KR101474296B1 - 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101474296B1
KR101474296B1 KR1020130064299A KR20130064299A KR101474296B1 KR 101474296 B1 KR101474296 B1 KR 101474296B1 KR 1020130064299 A KR1020130064299 A KR 1020130064299A KR 20130064299 A KR20130064299 A KR 20130064299A KR 101474296 B1 KR101474296 B1 KR 101474296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
stored
storage unit
management unit
unit
Prior art date
Application number
KR1020130064299A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140142615A (ko
Inventor
조영행
조인호
Original Assignee
에이피전자산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이피전자산업 주식회사 filed Critical 에이피전자산업 주식회사
Priority to KR1020130064299A priority Critical patent/KR101474296B1/ko
Publication of KR20140142615A publication Critical patent/KR20140142615A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101474296B1 publication Critical patent/KR101474296B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/248—UPS systems or standby or emergency generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment

Abstract

본 발명은 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 저장할 수 있도록 관리하고, 저장된 전력을 발전소의 내부 전력계통 또는 외부 전력계통에 공급할 수 있도록 관리하는 전력 관리부와, 전력 관리부를 통해 입력되는 전력을 저장하는 전력 저장부와, 전력 관리부 및 전력 저장부를 모니터링하며, 그 운전정보 및 동작상태정보를 수집하여 상기 입력되는 전력의 선택 및 상기 저장된 전력을 공급할 전력계통을 선택하여 상기 전력 저장부에 저장되는 전력을 관리하는 에너지 관리부를 포함한다.

Description

발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법{ENERGY STORAGE SYSTEM FOR POWER PLANT AND THE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 전력계통이나 발전소에서 생산된 전력을 저장했다가 다시 외부의 전력계통에 연결하여 비상용 전력 공급원으로 사용하거나, 발전소의 발전 시스템의 운영과 자가 발전용으로 사용할 수 있도록 하는 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근의 전력 시스템에서는 석유, 석탄, 원자력, 천연가스 등의 화석연료를 대체하는 새로운 신재생 에너지를 이용하는 발전이 증가 추세에 있다. 그러나 현재 상황에서 신재생 에너지(예 : 태양광, 풍력, 파력 등)는 전체 발전원의 5%도 되지 않는 상황이다.
상기 신재생 에너지는 자연조건에 영향을 받기 때문에 발전량의 조절이 쉽지 않다. 그에 따라 상기 신재생 에너지를 이용하는 발전 시스템은 전력 품질이 낮고 원하는 시기에 전력을 공급할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 통상적으로는 전력 저장장치를 이용하여 상기 신재생 에너지를 이용해 생산한 전력을 저장하였다가 필요시에 상기 저장하였던 전력을 공급하고 있다.
한편 상기 원자력 에너지를 이용한 발전 시스템은 신재생 에너지와 달리 자연조건에 영향을 받지 않고 안정적으로 발전을 할 수 있다는 장점이 있었으나, 최근의 사고 사례로 볼 때 운영 미숙이나 고장에 의해 발전이 중단되는 상황이 자주 발생하고 있으며, 또한 원자력 발전소가 냉각수 확보를 위하여 해안가에 위치하고 있기 때문에 최근 증가하고 있는 쓰나미와 같은 자연 재해의 영향을 받아 원자력 발전 시스템의 운영에 필요한 전력이 차단되어 발전이 자주 중단될 뿐만 아니라, 방사능까지 누출되는 사고가 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같이 원자력 발전 시스템의 발전이 중단되는 상황이 증가함에 따라, 저렴한 비용으로 고품질의 전력을 확보하고자 했던 원자력 발전 시스템의 본래 목적이 무색해졌으며, 전력 소비가 증가하면서 국가적인 예비전력 확보가 시급한 상황에서 그 역할을 제대로 수행하지 못할 뿐만 아니라, 오히려 원자력 발전 시스템의 내부 전력계통 운영에 필요한 전력이 차단될 경우 안전과 직결되는 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 원자력 발전 시스템의 발전이 중단되더라도 전력 비상시에는 외부의 전력계통에 안정적으로 고품질의 전력을 공급함으로써 국가 예비전력에 보탬이 될 수 있어야 하며, 그와 동시에 원자력 발전 시스템의 내부 전력계통 운영에 필요한 외부 전력이 차단될 경우에도 자체적으로 충분한 전력을 확보함으로써 안전사고의 발생을 방지할 수 있도록 하는 시스템의 개발이 절실하게 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2012-0038266호(2012.04.23.공개, 전력 저장 장치)에 개시되어 있다.
