KR101522859B1 - Energy management system having electricity power managing control and method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy management system having an electricity power managing function and a method thereof which are configured to measure incoming power of a building and electricity power generated by a photovoltaic power system, and to charge and discharge ESS in order to save electricity power by managing so the incoming power may not exceed preset power even if consumption power or photovoltaic power is changed. The energy management system comprises: an electricity power measuring part to measure power generated form a new renewable energy source; an incoming power measuring part to measure power supplied to a customer from KEPCO; a reference value setting part to set a discharge mode, a charge mode and reference values of target electricity power; a mode determination control part to determine an operating mode of PCS after receiving a power value measured in the electricity power measuring part, an electricity power value measured in the incoming power measuring part, and the reference values set in the reference value setting part; and a charge and discharge control part to control the current amount in a charge mode or a discharge mode of the PCS.

Description

건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템 및 그 제어방법{Energy management system having electricity power managing control and method thereof}[0001] The present invention relates to an energy management system having a target power management function of a building,

본 발명은 에너지관리시스템(EMS: Energy Management System)에 관한 것으로서, 특히 충방전을 효율적으로 수행하여 건물의 전력을 절감할 수 있도록 한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy management system (EMS), and more particularly, to an energy management system having a target power management function of a building capable of reducing power consumption of a building by efficiently performing charging and discharging and a control method thereof .

기존 건물이나 수용가에 설치된 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 전기요금이 저렴한 심야시간에 계통전원(한전)으로부터 공급되는 전력을 충전하여 낮 시간에 사용하거나 태양광으로부터 발전한 전력을 저장하여 저녁에 경관조명등의 전원으로 활용하는 등 시간에 따라 동작이 결정되는 스케줄 제어 기능으로 많이 사용되었다.The Energy Storage System (ESS) installed in existing buildings or in the customers' homes can be used during the daytime by charging the power supplied from the grid power (KEPCO) And as a power source for landscape lighting, etc., it is often used as a schedule control function in which the operation is determined according to time.

상기 ESS는 한전계통 또는 신재생 에너지원으로부터 공급된 전력을 충전하고 방전하는 시스템으로서, 전력을 저장하는 배터리와, 전력을 AC 또는 DC 전원으로 변환하고 충전 및 방전기능을 하는 PCS 그리고 상황에 맞게 충방전을 제어하는 EMS로 구성된다. 여기서, EMS는 경우에 따라 PMS(Power Management System)이라고도 표현한다.The ESS is a system for charging and discharging electric power supplied from a KEPCO or renewable energy source, and includes a battery for storing electric power, a PCS for converting electric power into AC or DC power, charging and discharging, And an EMS for controlling discharge. Here, the EMS is sometimes referred to as a PMS (Power Management System).

상기 건물이나 수용가에 ESS를 구축하는 방법은 ESS를 어떠한 용도로 사용하는지에 따라 결정하게 된다. The way to build an ESS in the building or the customer depends on what the ESS is used for.

일반적으로 건물이나 수용가에 설치된 ESS는 태양광 발전 장치의 한 부분으로서 사용된다. 예를 들면, 낮시간대에 태양광에서 발전하여 생산된 에너지를 배터리에 저장하고 저녁시간대에 경관조명등을 위한 용도로 방전하도록 구축하는 방법이 있다.Generally, an ESS installed in a building or a customer is used as a part of a PV system. For example, there is a method of storing the energy produced by solar power generation in the daytime in a battery and discharging it for use as a landscape lighting in evening hours.

도 1은 기존의 계통전원 및 태양광 발전장치에서 공급되는 전력의 사용예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the use of electric power supplied from a conventional grid power source and a solar power generator.

도 1에 도시된 바와 같이, 건물이나 수용가에 설치된 다수의 부하(10)들과, 상기 각 부하(10)에 필요한 전원은 한전계통(20)으로부터 공급을 받게 되며, 태양광 발전 장치(30)와, 에너지 저장 장치(40)는 부하(10)들과 병렬로 별도의 분기회로에 연결한다.As shown in FIG. 1, a plurality of loads 10 installed in a building or a customer, and a power source required for each of the loads 10 are supplied from the electric power system 20, And the energy storage device 40 are connected in parallel with the loads 10 to separate branch circuits.

