(P_actual, Q_actual)로부터 생성되는 현재 전류 벡터(Id, Iq)의 차이값인 오차 정보를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)를 생성한다.The converter current controller 52 receives the current vector reference value Id_ref and Iq_ref generated by the current vector reference value generator 51 and the current value vector I_ref and the current value vector I_ref generated from the output values P_actual and Q_actual collected by the compensation signal generator 40 (Vd_ref, Vq_ref) using error information which is a difference value between the voltage vector reference values (Id, Iq).

위상 동기부(53)는 보상 신호 생성부(40)에서 수집되는 출력치(P_actual, Q_actual)로부터 생성되는 현재 전압 벡터(Vd, Vq)를 이용하여 위상각 추정 정보(θ)를 생성하며, DQ 역변환부(55)는 컨버터 전류 제어부(52)에서 생성되는 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)과 위상 동기부(53)에서 생성된 위상각 추정 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)를 생성한다.The phase synchronization unit 53 generates phase angle estimation information? Using the current voltage vectors Vd and Vq generated from the output values P_actual and Q_actual collected by the compensation signal generation unit 40, The inverse transform unit 55 uses the voltage vector reference value Vd_ref and Vq_ref generated by the converter current control unit 52 and the phase angle estimation information? Generated by the phase synchronization unit 53 to generate the three-phase AC voltage reference waveform Vabc_ref ).

펄스폭 변조부(57)는 DQ 역변환부(55)에서 생성된 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)을 펄스폭 변조하여 DC/AC 컨버터부(59)의 동작을 위한 온오프 신호(On/Off)를 생성하며 펄스폭 변조부(57)에서 생성된 온오프 신호에 의해 DC/AC 컨버터부(59)의 각 스위칭 소자가 동작하여 제1 에너지 저장부(20)로부터 커패시터를 통하여 제1 동작 제어부(50)로 전송되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 계통(EPS) 측으로 전송한다.The pulse width modulating section 57 performs pulse width modulation on the three-phase alternating voltage reference waveform Vabc_ref generated by the DQ inverting section 55 to generate an on / off signal (On / Off) for operation of the DC / AC converter section 59, And each switching element of the DC / AC converter unit 59 is operated by the on-off signal generated by the pulse width modulating unit 57 to be supplied from the first energy storage unit 20 through the capacitor to the first operation control unit 50) to AC power and transmits the AC power to the EPS system.

또한, 제2 동작 제어부(60)의 경우 상세 구성 및 동작 방법이 앞서 설명한 제1 동작 제어부(50)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.The detailed configuration and operation method of the second operation control unit 60 are the same as those of the first operation control unit 50 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 출력 보상 방법에 대한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of compensating wind power output according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이 S100에서 보상 신호 생성부(40)가 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통(도 1의 Power System) 측으로의 출력치를 수집한다.6, in S100, the compensation signal generating unit 40 collects output values to the power system (the power system in FIG. 1) of the wind power generation facility 10. [

이때, 도면 상에는 도시되지 않았지만 S100에 이어서 보상 신호 생성부(40)가 상기 출력치로부터 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 생성한 후 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, although not shown in the drawing, the compensation signal generating unit 40 generates frequency information on the output value from the output value to the power system side of the wind power generation equipment 10, and then the first operation control unit 50, To the second operation control unit (60).

S200에서 보상 신호 생성부(40)가 상기 출력치로부터 저주파 보상(다시 말해서, 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작)을 위한 제1 보상 신호와 고주파 보상(다시 말해서, 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작)을 위한 제2 보상 신호를 생성하여 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)로 전송한다.In S200, the compensation signal generating unit 40 generates a first compensation signal for low frequency compensation (that is, a charging / discharging operation of the first energy storage unit 20) and high frequency compensation (in other words, (Charging / discharging operation of the first unit 30), and transmits the second compensation signal to the first operation control unit 50 and the second operation control unit 60.

이때, S200의 상세 과정은 이하 도 7을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.At this time, the detailed process of S200 will be described in detail with reference to FIG.