신재생 에너지를 이용한 발전 시스템과 다르게 원자력 에너지를 이용한 발전 시스템은 냉각장치를 포함한 원자력 발전 시스템의 발전이나 내부 전력계통 운영에 필요한 전력이 필요하기 때문에 비상시뿐만 아니라 평상시에도 일정량 이상의 운영 전력을 확보하고 있어야 하는 문제점이 있다.
또한 원자력 에너지를 이용한 발전 시스템이 운영에 필요한 전력을 일정량 이상 확보하고 있는 상황이라면, 원자력 발전소의 발전이 중단되었다고 하더라도, 국가 전력 비상시에는 가능한 한 외부의 전력계통에 안정적으로 고품질의 전력을 공급할 수 있어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 원자력 발전소의 발전 시스템의 내부 전력계통 운영에 필요한 전력을 저장했다가 비상시 외부의 전력계통에 연결하여 전력 공급원으로 사용할 수 있도록 하는 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 원자력 발전소에서 자체적으로 생산한 전력을 저장하고, 부족할 경우에는 외부의 전력계통에서 공급받은 전력을 저장함으로써, 항상 일정량 이상의 내부 전력계통의 운영에 필요한 전력을 안정적으로 확보할 수 있도록 하는 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 발전소용 에너지 저장 시스템은 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 저장할 수 있도록 관리하고, 저장된 전력을 발전소의 내부 전력계통 또는 외부 전력계통에 공급할 수 있도록 관리하는 전력 관리부; 상기 전력 관리부를 통해 입력되는 전력을 저장하는 전력 저장부; 및 상기 전력 관리부 및 전력 저장부를 모니터링하며, 그 운전정보 및 동작상태정보를 수집하여 상기 입력되는 전력의 선택 및 상기 저장된 전력을 공급할 전력계통을 선택하여 상기 전력 저장부에 저장되는 전력을 관리하는 에너지 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 발전기의 동작 상태를 바탕으로 발전량을 예측하며, 그 발전량에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하고, 상기 외부 전력계통으로부터 입력받은 전력에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하며, 상기 각각의 전력계통에서 소모되는 전력량 데이터를 바탕으로 상기 전력 저장부에 저장된 전력에 의해 공급 가능한 시간을 예측하고, 상기 입력받는 전력에 의해 상기 전력 저장부에 목적하는 양까지 충전을 완료할 수 있는 시간, 및 현재 충전된 양에서 목적하는 양으로 방전될 때까지 각각의 전력계통에 전력을 공급할 수 있는 시간을 예측하며, 상기 예측된 충전 가능한 전력, 충전 시간, 공급 가능한 전력 및 시간을 상기 에너지 관리부와 공유하는 통합 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 선택하고, 저장된 전력을 공급할 내부 전력계통 또는 외부 전력계통을 선택하는 스위칭 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 전력 저장부의 용량이나 재질, 구성 또는 특성에 따라 상기 입력되는 전력의 전압 및 전류의 크기나 성질을 변환하는 전력 변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 전력 저장부에 과충전이나 과방전이 발생하지 않고, 메모리 현상이 발생하지 않도록 충전과 방전을 수행하는 전력저장 관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 전력 저장부는, 납 축전지 또는 니켈-수소 전지(Ni-MH)를 사용하여 구성하며, 저장할 총 전력 대비 N:1 로 전력을 나누어 저장할 수 있는 N개의 배터리 랙으로 운영할 수 있도록 기본구성하며, 상기 저장할 총 전력이 증가할 경우, 상기 기본구성의 배수로 배터리 랙을 증설하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발전소용 에너지 저장 시스템의 제어 방법은 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 선택적으로 입력받는 단계; 상기 선택적으로 입력받은 전력을 전력 저장부에 저장하는 단계; 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 