상기 태양광 발전 장치(30)는 PV 모듈(31)에서 발전되는 직류전력을 인버터(32)에서 교류전력으로 변환하여 계통으로 공급하는 기능을 한다. The solar photovoltaic device 30 converts the DC power generated by the PV module 31 into AC power from the inverter 32 and supplies the AC power to the grid.

상기 태양광 발전 장치(30)는 직류에서 교류로 한 방향으로만 전력을 변환하지만 에너지 저장 장치(40)는 충전과 방전을 하기 때문에 직류를 교류로 변환하는 기능과 교류를 직류로 변환하는 두 가지 기능이 있어야 하며, 전류가 양방향으로 흐를 수 있기 때문에 양방향 인버터(PCS)라고도 한다. The photovoltaic device 30 converts electric power only in one direction from direct current to alternating current. However, since the energy storage device 40 performs charging and discharging, there are two functions of converting direct current into alternating current and converting alternating current into direct current (PCS) because current can flow in both directions.

이러한 이유로 에너지 저장장치(40)의 PCS(41)는 태양광 발전 장치(30) 중 인버터(32)의 기능을 포함하고 있기 때문에 도 2와 같이 PV 모듈(31)을 에너지 저장 장치의 PCS(41)에 직접 연결되어 PV 모듈(31)에서 발전되는 직류전력을 배터리(battery)(42)에 충전하거나 부하(10)에서 사용할 수도 있다.For this reason, since the PCS 41 of the energy storage device 40 includes the function of the inverter 32 of the PV generator 30, the PV module 31 is connected to the PCS 41 of the energy storage device The DC power generated by the PV module 31 may be charged into the battery 42 or used in the load 10. [

한편, 상기 배터리(42)는 과충전이나 과방전을 방지하기 위해 별도의 배터리 관리부(43)가 구비되어 있다.Meanwhile, the battery 42 is provided with a separate battery management unit 43 to prevent overcharge or overdischarge.

여기서, 상기 한전계통(20)으로부터 공급되는 주전력은 자동구간개폐기(50) 및 MOF(Metering Out of Fit, 계기용 변압 변류기)(60)를 통해 변압기(70)에 공급된다. 상기 변압기(70)는 주전력을 부하(10)에서 이용할 수 있는 저압으로 변환하여 부하(10)에 공급한다.The main electric power supplied from the electric power generating system 20 is supplied to the transformer 70 through the automatic section switch 50 and the Metering Out of Fit (Metering Out of Fit) 60. The transformer 70 converts the main power into a low voltage available in the load 10 and supplies it to the load 10.

이때 상기 부하(10)와 전류 변환기 사이에는 기중 차단기(ACB)(80)가 설치되어 사고시 부하(10)와 주전력의 연결을 차단하게 된다.At this time, an ACB (80) is installed between the load (10) and the current transformer to cut off the connection between the load (10) and the main power in case of an accident.

상기 변압기(70)를 통해 공급되는 한전계통(20)의 전력은 출력단에 설치된 전력 계측기(90)를 통해 실시간으로 계측되어 상기 건물이나 수용가에서 사용된 전력량을 계산하게 된다.The electric power of the electric power system 20 supplied through the transformer 70 is measured in real time through the electric power meter 90 provided at the output terminal to calculate the amount of electric power used in the building or the customer.

그리고 이러한 변압 및 배전 과정에서 EMS(95)의 전력수요 제어기, 역률제어기 및 관리시스템이 주전력의 수전 및 배전을 관리하고, 상기 부하(10)에 의해 사용되는 전력을 모니터링하여 모니터링 결과를 사용자에게 전달하게 된다.In this transforming and distributing process, the power demand controller, power factor controller and management system of the EMS 95 manages the reception and distribution of the main power, monitors the power used by the load 10, .

