KR101550589B1 - 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 태양 전지 모듈의 발전량에 따라 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS)에 저장하거나 전력 변환 장치로 제공하여 전력 낭비를 억제하면서 전력을 효율적으로 사용할 수 있도록 관리하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 발전 관리 장치는 저전압 검출부, 스위칭부 및 제어부를 포함한다. 저전압 검출부는 복수의 태양 전지 모듈에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 발전량을 검출하여 출력한다. 스위칭부는 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 접속함 및 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달한다. 그리고 제어부는 저전압 검출부에서 수신한 발전량에 따라, 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부를 통하여 접속함 및 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달한다.

Description

발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템{Apparatus for controlling power generation and solar power generation system having the same}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 전지 모듈의 발전량에 따라 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS)에 저장하거나 전력 변환 장치로 제공하여 전력 낭비를 억제하면서 전력을 효율적으로 사용할 수 있도록 관리하는 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되는 화석에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염물질을 배출하기 때문에, 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다.
화석에너지를 대체할 수 있는 에너지로는 조수 간만의 차를 이용하여 에너지를 생성하는 조력, 파도를 이용하여 에너지를 생성하는 파력, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 생성하는 풍력, 땅 속의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 지열, 그리고 이들 에너지의 근원이 되는 태양 에너지가 있다.
이러한 태양 에너지를 생산하는 태양광 발전은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전하는 시스템을 말한다. 태양광 발전으로 발전된 직류 전기 에너지는 전력 변환 장치, 예컨대 인버터를 통하여 교류 전기 에너지로 변환된다.
생산된 전기는 한전 계통과 연계되어 부하 측에 공급하게 되며, 나머지 전력은 한전계통으로 역 전송된다. 여기서 부족한 전기는 한전으로부터 공급받게 된다.
이와 같이 계통과 연계되어 시스템이 구축될 경우, 태양 전지 모듈을 어레이 형태로 사용하게 되며, 접속함에는 태양 전지 모듈과 연결하기 위한 회로 군을 내장하고, 접속함과 전력 변환 장치 간에는 전력선을 이용하여 접속하게 된다.
이와 같은 전력 변환 장치는 태양 전지 모듈로부터 전달받은 직류 전기 에너지를 교류 전기 에너지로 변환할 때, 한전에서 공급받은 전력을 소모하게 된다.
한국등록특허 제10-1425022호(2014.07.24.)
이로 인해 태양 전지 모듈에서 전력 변환 장치로 공급되어 변환되는 발전량이 전력 변환 장치에서 사용되는 전력 사용량 보다 적은 경우, 태양광 발전 시 전력이 낭비되는 문제가 발생한다. 이러한 전력 낭비는 일조량이 적을 때, 예컨대 비가 오거나 흐린 날, 일몰 후 일출 전에 발생하게 된다.
이러한 문제를 해소하기 위해서, 일조량이 적을 때 전력 변환 장치를 정지시켜 전력 변환 장치의 가동에 따른 전력 낭비를 억제할 수 있는 방안을 고려해 볼 수 있다.
하지만 이 경우 태양 전지 모듈에서 생성한 전력이 그대로 낭비되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 태양광 발전 시스템의 구동에 따른 전력 낭비를 억제하면서 발전한 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 태양 전지 모듈에서 전력 변환 장치로 공급되어 변환되는 발전량이 전력 변환 장치에서 사용되는 전력 사용량 보다 적은 경우 전력 변환 장치를 제한적으로 구동시켜 전력 낭비를 억제할 수 있는 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양 전지 모듈의 발전량에 따라 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장하거나 전력 변환 장치로 제공하여 전력 낭비를 억제하면서 전력을 효율적으로 사용할 수 있도록 관리하는 발전 관리 장치 및 그를 갖는 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저전압 검출부, 스위칭부 및 제어부를 포함하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치를 제공한다. 상기 저전압 검출부는 복수의 태양 전지 모듈에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 발전량을 검출하여 출력한다. 상기 스위칭부는 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 접속함 및 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하다. 그리고 상기 제어부는 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달한다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 저전압 검출부에서 수신한 각각의 태양 전지 모듈의 발전량이 각각의 태양 전지 모듈에 대응되게 연결되는 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 많은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 많은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 접속함에 복수의 전력 변환 장치가 연결되어 있는 경우, 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량으로 구동할 수 있는 전력 변환 장치의 수를 결정하고, 결정된 전력 변환 장치의 수로 전력을 변환하도록 상기 접속함에 제어 신호를 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지는 상기 저전압 검출부 및 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 상기 접속함, 상기 스위칭부 또는 상기 저전압 검출부의 전원 공급원으로 사용할 수 있다.