발전소의 내부 전력계통 또는 외부 전력계통에 공급하도록 선택하는 단계; 상기 발전기의 동작 상태를 바탕으로 발전량을 예측하며, 그 발전량에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하고, 상기 외부 전력계통으로부터 입력받은 전력에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하며, 상기 각각의 전력계통에서 소모되는 전력량 데이터를 바탕으로 상기 전력 저장부에 저장된 전력에 의해 공급 가능한 시간을 예측하고, 상기 입력받는 전력에 의해 상기 전력 저장부에 목적하는 양까지 충전을 완료할 수 있는 시간, 및 현재 충전된 양에서 목적하는 양으로 방전될 때까지 각각의 전력계통에 전력을 공급할 수 있는 시간을 예측하는 단계; 및 상기 예측된 정보들을 바탕으로 상기 전력 저장부에 저장되는 전력이 일정하게 유지되도록 상기 입력되는 전력의 선택 및 상기 저장된 전력을 공급할 전력계통을 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발전소의 발전 시스템의 내부 전력계통 운영에 필요한 전력을 저장했다가 비상시 외부의 전력계통에 연결하여 전력 공급원으로 사용할 수 있도록 하며, 또한 발전소에서 자체적으로 생산한 전력이나 외부의 전력계통에서 공급받은 전력을 저장하여 항상 일정량 이상의 내부 전력계통의 운영에 필요한 전력을 안정적으로 확보할 수 있도록 하며, 안정적이고 고품질의 에너지원 확보 및 원자력 발전소의 추가 건설 없이도 비상시 대비할 수 있는 전력을 확보할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 전력계통 연결 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치의 화면을 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템(300)은 발전기(100)에서 발전된 전력(예 : 교류전압 22.9KV)을 계통전력 변환부(200)를 통해 기지정된 형태(즉, 기지정된 크기와 성질의 전력)로 변환하여 입력받는다.
또한 상기 에너지 저장 시스템(300)은 외부 전력계통(600)에서 상용 전력을 입력받을 수 있다. 또한 상기 에너지 저장 시스템(300)은 내부의 전력 저장부(340)에 저장되어 있는 전력을 상기 외부 전력계통(600) 및 내부 전력계통(400)으로 공급할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템(300)은 전력 관리부(310), 전력 변환부(320), 전력저장 관리부(330), 전력 저장부(340), 에너지 관리부(350), 및 통합 제어부(360)를 포함한다.
상기 전력 관리부(310)는 상기 계통전력 변환부(200)나 외부 전력계통(600)에서 입력받은 전력을 상기 에너지 저장 시스템(300)의 상기 전력 저장부(340)에 저장할 수 있도록 관리한다. 또한 상기 전력 관리부(310)는 상기 에너지 저장 시스템(300)의 상기 전력 저장부(340)에 저장한 전력을 내부 전력계통(400) 또는 외부 전력계통(600)에 공급할 수 있도록 관리한다.
상기 전력 관리부(310)는 상기 계통전력 변환부(200)나 상기 외부 전력계통(600)의 전력을 선택적으로 입력받기 위하여 스위칭 할 수 있다.
이때 상기 전력의 입력을 스위칭하기 위하여 별도의 스위칭 수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 스위칭 수단은 대전력을 스위칭해야 하기 때문에 옥외 개폐소(500, 도 2 참조)에 별도로 설치할 수 있다. 참고로 상기 옥외 개폐소(Switch Yard)는 발전소 구내의 송/변전 설비가 집합된 장소이다.
한편 상기 입력 전력의 스위칭은 관리자에 의해 수동으로 수행하거나, 상기 에너지 저장 시스템(300)에서 자동으로 수행할 수 있다. 상기 입력 전력의 자동 스위칭은 상기 에너지 관리부(350) 및 상기 통합 제어부(360)의 제어를 받아 수행될 수 있다.
또한 상기 전력 관리부(310)는 상기 에너지 저장 시스템(300)에 저장되어 있던 전력을 내부 전력계통(400)이나 외부 전력계통(600)에 선택적으로 공급하기 위하여 스위칭 할 수 있다. 이때 상기 전력의 공급을 스위칭하기 위하여 별도의 스위칭 수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.