상기 건물내의 전력공급과 소스에 있어서 별도의 발전장치가 없는 경우 건물내에서 부하를 동작하기 위해 필요한 전력은 한전계통(20)으로부터 공급된다. 이 경우에 건물에서 소비되는 전력은 한전에서 수급되는 전력과 같게 된다. If there is no separate power generation device in the building, the power required to operate the load in the building is supplied from the electric power system 20. In this case, the electricity consumed in the building is equal to the electric power received from KEPCO.

상기 태양광 발전 장치(30)가 사용되는 경우에 태양광에서 발전되는 전력이 건물내에서 우선 소모되며 부족한 만큼 한전계통에서 수전된다. 만약에 태양광에서 발전되는 전력이 건물내에서 소모되는 전력보다 크게 되면 사용되고 남은 전기는 한전으로 역전송된다.When the photovoltaic device 30 is used, the power generated from the sunlight is consumed first in the building, and the electric power is supplied to the electric power system in an insufficient amount. If the power generated by the solar power is greater than the power consumed in the building, the remaining electricity is transferred back to KEPCO.

학교, 관공서 등 사무실 용도로 사용되는 건물의 경우에 주말에 근무를 하지 않아 전력소비가 적기 때문에 많은 경우 역송전이 발생되며, 역송전은 한전입장에서는 전기 안전에 문제가 될 수 있으며, 수용가의 입장에서는 에너지 낭비라는 문제가 있었다.In the case of buildings used for offices such as schools and government offices, reverse transmission occurs in many cases because electricity consumption is low because they do not work on weekends. Reverse power transmission can be a problem for electric safety in the case of KEPCO, There was a problem of energy waste.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 건물의 수전전력, 태양광 설비 발전전력을 계측하고 ESS의 충방전하여 소비전력과 태양광 발전전력이 변경되더라도 수전전력이 설정된 전력을 초과하지 않도록 관리함으로써 전력을 절감하도록 한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention solves the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a system and a method for controlling a power reception power of a building and a photovoltaic power generation system, And an object of the present invention is to provide an energy management system having a target power management function of a building and a control method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템은 PCS의 충방전을 제어하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템에 있어서, 상기 에너지관리시스템은 신재생 에너지원으로부터 발전하는 전력을 계측하는 발전전력 계측부와, 한전으로부터 수용가에 공급되는 전력을 계측하는 수전전력 계측부와, 상기 수용가의 설비용량에 따라 방전모드, 충전모드 및 목표전력의 기준 값을 설정하는 기준값 설정부와, 상기 발전전력 계측부에서 계측된 전력값과 상기 수전전력 계측부에서 계측된 전력값 및 기준값 설정부에 설정된 기준값을 전달받아 상기 PCS의 동작모드를 판단하고 모드를 변경하는 모드 판단 제어부와, 상기 PCS의 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하는 충방전량 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an energy management system having a target power management function for a building that controls charge / discharge of a PCS, A power measurement unit for measuring the power generated from the renewable energy source; an electric power measurement unit for measuring electric power supplied from the electric power source to the electric power source; and a control unit for setting a discharge mode, a charging mode, A power value measured by the power generation power measurement unit, a power value measured by the power reception power measurement unit, and a reference value set in a reference value setting unit, determines a mode of operation of the PCS, A charge amount control unit for controlling the amount of current in the charging mode or the discharging mode of the PCS, It is characterized in that comprises.

또한, 본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템의 제어방법은 PCS의 충방전을 제어하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템의 제어방법에 있어서, 신재생 에너지원으로부터 발전하는 전력을 계측하는 단계; 한전으로부터 건물에 공급되는 전력을 계측하는 단계; 상기 건물의 설비용량에 따라 방전모드, 충전모드 및 목표전력의 기준 값을 설정하는 단계; 상기 신재생 에너지원의 계측된 전력값과 상기 한전의 계측된 전력값 및 설정된 기준값을 전달받아 상기 PCS의 동작모드를 판단하고 모드를 변경하는 단계; 상기 PCS의 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Also, a method of controlling an energy management system having a target power management function of a building according to the present invention is a method of controlling an energy management system having a target power management function of a building that controls charge / discharge of a PCS, Measuring power generating power; Measuring power supplied from the KEPCO to the building; Setting a reference value of a discharge mode, a charge mode, and a target power according to a facility capacity of the building; Receiving the measured power value of the renewable energy source, the measured power value of the KEPCO, and a set reference value to determine an operation mode of the PCS and changing a mode; And controlling a current amount in a charge mode or a discharge mode of the PCS.