S300에서 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)가 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위를 벗어나는 지를 판단하여, 상기 주파수 정보가 상기 미리 결정된 범위를 벗어나는 경우 S400에서 제1 동작 제어부(50)가 상기 제1 보상 신호에 따라 제1 에너지 저장 장치(20)의 충방전 동작을 제어하고, 제2 동작 제어부(60)가 상기 제2 보상 신호에 따라 제2 에너지 저장 장치(30)의 충방전 동작을 제어하면 종료가 이루어진다.It is determined whether the first operation control unit 50 and the second operation control unit 60 are out of a predetermined range with respect to the frequency information and the predetermined reference frequency in step S300. If the frequency information is out of the predetermined range, The first operation control unit 50 controls the charge and discharge operation of the first energy storage device 20 according to the first compensation signal and the second operation control unit 60 controls the charge and discharge operation of the second energy storage device 20 according to the second compensation signal, When the charging / discharging operation of the apparatus 30 is controlled, termination is performed.

또한, S300에서 상기 주파수가 상기 미리 결정된 범위 이내에 있는 경우 S500에서 제1 동작 제어부(50)는 제1 에너지 저장 장치(20)의 충방전 동작을 정지하고, 제2 동작 제어부(60)는 상기 제2 보상 신호에 따라 제2 에너지 저장 장치(30)의 충방전 동작을 제어하면 종료가 이루어진다.If the frequency is within the predetermined range in step S300, the first operation control unit 50 stops the charging / discharging operation of the first energy storage device 20 and the second operation control unit 60 stops the charge / And the charge / discharge operation of the second energy storage device 30 is controlled according to the second compensation signal.

이때, S400의 상세 과정은 이하 도 8을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.At this time, the detailed procedure of S400 will be described in detail with reference to FIG.

도 7은 도 6의 S200의 상세 순서도이고, 도 8은 도 6의 S400의 상세 순서도 이다.FIG. 7 is a detailed flowchart of S200 of FIG. 6, and FIG. 8 is a detailed flowchart of S400 of FIG.

도 7에 도시된 바와 같이 S210에서 제어 신호 생성부(41)가 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통 측으로의 출력치(도 2의 P_WG)와 미리 결정된 풍력 발전 설비(10)의 정상 출력치(도 2의 P_ WG _ Ref) 간의 차를 계산하여 제어 신호(도 2의 PWT)를 생성한다.7, the control signal generating unit 41 generates a control signal ( P_WG in FIG. 2) to the power system side of the wind power generation facility 10 and a normal output value and it generates the control signal (P WT in Fig. 2) by calculating the difference between (Fig. 2 of Ref _ P _ WG).

S230에서 제1 보상 신호 생성부(43)가 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 제1 보상 신호(도 2의 PLTS)를 생성하고, S250에서 제2 보상 신호 생성부(45)가 상기 제어 신호와 상기 제1 보상 신호 간의 차를 계산하여 상기 제2 보상 신호(도 2의 PSTS)를 생성하면 종료가 이루어진다.In step S230, the first compensation signal generation unit 43 low-pass filters the control signal to generate the first compensation signal (P LTS in FIG. 2). In step S250, the second compensation signal generation unit 45 generates the first compensation signal And the second compensation signal (P STS in FIG. 2) is generated by calculating a difference between the first compensation signal and the first compensation signal.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 S410에서 전류 벡터 기준값 생성부(51)가 제1 보상 신호(P_ref, Q_ref)로부터 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성한다.8, the current vector reference value generator 51 generates the current vector reference value Id_ref and Iq_ref from the first compensation signal P_ref and Q_ref at S410.

이때, 전류 벡터 기준값 생성부(51)가 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성하는 상세 과정은 위에서 설명한 바 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.At this time, the detailed process of generating the current vector reference value (Id_ref, Iq_ref) by the current vector reference value generation unit 51 has been described above, and a description thereof will be omitted.

S430에서 컨버터 전류 제어부(53)가 전류 벡터 기준값과 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값(Id, Iq)의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)를 생성한다.The converter current controller 53 generates the voltage vector reference values Vd_ref and Vq_ref by using the difference between the current vector reference value and the current vector values Id and Iq generated from the output values at S430.

S450에서 DQ 역변환부(55)가 전압 벡터 기준값과 위상 동기부(53)에서 생성되는 위상각 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형(Vabc_ref)를 생성한다.In step S450, the DQ inverting section 55 generates the three-phase AC voltage reference waveform Vabc_ref by using the voltage vector reference value and the phase angle information? Generated by the phase synchronization section 53. [

S470에서 펄스폭 변조부(57)가 삼상 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어 신호(On/Off)를 생성하고 온/오프 제어 신호에 따라 DC/AC 컨버터부(59)가 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하면 종료가 이루어진다.In step S470, the pulse width modulating unit 57 generates an on / off control signal (On / Off) using the three-phase AC voltage reference waveform, and the DC / AC converter unit 59 generates the first energy When the charge / discharge operation of the storage section 20 is controlled, termination is performed.