한편 상기 공급 전력의 스위칭은 관리자에 의해 수동으로 수행하거나, 상기 에너지 저장 시스템(300)에서 자동으로 수행할 수 있다. 상기 공급 전력의 자동 스위칭은 상기 에너지 관리부(350) 및 상기 통합 제어부(360)의 제어를 받아 수행될 수 있다. 즉, 상기 에너지 관리부(350) 및 상기 통합 제어부(360)는 상기 에너지 저장 시스템(300)의 내부에 입력되는 전력이나 상기 에너지 저장 시스템(300)에서 외부에 공급하는 전력을 제어한다.
상기 전력 변환부(320)는 상기 계통전력 변환부(200) 또는 상기 외부 전력계통(600)에서 입력받은 전력을 상기 전력 저장부(340)에 저장할 수 있는 전력으로 변환한다. 즉, 상기 전력 변환부(320)는 상기 입력받은 전력을 상기 전력 저장부(340)에 저장할 수 있도록 상기 입력받은 전력의 전압 및 전류의 크기나 성질을 변환한다.
예컨대 상기 입력받은 전력이 22.9KV의 교류전압이고 상기 전력 저장부(340)가 배터리라고 가정할 경우, 상기 전력 변환부(320)는 상기 교류 22.9KV를 직류 480V나 380V로 변환할 수 있다. 상기 변환하는 전압/전류의 크기나 성질은 반드시 고정된 것은 아니며, 상기 전력 저장부(340)의 용량이나 재질, 구성 또는 특성에 따라 달라질 수 있다.
상기 전력저장 관리부(330)는 상기 전력 저장부(340)의 용량, 재질, 구성, 및 특성에 따라 안정적인 충전이 이루어질 수 있도록 관리한다. 또한 상기 전력저장 관리부(330)는 상기 전력 저장부(340)에 저장된 전력을 외부에 공급할 때(즉, 방전시킬 때) 안정적인 공급이 이루어질 수 있도록 관리한다.
예컨대 상기 전력저장 관리부(330)는 상기 전력 저장부(340)에서 과충전이나 과방전이 발생하지 않도록 균형 충전과 균형 방전을 수행함으로써 배터리에 메모리 현상이 발생하지 않도록 관리하여 수명을 연장시키고, 또한 상기 전력저장 관리부(330)는 상기 전력 저장부(340)에 사용되는 배터리의 전압, 전류, 온도를 검출하고, 각 배터리 셀의 충전 상태(SOC : State of Charge) 및 수명(SOH : State of Health)을 모니터링 함으로써 과전류나 과열로부터 보호할 수 있도록 관리한다.
상기 전력 저장부(340)는 니켈-카드뮴 전지(nickel cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 나트륨-황 전지(NaS battery)와 같은 배터리들 중 적어도 하나 이상을 병렬 또는 직렬로 연결하여 구성할 수 있다.
본 발명에 관련된 원자력 발전소에서는 안정성이 가장 중요한 요소이다.
따라서 상기 에너지 저장 시스템(300)은 상기 전력 저장부(340)의 안정성, 즉, 상기 배터리의 안정성을 고려한 설계가 중요하다. 즉, 폭발성이나 연소성이 낮은 배터리(또는 전력 저장수단)를 사용하는 것이 바람직하다.
그에 따라 본 발명에 따른 일 실시예의 에너지 저장 시스템(300)의 전력 저장부(340)는 납 축전지 또는 니켈-수소 전지(Ni-MH)를 사용하여 구성하며, 상기 전력 저장부(340)를 1MW(즉, 1000kWh) 단위로 설계할 경우 10:1 배터리 랙(Rack)으로 운영할 수 있도록 설계하며, 운영상에 문제가 발생할 경우 곧바로 교체 가능하도록 기본설계 한다. 예컨대 상기 10:1 배터리 랙은 10개의 랙을 구비하고 각 랙에 1MW의 1/10인 100kWh로 구성하는 것이다. 즉, 저장할 총 전력 대비 10:1 의 전력을 나누어 저장할 수 있는 10개의 배터리 랙으로 운영할 수 있도록 기본구성 한다. 그리고 필요시에는 상기 기본설계를 바탕으로 용량을 확장 운영할 수 있도록 한다. 예컨대 2MW 용량의 전력 저장부(340)는 20:2로 배터리 랙으로 설계할 수 있는 것이다. 즉, 상기 저장할 총 전력이 증가할 경우, 상기 기본구성의 배수로 배터리 랙을 증설한다.