본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.The energy management system and the control method thereof having the target power management function of the building according to the present invention have the following effects.

즉, 건물이나 수용가의 수전전력, 태양광 설비 발전전력을 계측하고 PCS의 충방전을 제어하여 소비전력과 태양광 발전전력이 변경되더라도 수전전력이 설정된 전력을 초과하지 않도록 관리함으로써 전력을 절감할 수 있다.In other words, it can reduce the power by controlling the receiving power of the building or the customer and the generating power of the photovoltaic system and controlling the charging / discharging of the PCS so that the receiving power does not exceed the set power even if the power consumption and the photovoltaic power are changed have.

도 1은 기존의 계통전원 및 태양광 발전장치에서 공급되는 전력의 사용예를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 기존의 계통전원 및 태양광 발전장치에서 공급되는 전력의 사용예를 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템의 모니터링 화면에 보여지는 계통도FIG. 1 is a schematic view showing an example of use of electric power supplied from a conventional grid power source and a photovoltaic power generation device
2 is a block diagram schematically showing an example of use of electric power supplied from a conventional grid power source and a photovoltaic power generation device
3 is a block diagram schematically showing an energy management system having a target power management function of a building according to the present invention
FIG. 4 and FIG. 5 are schematic diagrams showing a monitoring screen of an energy management system having a target power management function of a building according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be noted that the drawings denoted by the same reference numerals in the drawings denote the same reference numerals whenever possible, in other drawings.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.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. And certain features shown in the drawings are to be enlarged or reduced or simplified for ease of explanation, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.

도 3은 본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram schematically showing an energy management system having a target power management function of a building according to the present invention.

본 발명에 의한 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템(100)은 PCS(200)의 충방전을 제어하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 발전장치와 같은 신재생 에너지원으로부터 발전하는 전력을 계측하는 발전전력 계측부(110)와, 한전으로부터 수용가에 공급되는 전력을 계측하는 수전전력 계측부(120)와, 상기 수용가의 설비용량에 따라 방전모드, 충전모드 및 목표전력의 기준 값을 설정하는 기준값 설정부(130)와, 상기 발전전력 계측부(110)에서 계측된 전력값과 상기 수전전력 계측부(120)에서 계측된 전력값 및 기준값 설정부(130)에 설정된 기준값을 전달받아 상기 PCS(200)의 동작모드를 판단하고 모드를 변경하는 모드 판단 제어부(140)와, 상기 PCS(200)의 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하는 충방전량 제어부(150)를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, in order to control charging and discharging of the PCS 200, the energy management system 100 having the target power management function of the building according to the present invention generates electricity from a renewable energy source such as a solar power generation device An electric power measurement unit 120 for measuring the electric power supplied from the electric power source to the customer, and a control unit 120 for setting a discharge mode, a charge mode and a target value of the target electric power according to the facility capacity of the customer A power value measured by the power reception power measuring unit 120 and a reference value set in the reference value setting unit 130. The reference value setting unit 130 sets the power value measured by the power generation power measuring unit 110, A mode determination control unit 140 for determining an operation mode of the PCS 200 and changing the mode and an charge amount control unit 150 for controlling a current amount in a charge mode or a discharge mode of the PCS 200 .

여기서, 상기 수전전력 계측부(120)는 보편적으로 적용되는 디지털 보호 계전기와 통신을 하거나 전용의 계측장비를 이용하여 한전으로부터 수전되는 전력을 계측한다.Here, the receiving power measuring unit 120 measures the power received from the KEPCO by communicating with a universally applied digital protection relay or using a dedicated measuring instrument.