이때, S400에 대한 상세 과정의 경우 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)가 각각 상기 제1 보상 신호와 상기 제2 보상 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하고, 상기 전류 벡터 기준값과 현재 전류 벡터값의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하고, 상기 전압 벡터 기준값과 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하며, 상기 삼상 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어신호를 생성한 후 상기 온/오프 제어 신호에 따라 제1 에너지 저장 장치(20)와 제2 에너지 저장 장치(30) 각각의 충방전 동작을 제어하는 것이지만, 편의상 제1 동작 제어부(50)가 상기 제1 보상 신호에 의해 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하는 과정에 대해서만 설명하였으며, 제2 동작 제어부(60)가 보상 신호 생성부(40)로부터 전송되는 상기 제2 보상 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어하는 과정의 경우에도 앞서 설명한 S410 내지 S470과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.At this time, in the detailed process of S400, the first operation control unit 50 and the second operation control unit 60 generate a current vector reference value from the first compensation signal and the second compensation signal, respectively, Generates a three-phase AC voltage reference waveform using the voltage vector reference value and phase angle information, and generates an on / off control signal using the three-phase AC voltage reference waveform, Discharge operation of each of the first energy storage device 20 and the second energy storage device 30 according to the on / off control signal, the first operation control part 50 controls the charge / The second operation control unit 60 controls the charge and discharge operation of the first energy storage unit 20 based on the second signal transmitted from the compensation signal generation unit 40, Phase signal to control the charging / discharging operation of the second energy storage unit 30 is the same as that of S410 to S470 described above, so that a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템의 경우 풍력 발전 설비로부터 실시간으로 수집되는 출력치를 이용하여 저주파 보상을 위한 제1 보상 신호와 고주파 보상을 위한 제2 보상 신호를 생성하고, 상기 제1 보상 신호와 상기 제2 보상 신호에 따라 서로 다른 출력 특성을 갖는 복수의 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어함으로써 복수의 에너지 저장 장치의 협조 제어가 가능하도록 하며, 풍력 발전 설비로부터 실시간으로 수집되는 출력치를 이용하여 주파수 정보를 생성하고 주파수 변화에 따라 복수의 에너지 저장 장치 중 특정 에너지 저장 장치가 동작하지 않도록 하는 사구간(Dead Band)를 두어 상기 특정 에너지 저장 장치의 과도한 주파수 응답에 따른 운전 효율을 저하를 방지할 수 있게 된다.In the wind power generation output compensation method and system of the present invention, a first compensation signal for low frequency compensation and a second compensation signal for high frequency compensation are generated using output values collected in real time from a wind turbine, And controlling the charging and discharging operations of a plurality of energy storage devices having different output characteristics according to the second compensation signal to enable cooperative control of a plurality of energy storage devices and using an output value collected in real time from the wind power generation equipment And a dead band is provided to prevent the specific energy storage device from operating among the plurality of energy storage devices according to the frequency change so that the operation efficiency according to the excessive frequency response of the specific energy storage device is prevented from being lowered .

이에 따라, 서로 다른 출력 특성을 갖는 복수의 에너지 저장 장치가 협조 제어에 의해 출력 보상분에 대한 저주파 보상 및 고주파 보상이 가능하도록 할 수 있으므로 풍력 발전의 출력 변동 및 부하 변화에 따른 전력 계통 주파수 변동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있는 최적의 출력 보상을 제공할 수 있게 된다.Accordingly, since a plurality of energy storage devices having different output characteristics can perform low-frequency compensation and high-frequency compensation for the output compensation component by cooperative control, it is possible to suppress the variation of the power system frequency It is possible to provide an optimal output compensation that can effectively cope with the problem.