그리고 본 발명은, 복수의 태양 전지 모듈, 접속함, 에너지 저장 시스템 및 발전 관리 장치를 포함하는 태양 발전 시스템을 제공한다. 상기 복수의 태양 전지 모듈은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력한다. 상기 접속함은 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 결합하여 연결된 복수의 전력 변환 장치로 전달한다. 상기 에너지 저장 시스템은 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 저장한다. 그리고 상기 발전 관리 장치는 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력하는 전기 에너지의 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달한다.
그리고 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 발전 관리 장치는 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력하는 발전량을 검출하여 출력하는 저전압 검출부, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 스위칭부, 및 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 발전 관리 장치는 저전압 검출부를 통하여 태양 전지 모듈에서 발전한 발전량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환에 사용될 전력 변환 장치의 수를 결정함으로써, 필요 이상의 전력 변환 장치의 구동으로 인한 전력 낭비를 억제할 수 있다.
발전 관리 장치는 모니터링 결과 저전압 검출부에서 검출된 발전량이 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 부족한 경우, 태양 전지 모듈에서 발전한 전기 에너지를 스위칭부를 통하여 접속함에서 에너지 저장 시스템(ESS)으로 우회시켜 저장함으로써, 발전한 전력의 낭비를 막을 수 있다.
그리고 발전 관리 장치는 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장된 전력을 접속함, 스위칭부 또는 저전압 검출부의 전원 공급원 또는 비상 전원으로 활용할 수 있는 이점도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전 관리 장치를 갖는 태양광 발전 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 발전 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 발전 관리 방법에 따른 흐름도이다.
도 4는 도 3의 저전압 검출부에서 검출한 발전량에 따른 발전 관리 단계에 따른 상세 흐름도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전 관리 장치를 갖는 태양광 발전 시스템을 보여주는 개략도이다. 그리고 도 2는 도 1의 발전 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템(100)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 발전하는 시스템으로, 복수의 태양 전지 모듈(10), 접속함(20), 복수의 전력 변환 장치(30), 에너지 저장 시스템(ESS; 50) 및 발전 관리 장치(60)를 포함하며, 한전계통(40)을 더 포함할 수 있다.
복수의 태양 전지 모듈(10)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 장치로서, 태양 전지 모듈(10)은 각각 복수의 태양 전기가 어레이 배열된 형태로 설치된다. 복수의 태양 전지 모듈(10)은 발전한 직류의 전기 에너지를 출력한다.
접속함(20)은 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 변환한 전기 에너지를 결합하여 전력 변환 장치(30)로 출력하는 장치이다. 접속함(20)은 하나의 태양 전지 모듈(10) 라인에 퓨즈와 다이오드가 구비되며, 각각의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 결합하여 출력할 때 최후단에 메인 차단기(MCCB)가 위치한다. 그리고 접속함(20)은 수평면 일사량계, 경사면 일사량계, 태양 전지 표면 온도 센서, 외기 온도 센서 등과 같은 각종 센서의 신호를 입력받아 신호 처리하고, 이를 기반으로 전력 변환 장치(30)를 제어하는 센서 모듈을 구비할 수 있다.
복수의 전력 변환 장치(30)는 접속함(20)에서 출력되는 직류의 전기 에너지를 전력선을 통해 전달받아, 교류 전력으로 변환하는 장치이다. 이러한 전력 변환기 장치는 전단에 메인 차단기(MCCB)가 구비되고, 메인 차단기(MCCB)의 후단에 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터가 구비되며, 인버터의 후단에는 마그네틱 스위치(MC)가 구비되고, 마그네틱 스위치(MC)의 후단에는 다시 메인 차단기(MCCB)가 구비될 수 있다.