또한, 상기 수전전력 계측부(120)는 한전뿐만 아니라 태양광이나 풍력과 같은 신재생에너지원으로부터 생산된 전력을 포함하여 계측한다. 상기 태양광의 발전전력은 태양광 인버터와 통신을 통하여 발전량을 계측할 수 있으며, ESS 충방전 전력은 PCS(200)와 통신을 통하여 계측할 수 있다.In addition, the reception power measurement unit 120 measures not only KEPCO but also electric power produced from renewable energy sources such as sunlight and wind power. The generation power of the sunlight can be measured through communication with the solar inverter, and the ESS charge / discharge power can be measured through communication with the PCS 200. [

한편, 상기 태양광 인버터나 PCS(200)에서 통신이 지원되지 않는 경우 인버터와 PCS(200)의 출력단에 별도의 계측기를 장착하여 계측할 수도 있다.Meanwhile, if communication is not supported by the solar inverter or the PCS 200, it is also possible to measure the inverter and the output terminal of the PCS 200 by mounting a separate meter.

결론적으로 건물이나 수용가에서 소비되는 전력은 수학식 1처럼 계산한다. 여기서, ESS는 동시에 충전과 방전을 할 수 없기 때문에 방전 상태일 때 충전전력은 0이 되며, 충전상태일 때 방전전력은 0이 된다. As a result, the power consumed by the building or the customer is calculated as shown in Equation (1). Since the ESS can not perform charging and discharging at the same time, the charging power becomes zero when the discharging state is reached, and the discharging power becomes zero when the discharging state is the charging state.

Figure 112014107474181-pat00001
Figure 112014107474181-pat00001

본 발명에 의한 목표 관리 기능을 갖는 EMS는 한전 수전전력이 설정값을 초과하지 않도록 자동적으로 충전, 방전모드를 변경하고 충전량과 방전량을 제어하도록 구성되어 있다.The EMS having the target management function according to the present invention is configured to automatically change the charging and discharging modes and to control the charging amount and the discharging amount so that the KEMP power does not exceed the set value.

상기 ESS에서 충전하거나 방전을 위한 에너지 변환은 PCS(200)에서 수행하고, 충전할지 방전할지 정지할 것인지 등의 판단과 얼마나 충전할지 또는 방전할지의 전력량은 EMS에서 결정하고 지령을 행한다.The energy conversion for charging or discharging in the ESS is performed by the PCS 200. The determination as to whether charging, discharging, or stopping is made, and the amount of power for determining how much to charge or discharge, is determined by the EMS.

이러한 기능을 위해 PCS(200)는 충전, 방전, 대기 상태의 모드를 변경할 수 있으며, 충전 또는 방전량을 제어할 수 있는 기능을 구비하고 있다. 이러한 값은 외부에서 통신을 통하여 값을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.For this function, the PCS 200 is capable of changing the charging, discharging, and standby modes and has a function of controlling the charging or discharging amount. These values are configured so that the value can be adjusted through external communication.

상기 발전전력 계측부(110)는 태양광 발전설비에서 발전하고 있는 전력을 계측하는 기능으로서, 태양광 인버터와 통신을 하거나 태양광 인버터의 출력단에 전력 계측기를 장착하여 전력을 계측할 수 있다.The generated power measurement unit 110 is a function for measuring the power generated in the photovoltaic power generation facility. The generated power measurement unit 110 can measure the power by communicating with the solar inverter or installing a power meter at the output terminal of the solar inverter.

상기 수전전력 계측부(120)는 한전으로부터 공급되는 전력을 계측한다. 고압 차단기나 저압 메인 차단기의 출력부에서 흐르는 전력을 계측한다.The receiving power measuring unit 120 measures the power supplied from the KEPCO. The power flowing in the output section of the high-voltage circuit breaker or the low-voltage main circuit breaker is measured.