한편 본 실시예에서는 상기 전력 저장부(340)를 배터리로 구성하는 것에 대해서 설명하였으나, 그에 한정하지 않고 폭발성이나 연소의 위험성이 낮은 다른 에너지 형식으로 변환하여 저장할 수 있는 전력 저장수단(또는 에너지 저장수단)을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 에너지 관리부(350)는 상기 전력 관리부(310), 상기 전력 변환부(320), 상기 전력저장 관리부(330), 및 상기 전력 저장부(340)를 모니터링 하며 그들의 운전정보 및 동작상태정보를 수집한다. 그리고 상기 계통전력 변환부(200) 또는 상기 외부 전력계통(600)으로부터 입력되는 전력을 선택하는 스위칭 수단(미도시)을 자동으로 제어한다. 또한 상기 스위칭 수단의 제어를 통해 선택된 상기 계통전력 변환부(200) 또는 상기 외부 전력계통(600)으로부터 입력받은 전력을 상기 전력 저장부(340)에 저장하도록 관리한다.
상기 통합 제어부(360)는 상기 에너지 관리부(350)와 연동할 수 있으며, 관리하는 데이터를 상호간에 공유할 수 있다.
또한 상기 통합 제어부(360)는 원자력 발전기의 동작 상태를 참조하여 발전량을 예측할 수 있으며, 그 발전량에 의해 상기 전력 저장부(340)에 저장할 수 있는 전력(즉, 충전량)을 예측할 수 있다. 또한 상기 외부 전력계통으로부터 입력받은 전력에 의해 상기 전력 저장부(340)에 저장할 수 있는 전력(즉, 충전량)도 예측할 수 있다.
또한 상기 통합 제어부(360)는 상기 전력 저장부(340)에 저장된 전력을 상기 내부 전력계통(400)이나 상기 외부 전력계통(600)에 공급할 경우, 상기 각각의 전력계통(400, 600)에서 소모되는 전력량 데이터를 참조하여, 상기 전력 저장부(340)에 저장된 전력에 의해 공급 가능한 시간을 예측할 수도 있다.
또한 상기 통합 제어부(360)는 상기와 같이 발전량 또는 외부 전력계통(600)에서 입력받는 전력에 의해 상기 전력 저장부(340)에 목적하는 양(예 : 100%, 80%, 70% 등)까지 충전을 완료하는데 소요되는 시간을 예측할 수 있으며, 현재 충전된 양에서 목적하는 양(예 : 50%, 40%, 30% 등)으로 방전될 때까지 내부 전력계통(400) 또는 외부 전력계통(600)에 전력을 공급할 수 있는 시간을 예측할 수 있다.
또한 상기 통합 제어부(360)는 상기 예측된 충전량(즉, 충전 가능한 전력)이나 충전시간(즉, 목적하는 양으로 충전 완료하기 위한 시간) 및 방전량(즉, 공급 가능한 전력)이나 방전시간(즉, 현재 전력량으로 공급 가능한 시간)을 바탕으로 상기 전력 저장부(340)를 안정적으로 관리할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 전력계통 연결 구성을 보인 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 에너지 저장 시스템(300)은 내부 전력계통(400)에 연결되어 있다. 또한 상기 에너지 저장 시스템(300)은 옥외 개폐소(500)를 통해 외부 전력계통(600)에 연결되어 있다.
상기 에너지 저장 시스템(300)의 내부에 저장된 전력은 기본적으로 상기 내부 전력계통(400)에서 사용하도록 공급한다. 그리고 상황에 따라 상기 에너지 저장 시스템(300)은 상기 외부 전력계통(600)에서 전력을 입력받아 저장하거나, 기저장된 전력을 상기 외부 전력계통(600)으로 공급한다.
이때 상기 에너지 저장 시스템(300)과 상기 외부 전력계통(600)은 옥외 개폐소(500)에 구성된 적어도 하나 이상의 스위칭 수단(미도시)에 의해서 스위칭 됨으로써, 상기 에너지 저장 시스템(300)의 내부에 저장된 전력을 상기 외부 전력계통(600)으로 공급하거나, 상기 외부 전력계통(600)의 전력을 상기 에너지 저장 시스템(300)으로 입력받는다. 예컨대 옥외 개폐소(500)의 오프(OFF) 시 원자력 발전소의 자가 발전용(즉, 내부 전력계통)으로 전력을 공급하며, 옥외 개폐소(500)의 온(ON) 시 외부 전력계통(600)을 연결하여 비상용 전력 공급원으로 사용할 수 있다.