또한, 풍력 발전의 출력 변동 및 부화 변화에 따른 전력 계통 주파수 변동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있는 최적의 출력 보상을 제공할 수 있으므로 풍력 발전 설비와 연결되는 전력 계통에 대한 신뢰도 및 안정성을 향상시킬 수 있으며, 전력 품질 개선이 가능하므로 풍력 발전 등의 신재생 에너지원에 대한 도입 용량을 크게 확대할 수 있게 된다.In addition, it is possible to provide optimal output compensation that can effectively cope with fluctuations in the power system frequency due to variations in output and enrichment of wind power, thereby improving the reliability and stability of the power system connected to the wind power generation facility, It is possible to significantly increase the installed capacity of new and renewable energy sources such as wind power generation.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

(1) : 풍력 발전 출력 보상 시스템 (10) : 풍력 발전 설비
(20) : 제1 에너지 저장부 (30) : 제2 에너지 저장부
(40) : 보상 신호 생성부 (41) : 제어 신호 생성부
(43) : 제1 보상 신호 생성부 (45) : 제2 보상 신호 생성부
(50) : 제1 동작 제어부 (51) : 전류 벡터 기준값 생성부
(52) : 컨버터 전류 제어부 (53) : 위상 동기부
(55) : DQ 역변환부 (57) : 펄스폭 변조부
(59) : DC/AC 컨버터부 (60) : 제2 동작 제어부(1): wind power output compensation system (10): wind power plant
(20): first energy storage unit (30): second energy storage unit
(40): Compensation Signal Generation Unit (41): The control signal generation unit
(43): first compensation signal generator (45): second compensation signal generator
(50): first operation control section (51): current vector reference value generation section
(52): converter current control section (53): phase synchronizing section
(55): DQ inverting section (57): pulse width modulating section
(59): DC / AC converter section (60): second operation control section

Claims (14)