상기 기준값 설정부(130)는 충전, 방전, 대기 모드의 변경을 위한 기준값을 설정하는 기능을 구비하고 있으며, 수용가의 설비용량(또는 사용량), 태양광 발전설비의 설비용량 등을 고려하여 설정해야 하는데, 방전모드 기준, 충전모드 기준, 목표전력 기준 등 세 개의 항목을 설정한다. The reference value setting unit 130 has a function of setting a reference value for changing the charging, discharging, and standby modes. The reference value setting unit 130 should be set in consideration of the facility capacity (or the usage amount) of the customer and the facility capacity of the photovoltaic power generation facility , And three items such as a discharge mode reference, a charging mode reference, and a target power reference are set.

상기 방전모드 기준을 Ref_dischg, 충전모드 기준을 Ref_chg, 목표전력 기준을 Ref_target이라고 표현하며, Ref_dischg〈 Ref_chg,〈 Ref_target의 관계가 성립되도록 설정한다.Ref_dischg is the discharge mode reference, Ref_chg is the charge mode reference, and Ref_target is the target power reference, and Ref_dischg <Ref_chg, <Ref_target is established.

상기 모드 판단 제어부(140)는 PCS(200)의 동작모드를 판단하고 동작모드를 변경하는 역할을 한다.The mode determination controller 140 determines the operation mode of the PCS 200 and changes the operation mode.

여기서, 상기 동작모드의 변경은 수전전력을 이용하여 판단하는데, 이는 ESS를 구축함으로써 절감할 수 있는 부분은 전기요금이며, 전기요금은 한전으로부터 수전받은 전력에 따라 결정되기 때문이다.Here, the change of the operation mode is judged by using the utility power, because the part that can be saved by constructing the ESS is the electricity rate, and the electricity rate is determined by the electric power received from the electric power.

상기 충방전량 제어부(150)는 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하는데, 디지털 PI 제어 알고리즘을 사용하여 전류량을 결정하고, 제어한다. 상기 PI 제어기의 전달함수는 수학식 2처럼 정의된다.The charge / discharge amount control unit 150 controls the amount of current in a charge mode or a discharge mode, and uses a digital PI control algorithm to determine and control the amount of current. The transfer function of the PI controller is defined as Equation (2).

Figure 112014107474181-pat00002
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속도형 디지털 PI 제어기는 수학식 3처럼 차분 방정식으로 표현할 수 있다.The velocity type digital PI controller can be represented by a differential equation as shown in Equation (3).

Figure 112014107474181-pat00003
Figure 112014107474181-pat00003

속도형 PI 제어기의 출력 값은 이전 출력 값에 변경량을 더하는 형태로 이전출력 값을 적용하기 때문에 제어출력이 급격하게 변하는 것을 억제하는 효과가 있다. 수학식 3에서 c(k)는 제어기 출력 값으로써 충방전 전류 값이다. c(k-1)는 이전에 출력했던 제어기 출력 값을 의미한다.The output value of the speed type PI controller has the effect of suppressing the abrupt change of the control output since the previous output value is applied in the form of adding the change amount to the previous output value. In Equation (3), c (k) is a charge / discharge current value as a controller output value. c (k-1) denotes a controller output value that has been output previously.

또한, e(k)는 목표전력(Ref_rarget)과 수전전력(P_grid)의 차로써 수학식 4처럼 정의된다.E (k) is defined as Equation (4) as the difference between the target power (Ref_rarget) and the received power (P_grid).

Figure 112014107474181-pat00004
Figure 112014107474181-pat00004

상기 e(k-1)는 이전의 오차이며, Kp는 비례이득, Ki는 적분이득, T는 제어주기(초)이다. Kp와 Ki는 시스템의 용량과 특성에 따라 적절하게 조정되어야 하는 값이며, 경험적인 방법이나, 최적화 알고리즘을 적용하여 결정할 수 있다.(K-1) is the previous error, Kp is the proportional gain, Ki is the integral gain, and T is the control period in seconds. Kp and Ki are values that should be appropriately adjusted according to the capacity and characteristics of the system, and can be determined by applying an empirical method or an optimization algorithm.