한편 상기 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템(300)은 컴퓨터(또는 HMI : Human Machine Interface)를 통해서 모니터링과 감시를 수행하며 전력 저장과 전력 공급을 제어할 수 있다.
따라서 관리자는 상기 컴퓨터 화면을 보면서 상기 에너지 저장 시스템(300)이 정상 동작하고 있는지 관리하거나 수동으로 조작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템의 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치의 화면을 보인 예시도이다.
상기 에너지 저장 시스템의 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치(미도시)는 관리자가 현장을 가지 않더라도 상기 에너지 저장 시스템(300)의 전체 프로세스를 한 눈에 파악하고 쉽게 운전할 수 있도록 원거리에 있는 원자력 발전소 및 상기 에너지 저장 시스템(300)의 동작상태 등을 컴퓨터 화면에 보여주고, 상기 검출된 각종 데이터를 분석 기록 관리한다. 상기 에너지 저장 시스템의 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치는 상기 에너지 관리부(350) 또는 상기 통합 제어부(360)에서 그 기능들을 수행하도록 구성할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치의 화면에는 실시간 감시 메뉴들이 포함된 카테고리와 시스템 설정 메뉴들이 포함된 카테고리를 구비한다.
상기 실시간 감시 메뉴 카테고리에는 상기 에너지 저장 시스템(300)의 상태를 실시간으로 보여주는 정보를 수치와 그래프 등을 이용하여 관리자가 직관적으로 알 수 있도록 표시한다.
상기 시스템 설정 메뉴 카테고리에는 종합진단, 계통도, 발전진단, 발전감시, 인버터(계통전력 변환부) 감시, 배터리(전력 저장부) 감시, 정보 분석, 경보이력, 보고서, 에너지 관리부(EMS), 전력 관리부(PMS), 및 환경설정 메뉴가 포함된다.
이때 상기 화면의 메뉴 구성은 새로운 사용자 인터페이스 화면으로 구성할 수 있으나, 일반적인 원격 감시제어 및 데이터 수집 장치의 화면 구성(즉, 인터페이스 화면 구성)을 이용할 수 있다. 그럼으로써 기존의 화면 구성에 익숙한 관리자가 쉽게 새로 추가되는 원자력 발전소용 에너지 저장 시스템(300)에 관련된 메뉴들을 더욱 쉽게 조작할 수 있도록 한다.
상기와 같이 본 실시예에서 원자력 발전소를 대상으로 하는 에너지 저장 시스템에 대해서 설명하였으나, 상술한 에너지 저장 시스템은 원자력 발전소에만 한정되지 않고 화력 발전소 및 수력 발전소에서도 적용될 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 발전기 200 : 계통전력 변환부
300 : 에너지 저장 시스템 310 : 전력 관리부
320 : 전력 변환부 330 : 전력저장 관리부
340 : 전력 저장부 350 : 에너지 관리부
360 : 통합 제어부 370 : 실시간 감시 메뉴
380 : 시스템 설정 메뉴 400 : 내부 전력계통
500 : 옥외 개폐소 600 : 외부 전력계통

Claims (7)

  1. 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 저장할 수 있도록 관리하고, 저장된 전력을 발전소의 내부 전력계통 또는 외부 전력계통에 공급할 수 있도록 관리하는 전력 관리부;
    상기 전력 관리부를 통해 입력되는 전력을 저장하는 전력 저장부;
    상기 전력 관리부 및 전력 저장부를 모니터링하며, 그 운전정보 및 동작상태정보를 수집하여 상기 입력되는 전력의 선택 및 상기 저장된 전력을 공급할 전력계통을 선택하여 상기 전력 저장부에 저장되는 전력을 관리하는 에너지 관리부; 및
    상기 발전기의 동작 상태를 바탕으로 발전량을 예측하며, 그 발전량에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하고, 상기 외부 전력계통으로부터 입력받은 전력에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하며, 상기 각각의 전력계통에서 소모되는 전력량 데이터를 바탕으로 상기 전력 저장부에 저장된 전력에 의해 공급 가능한 시간을 예측하고, 상기 입력받는 전력에 의해 상기 전력 저장부에 목적하는 양까지 충전을 완료할 수 있는 시간, 및 현재 충전된 양에서 목적하는 양으로 방전될 때까지 각각의 전력계통에 전력을 공급할 수 있는 시간을 예측하며, 상기 예측된 충전 가능한 전력, 충전 시간, 공급 가능한 전력 및 시간을 상기 에너지 관리부와 공유하는 통합 제어부;를 포함하되,
    상기 통합 제어부는, 상기 에너지 관리부에서 관리하는 데이터를 상호간에 공유하여 연동하며,