한전계통(40)은 복수의 전력 변환 장치(30)로부터 변환된 교류 전원을 전달받는다. 한전 계통은 통상의 LV 패널, 분전반, 배선용 차단기 등이 구비되어, 태양 발전 전력과 한전 전력을 부하에 공급한다.
에너지 저장 시스템(50)은 발전 관리 장치(60)의 제어에 따라 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 저장한다. 즉 일반적인 경우 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지는 접속함(20)으로 출력되지만, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지의 발전량이 전력 변환에 필요한 전력량 보다 부족한 경우, 발전 관리 장치(60)의 제어에 따라 에너지 저장 시스템(50)으로 저장한다. 에너지 저장 시스템(50)에 저장된 전기 에너지는 발전 관리 장치(60)의 전원 공급원으로 사용된다.
에너지 저장 시스템(50)은 전기 에너지를 저장하여 필요할 때 사용함으로써 에너지 이용 효율을 향상시키고 전력 공급 시스템의 안정화를 유도하기 위한 장치이다. 즉 에너지 저장 시스템(50)은 전기 에너지를 배터리처럼 저장해서 언제든 꺼내 쓸 수 있는 저장 장치를 의미한다. 지금까지의 전기 에너지는 생산과 저장의 차이가 있으므로 전기 에너지를 사용하는데 있어서 생산이 함께 움직여줘야 하는데, 에너지 저장 시스템(50)는 전기 에너지를 효과적으로 저장해 사용하기 위한 시스템으로 전기 에너지 생산에 대한 여유를 가질 수 있게 해준다.
에너지 저장 시스템(50)은 비교적 태양 발전으로 인한 발전량이 적은 때, 예컨대 비가 오거나 흐린 날, 일몰 후 일출 전까지 발전되는 전기 에너지를 저장하였다가 필요한 곳에 사용함으로써, 태양광 발전 시스템(100)의 구동에 따른 전력 낭비를 억제하면서 발전한 전력을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
그리고 발전 관리 장치(60)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력하는 전기 에너지의 발전량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 전력 변환을 수행하거나 전력 변환을 수행하지 않도록 접속함(20), 복수의 전력 변환 장치(30) 및 에너지 저장 시스템(50)의 구동을 제어한다. 즉 발전 관리 장치(60)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력하는 전기 에너지의 발전량에 따라, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 접속함(20) 및 에너지 저장 시스템(50) 중에 하나로 전달한다.
이러한 발전 관리 장치(60)는 저전압 검출부(61), 스위칭부(63) 및 제어부(65)를 포함한다.
저전압 검출부(61)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 발전량을 검출하여 제어부(65)로 출력한다. 저전압 검출부(61)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 변환한 전기 에너지를 스위칭부(63)로 전달한다.
이때 저전압 검출부(61)는 다음과 같이 복수의 태양 전지 모듈(10)의 발전량을 검출하여 출력할 수 있다. 먼저 저전압 검출부(61)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에 각각 출력되는 발전량을 검출하여 출력할 수 있다. 저전압 검출부(61)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 각각 출력되는 발전량을 검출한 후 합계한 전체 발전량을 출력할 수 있다. 또는 통상 복수의 태양 전지 모듈(10)은 동일한 지역에 함께 설치되기 때문에, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 각각 출력되는 발전량에는 크게 차이가 없을 수 있다. 이 경우, 저전압 검출부(61)는 복수의 태양 전지 모듈(10) 중의 하나의 발전량을 검출하여 출력하거나, 검출한 발전량에 태양 전지 모듈(10)의 수를 곱하여 산출한 전체 발전량을 출력할 수 있다.
스위칭부(63)는 제어부(65)의 제어에 따라 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 접속함(20) 및 에너지 저장 시스템(50) 중에 하나로 전달한다. 즉 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지는 저전압 검출부(61) 및 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20) 및 에너지 저장 시스템(50) 중에 하나로 전달된다.