상기 충방전량 제어부(150)는 PI 제어 알고리즘에 의하여 목표값을 초과하지 않도록 충전 또는 방전량을 결정하고 상기 PCS(200)를 제어한다.The charge / discharge amount control unit 150 determines the amount of charge or discharge so that the target value is not exceeded by the PI control algorithm, and controls the PCS 200.

이상과 같이 본 발명에 의한 목표 전력 관리기능을 갖는 EMS는 건물의 수전전력, 태양광 발전설비의 발전전력을 계측하고 ESS의 충방전을 제어함으로써 소비전력과 태양광 발전전력이 변경되더라도 수전전력이 설정된 전력을 초과하지 않도록 하는 기능을 구비할 뿐만 아니라 태양광 발전설비가 구축되지 않더라도 동일하게 적용할 수가 있다.As described above, the EMS having the target power management function according to the present invention measures the receiving power of the building and the generating power of the photovoltaic power generation facility and controls charging and discharging of the ESS, so that even if the power consumption and the photovoltaic power are changed, It is possible to apply the same function even if the photovoltaic power generation facility is not constructed.

또한, 도 4와 도 5와 같이 EMS의 관제 내용에 관련하여서는 한전의 수전전력, 발전전력, 충전전력, 방전전력 그리고 건물내에서 사용하는 소비전력 그리고 ESS의 밧데리 상태와 충전상태 등을 계통도 상에서 관제할 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, in relation to the control contents of the EMS, the electric power of the KEPCO, the generated electric power, the charging electric power, the discharging electric power, the power consumption in the building and the battery state and the charging state of the ESS, can do.

즉, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 목표 전력 관리기능을 갖는 EMS의 모니터링 화면에 보여지는 계통도이다.4 and 5 are flowcharts showing a monitoring screen of an EMS having a target power management function according to the present invention.

한편, 이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, As shown in FIG. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : EMS 110 : 발전전력 계측부
120 : 수전전력 예측부 130 : 기준값 관리부
140 : 제어부 200 : PCS100: EMS 110: Generated power measuring section
120: receiving power predicting unit 130: reference value managing unit
140: controller 200: PCS

Claims (13)