(a) 전력 계통과 연결되는 풍력발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치를 수집하는 단계;
(b) 상기 출력치로부터 저주파 보상을 위한 제1 보상 신호와 고주파 보상을 위한 제2 보상 신호를 생성하는 단계; 및
(c) 상기 제1 보상 신호에 따라 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 출력 특성을 갖는 제1 에너지 저장 장치와 제2 에너지 저장 장치 중 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하고 상기 제2 보상 신호에 따라 상기 제2 에너지 저장 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 (a) 단계에 이어서 (a1) 상기 출력치로부터 상기 풍력 발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 (c) 단계는 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 이내에 위치하는 경우 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 중지하는 단계인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 방법.(a) collecting an output value of the wind power generation facility connected to the power system to the power system side;
(b) generating a first compensation signal for low frequency compensation and a second compensation signal for high frequency compensation from the output value; And
(c) controlling a charging / discharging operation of the first energy storage device among the first energy storage device and the second energy storage device, which are electrically connected to the wind turbine generator according to the first compensation signal and have different output characteristics, And controlling the operation of the second energy storage device according to the second compensation signal,
(A1) generating frequency information for an output value from the output value to the power system side of the wind power generation facility,
Wherein the step (c) comprises comparing the frequency information with a predetermined reference frequency, and stopping the charging / discharging operation of the first energy storage device when the frequency information is located within a predetermined range with respect to the reference frequency The wind power generation output compensation method. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
(b1) 상기 출력치와 미리 결정된 상기 풍력 발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제어 신호를 생성하는 단계;
(b2) 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 제1 보상 신호를 생성하는 단계; 및
(b3) 상기 제어 신호와 상기 제1 보상신호의 차를 계산하여 상기 제2 보상 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 방법.The method according to claim 1,
The step (b)
(b1) calculating a difference between the output value and a predetermined output value of the wind turbine generator to generate a control signal;
(b2) low-pass-filtering the control signal to generate the first compensation signal; And
(b3) calculating the difference between the control signal and the first compensation signal to generate the second compensation signal. 제 4항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 제1 보상 신호와 상기 제2 보상 신호 각각으로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 단계;
(c2) 상기 전류 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 단계;
(c3) 상기 전압 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 단계; 및
(c4) 상기 삼상 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어 신호를 생성하고 상기 온/오프 제어 신호에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 방법.5. The method of claim 4,
The step (c)
(c1) generating a current vector reference value from each of the first compensation signal and the second compensation signal;
(c2) generating a voltage vector reference value using a difference between the current vector reference value and a current vector value generated from the output value;
(c3) generating a three-phase AC voltage reference waveform using the voltage vector reference value and the phase angle information generated from the output value; And
(c4) generating an on / off control signal using the three-phase AC voltage reference waveform and controlling a charge and discharge operation of each of the first energy storage device and the second energy storage device according to the on / off control signal Wherein the wind power generation output compensation method comprises: 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치는 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 방법.The method according to claim 1,
In the step (c)
Wherein the first energy storage device and the second energy storage device are connected in parallel with each other. 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 제1 에너지 저장 장치는 슈퍼 커패시터이고 상기 제2 에너지 저장 장치는 고체 전지 또는 액체 전지인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 방법.The method according to claim 1,
In the step (c)
Wherein the first energy storage device is a supercapacitor and the second energy storage device is a solid battery or a liquid battery. 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되는 제1 에너지 저장부;
상기 제1 에너지 저장부와 병렬 연결되는 제2 에너지 저장부;
상기 풍력 발전 설비의 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 출력치를 수집한 후 상기 출력치를 이용하여 서로 다른 출력 특성을 갖는 상기 제1 에너지 저장부 및 상기 제2 에너지 저장부 중 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 위한 제1 보상 신호와 상기 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 위한 제2 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부;
상기 제1 보상 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제1 동작 제어부; 및
상기 제2 보상 신호에 따라 동작하여 상기 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제2 동작 제어부를 포함하고,
상기 보상 신호 생성부는 상기 출력치로부터 상기 풍력 발전 설비의 상기 전력 계통 측으로의 출력치에 대한 주파수 정보를 더 생성하며,
상기 제1 동작 제어부는 상기 주파수 정보와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 주파수 정보가 상기 기준 주파수에 대하여 미리 결정된 범위 이내에 위치하는 경우 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 시스템.A first energy storage unit electrically connected to the wind power generation facility;
A second energy storage unit connected in parallel to the first energy storage unit;
Wherein the output value of the first energy storage unit and the second energy storage unit having different output characteristics are collected by using the output value after collecting output values to the power system side electrically connected to the wind power generation facility of the wind power generation facility, A compensation signal generator for generating a first compensation signal for charge / discharge operation of the energy storage unit and a second compensation signal for charge / discharge operation of the second energy storage unit;
A first operation control unit operating in accordance with the first compensation signal to control charging and discharging operations of the first energy storage unit; And
And a second operation control unit which operates in accordance with the second compensation signal to control a charge / discharge operation of the second energy storage unit,
Wherein the compensation signal generator further generates frequency information on an output value from the output value to the power system side of the wind power generation facility,
Wherein the first operation control unit compares the frequency information with a predetermined reference frequency and stops the charge / discharge operation of the first energy storage device when the frequency information is located within a predetermined range with respect to the reference frequency Wind power output compensation system. 제 8항에 있어서,
상기 보상 신호 생성부는 상기 출력치와 미리 결정된 상기 풍력 발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부, 상기 제어 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 제1 보상 신호를 생성하는 제1 보상 신호 생성부, 및 상기 제어 신호와 상기 제1 보상 신호 간의 차를 계산하여 상기 제2 보상 신호를 생성하는 제2 보상 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the compensation signal generator includes a control signal generator for generating a control signal by calculating a difference between the output value and a predetermined output value of the wind turbine, and generating the first compensation signal by low-pass filtering the control signal And a second compensation signal generator for calculating a difference between the control signal and the first compensation signal to generate the second compensation signal. 제 8항에 있어서,
상기 제1 에너지 저장부는 슈퍼 커패시터이고 상기 제2 에너지 저장 장치는 고체 전지 또는 액체 전지인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 출력 보상 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the first energy storage unit is a supercapacitor and the second energy storage unit is a solid battery or a liquid battery. 삭제delete 삭제delete 제 9항에 있어서,
상기 제1 동작 제어부는 상기 제1 보상 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 출력 보상 시스템.10. The method of claim 9,
The first operation control unit generates a current vector reference value from the first compensation signal and generates a voltage vector reference value using the difference between the current vector reference value and the current current vector value generated from the output value, A DQ inverting unit for generating a three-phase AC voltage reference waveform using the voltage vector reference value and the phase angle information generated from the output value, a pulse width modulating unit for generating an on-off signal from the three- And a DC-AC converter unit that operates in accordance with the on-off signal and controls an output of energy transmitted from the first energy storage unit. 제 9항에 있어서,
상기 제2 동작 제어부는 상기 제2 보상 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 출력 보상 시스템.10. The method of claim 9,
The second operation control unit generates a current vector reference value from the second compensation signal and generates a voltage vector reference value using the difference between the current vector reference value and the current current vector value generated from the output value, A DQ inverting unit for generating a three-phase AC voltage reference waveform using the voltage vector reference value and the phase angle information generated from the output value, a pulse width modulating unit for generating an on-off signal from the three- And a DC-AC converter unit that operates in accordance with the on-off signal and controls an output of energy transmitted from the first energy storage unit.
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