    상기 전력 저장부는, 저장할 총 전력 대비 N:1 로 전력을 나누어 저장할 수 있는 복수개의 배터리 랙으로 운영할 수 있도록 기본구성하며, 상기 저장할 총 전력이 증가할 경우, 상기 기본구성의 배수로 배터리 랙을 증설하는 것을 특징으로 하는 발전소용 에너지 저장 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 선택하고, 저장된 전력을 공급할 내부 전력계통 또는 외부 전력계통을 선택하는 스위칭 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 에너지 저장 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 저장부의 용량이나 재질, 구성 또는 특성에 따라 상기 입력되는 전력의 전압 및 전류의 크기나 성질을 변환하는 전력 변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 에너지 저장 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 저장부에 과충전이나 과방전이 발생하지 않고, 메모리 현상이 발생하지 않도록 충전과 방전을 수행하는 전력저장 관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 에너지 저장 시스템.
  6. 삭제
  7. 전력 관리부가 발전기에서 발전된 전력 또는 외부 전력계통에서 입력되는 전력을 저장할 수 있도록 관리하고, 저장된 전력을 발전소의 내부 전력계통 또는 외부 전력계통에 공급할 수 있도록 관리하는 단계;
    상기 전력 관리부를 통해 입력되는 전력을 전력 저장부에 저장하는 단계;
    에너지 관리부가 상기 전력 관리부 및 전력 저장부를 모니터링하며, 그 운전정보 및 동작상태정보를 수집하여 상기 입력되는 전력의 선택 및 상기 저장된 전력을 공급할 전력계통을 선택하여 상기 전력 저장부에 저장되는 전력을 관리하는 단계; 및
    통합 제어부가 상기 발전기의 동작 상태를 바탕으로 발전량을 예측하며, 그 발전량에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하고, 상기 외부 전력계통으로부터 입력받은 전력에 의해 상기 전력 저장부에 저장할 수 있는 전력을 예측하며, 상기 각각의 전력계통에서 소모되는 전력량 데이터를 바탕으로 상기 전력 저장부에 저장된 전력에 의해 공급 가능한 시간을 예측하고, 상기 입력받는 전력에 의해 상기 전력 저장부에 목적하는 양까지 충전을 완료할 수 있는 시간, 및 현재 충전된 양에서 목적하는 양으로 방전될 때까지 각각의 전력계통에 전력을 공급할 수 있는 시간을 예측하며, 상기 예측된 충전 가능한 전력, 충전 시간, 공급 가능한 전력 및 시간을 상기 에너지 관리부와 공유하는 단계;를 포함하되,
    상기 통합 제어부는 상기 에너지 관리부에서 관리하는 데이터를 상호간에 공유하여 연동하며,
    상기 전력 저장부는, 저장할 총 전력 대비 N:1 로 전력을 나누어 저장할 수 있는 복수개의 배터리 랙으로 운영할 수 있도록 기본구성하며, 상기 저장할 총 전력이 증가할 경우, 상기 기본구성의 배수로 배터리 랙을 증설하는 것을 특징으로 하는 발전소용 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
KR1020130064299A 2013-06-04 2013-06-04 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법 KR101474296B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064299A KR101474296B1 (ko) 2013-06-04 2013-06-04 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064299A KR101474296B1 (ko) 2013-06-04 2013-06-04 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140142615A KR20140142615A (ko) 2014-12-12
KR101474296B1 true KR101474296B1 (ko) 2014-12-18

Family

ID=52460051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130064299A KR101474296B1 (ko) 2013-06-04 2013-06-04 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101474296B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160120894A (ko) * 2015-04-09 2016-10-19 엘에스산전 주식회사 에너지 저장 시스템의 모니터링 시스템
KR101824400B1 (ko) * 2017-04-11 2018-02-01 한국플랜트서비스 주식회사 발전소에서의 내부 전력 저장 및 제어방법 및 그 시스템
KR20190121999A (ko) 2018-04-19 2019-10-29 한국화학연구원 유도 결합 플라즈마 개질 모듈을 이용한 화학 에너지 생산 시스템
KR20200017197A (ko) 2018-08-08 2020-02-18 한국화학연구원 플라즈마 개질 모듈을 이용한 전력 계통 안정화 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147206B1 (ko) * 2010-10-06 2012-05-25 삼성에스디아이 주식회사 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기
JP2012222860A (ja) 2011-04-04 2012-11-12 Denso Corp 電力供給システム