PCS의 충방전을 제어하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템에 있어서, 상기 에너지관리시스템은 한전 수전전력이 설정값을 초과하지 않도록 자동적으로 충전, 방전 모드를 변경하고 충전량과 방전량을 제어하고,
신재생 에너지원으로부터 발전하는 전력을 계측하는 발전전력 계측부와,
디지털 보호 계전기와 통신을 하거나 전용의 계측장비를 이용하여 한전으로부터 수전되는 전력을 계측하고, 한전으로부터 수용가에 공급되는 전력을 계측하는 수전전력 계측부와,
상기 수용가의 설비용량에 따라 방전모드, 충전모드 및 목표전력의 기준 값을 설정하는 기준값 설정부와,
상기 발전전력 계측부에서 계측된 전력값과 상기 수전전력 계측부에서 계측된 전력값 및 기준값 설정부에 설정된 기준값을 전달받아 상기 PCS의 동작모드를 판단하고 모드를 변경하는 모드 판단 제어부와,
상기 PCS의 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하는 충방전량 제어부;를 포함하고,
상기 기준값 설정부는 상기 방전모드 기준을 Ref_dischg, 충전모드 기준을 Ref_chg, 목표전력 기준을 Ref_target이라고 표현하며, Ref_dischg < Ref_chg < Ref_target의 관계가 성립되도록 설정하고, 상기 충방전량 제어부는 충전모드나 방전모드에서 PI 제어 알고리즘을 사용하여 전류량을 결정하여 제어하고, PI 제어 알고리즘에 의하여 목표값을 초과하지 않도록 충전 또는 방전량을 결정하고 상기 PCS를 제어하는 것을 특징으로 하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템.The energy management system has a target power management function of a building that controls charging and discharging of a PCS. The energy management system automatically changes charging and discharging modes so that the KEPG power does not exceed the set value, Control,
An electricity generation power measuring unit for measuring electric power generated from the renewable energy source,
A receiving power measuring unit measuring the power received from the KEPCO using a dedicated measuring instrument and communicating with the digital protection relay and measuring the power supplied from the KEPCO to the customer,
A reference value setting unit for setting a reference value of a discharge mode, a charge mode, and a target power according to facility capacity of the customer;
A mode determination controller for receiving a power value measured by the power generation power measuring unit, a power value measured by the power reception power measuring unit, and a reference value set in a reference value setting unit to determine an operation mode of the PCS and changing a mode,
And a charge amount control unit for controlling a current amount in a charge mode or a discharge mode of the PCS,
The reference value setting unit sets Ref_dischg, Ref_chg, and Ref_target as the discharge mode reference, Ref_chg, Ref_target, and Ref_target, respectively, and the charge / discharge control unit sets the discharge mode reference Characterized by determining and controlling the amount of current using the PI control algorithm and determining the amount of charge or discharge so as not to exceed the target value by the PI control algorithm and controlling the PCS, system. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 발전전력 계측부는 태양광 인버터와 통신을 하거나 태양광 인버터의 출력단에 전력 계측기를 장착하여 전력을 계측하는 것을 특징으로 하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템.The energy management system according to claim 1, wherein the generated power measurement unit communicates with a solar inverter or measures a power by mounting a power meter at an output terminal of the solar inverter. 삭제delete 삭제delete 삭제delete PCS의 충방전을 제어하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템의 제어방법에 있어서,
한전 수전전력이 설정값을 초과하지 않도록 자동적으로 충전, 방전모드를 변경하고 충전량과 방전량을 제어하는 단계;
신재생 에너지원으로부터 발전하는 전력을 디지털 보호 계전기와 통신을 하거나 전용의 계측장비를 이용하여 한전으로부터 수전되는 전력을 계측하는 단계;
한전으로부터 건물에 공급되는 전력을 계측하는 단계;
상기 건물의 설비용량에 따라 방전모드, 충전모드 및 목표전력의 기준 값을 상기 방전모드 기준을 Ref_dischg, 충전모드 기준을 Ref_chg, 목표전력 기준을 Ref_target이라고 표현하며, Ref_dischg < Ref_chg < Ref_target의 관계가 성립되도록 설정하는 단계;
상기 신재생 에너지원의 계측된 전력값과 상기 한전의 계측된 전력값 및 설정된 기준값을 전달받아 상기 PCS의 동작모드를 판단하고, 모드를 변경하는 단계;
상기 PCS의 충전모드나 방전모드에서 전류량을 제어하고, PI 제어 알고리즘을 사용하여 전류량을 결정하고 제어하며, PI 제어 알고리즘에 의하여 목표 값을 초과하지 않도록 충전 또는 방전량을 결정하고 상기 PCS를 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건물의 목표전력 관리기능을 갖는 에너지관리시스템의 제어방법.A control method of an energy management system having a target power management function of a building that controls charging and discharging of a PCS,
Changing charging and discharging modes automatically and controlling the charged amount and the discharged amount so that the KEPA power does not exceed the set value;
Measuring electric power received from the KEPCO by communicating electric power generated from a renewable energy source with a digital protection relay or using a dedicated measuring instrument;
Measuring power supplied from the KEPCO to the building;
The discharge mode, the charge mode, and the target value of the target electric power according to the facility capacity of the building Setting the discharge mode reference to Ref_dischg, the charge mode reference to Ref_chg, and the target power reference to be Ref_target, and to establish a relationship of Ref_dischg <Ref_chg <Ref_target;
Receiving the measured power value of the renewable energy source, the measured power value of the KEPCO, and a set reference value to determine an operation mode of the PCS and changing a mode;
A current amount is controlled in the charging mode or the discharging mode of the PCS, a current amount is determined and controlled using a PI control algorithm, a charge or discharge amount is determined so as not to exceed a target value by a PI control algorithm, and the PCS is controlled Wherein the target power management function of the building is configured to include the steps of: 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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