KR101225198B1 (ko) * 2011-06-03 2013-01-22 (주)인텍에프에이 계통 연계형 전력 변환 시스템
KR101223670B1 (ko) * 2012-07-27 2013-01-23 (주) 동보파워텍 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147206B1 (ko) * 2010-10-06 2012-05-25 삼성에스디아이 주식회사 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기
JP2012222860A (ja) 2011-04-04 2012-11-12 Denso Corp 電力供給システム
KR101225198B1 (ko) * 2011-06-03 2013-01-22 (주)인텍에프에이 계통 연계형 전력 변환 시스템
KR101223670B1 (ko) * 2012-07-27 2013-01-23 (주) 동보파워텍 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160120894A (ko) * 2015-04-09 2016-10-19 엘에스산전 주식회사 에너지 저장 시스템의 모니터링 시스템
KR101697000B1 (ko) * 2015-04-09 2017-01-16 엘에스산전 주식회사 에너지 저장 시스템의 모니터링 시스템
US9991728B2 (en) 2015-04-09 2018-06-05 Lsis Co., Ltd. Monitoring system for energy storage system
KR101824400B1 (ko) * 2017-04-11 2018-02-01 한국플랜트서비스 주식회사 발전소에서의 내부 전력 저장 및 제어방법 및 그 시스템
KR20190121999A (ko) 2018-04-19 2019-10-29 한국화학연구원 유도 결합 플라즈마 개질 모듈을 이용한 화학 에너지 생산 시스템
KR20200017197A (ko) 2018-08-08 2020-02-18 한국화학연구원 플라즈마 개질 모듈을 이용한 전력 계통 안정화 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140142615A (ko) 2014-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8976034B2 (en) Apparatus for reporting fault of battery management storage system using the same
US9300016B2 (en) Battery system and energy storage system
JP5327407B2 (ja) 蓄電池システム及びその制御方法
KR101084216B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
JP5725183B2 (ja) エネルギー保存システム及びその制御方法
KR101156533B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR101364094B1 (ko) 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
US8938323B2 (en) Power storage system and method of controlling the same
KR102415123B1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
CN104025402A (zh) 分电盘以及蓄电池组
KR20110066646A (ko) 전력 저장을 위한 장치 및 제어 방법
CN102549871A (zh) 功率管理系统
Šimić et al. Battery energy storage technologies overview
KR20130062894A (ko) 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법
JP2013031266A (ja) 電力管理システム
KR101474296B1 (ko) 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법
CN105580234B (zh) 蓄电池系统
KR101530679B1 (ko) 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치 및 그 방법
KR20140137545A (ko) 에너지 저장 모듈을 구비한 지능형 배전반 시스템
CN114424419A (zh) 储能系统及电池管理系统的供电方法
KR102273778B1 (ko) 배터리 팩 및 그의 구동방법
KR20130119180A (ko) 에너지 저장장치용 모니터링 시스템
KR20150005040A (ko) 전기저장장치 운전모드 제어 장치 및 방법
JP6037678B2 (ja) 蓄電池充放電制御装置及び蓄電池充放電制御システム
CN106058899A (zh) 储能系统的监控系统

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171213

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181213

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191025

Year of fee payment: 6