그리고 제어부(65)는 발전 관리 장치(60)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 발전량에 따라, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20) 및 에너지 저장 시스템(50) 중에 하나로 전달한다.
제어부(65)는 다음과 같이 발전 관리를 수행할 수 있다.
먼저 제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 발전량과 접속함(20)에 연결된 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량(이하 '필요 전력량'이라 함)을 비교한다. 이와 같이 발전량과 필요 전력량을 비교하는 이유는, 발전량이 필요 전력량보다 적은 경우에 전력 변환 장치(30)를 가동시킬 경우, 전력 변환 장치(30)의 가동으로 인해 오히려 전력 낭비가 발생하기 때문이다.
따라서 제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 발전량이 접속함(20)에 연결된 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20)이 아닌 에너지 저장 시스템(50)에 전달한다.
이때 제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 복수의 태양 전지 모듈(10)의 전체 발전량이 하나의 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20)이 아닌 에너지 저장 시스템(50)에 전달할 수 있다.
또는 제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 각각의 태양 전지 모듈(10)의 발전량이 각각의 태양 전지 모듈(10)에 대응되게 연결되는 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20)이 아닌 에너지 저장 시스템(50)에 전달할 수 있다.
제어부(65)는 저전압 검출부(61)에서 수신한 발전량이 접속함(20)에 연결된 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량보다 많은 경우, 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 에너지 저장 시스템(50)이 아닌 접속함(20)에 전달한다.
제어부(65)는 접속함(20)에 복수의 전력 변환 장치(30)가 연결되어 있는 경우, 저전압 검출부(61)에서 수신한 발전량으로 구동할 수 있는 전력 변환 장치(30)의 수를 결정하고, 결정된 전력 변환 장치(30)의 수로 전력을 변환하도록 접속함(20)에 제어 신호를 전달한다. 제어 신호를 전달 받은 접속함(20)은 결정된 수에 해당하는 전력 변환 장치(30)로 직류의 전기 에너지를 전달한다.
즉 복수의 태양 전지 모듈(10)의 전체 발전량이 복수의 전력 변환 장치(30)를 가동에 필요한 전력량보다 많은 경우에는, 제어부(65)는 접속함(20)을 통하여 전체의 전력 변환 장치(30)를 가동시켜 전력 변환을 수행할 수 있다.
하지만 복수의 태양 전지 모듈(10)의 전체 발전량이 복수의 전력 변환 장치(30) 중 일부만을 가동시키는 데 필요한 전력량인 경우, 복수의 전력 변환 장치(30) 중 해당 발전량으로 전력 변환을 수행할 전력 변환 장치(30)로 직류의 전기 에너지를 전달하여 교류로 변환시킴으로써, 필요 이상의 전력 변환 장치(30)의 가동으로 인한 전력 낭비를 줄일 수도 있다.
그리고 제어부(65)는 에너지 저장 시스템(50)에 저장된 전기 에너지를 자신을 포함하여 접속함(20), 스위칭부(63) 또는 저전압 검출부(61)의 전원 공급원으로 사용할 수 있다. 그리고 제어부(65)는 에너지 저장 시스템(50)에 저장된 전기 에너지가 부족한 경우, 한전계통(40)으로부터 전원을 공급받아 접속함(20), 스위칭부(63) 또는 저전압 검출부(61)로 제공할 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 발전 관리 장치(60)는 저전압 검출부(61)를 통하여 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 발전한 발전량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환에 사용될 전력 변환 장치(30)의 수를 결정함으로써, 필요 이상의 전력 변환 장치930)의 구동으로 인한 전력 낭비를 억제할 수 있다.
발전 관리 장치(60)는 모니터링 결과 저전압 검출부(61)에서 검출된 발전량이 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량보다 부족한 경우, 태양 전지 모듈(10)에서 발전한 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20)에서 에너지 저장 시스템(50)로 우회시켜 저장함으로써, 발전한 전기 에너지의 낭비를 막을 수 있다.
그리고 발전 관리 장치(60)는 에너지 저장 시스템(50)에 저장된 전기 에너지를 접속함(20), 스위칭부(63), 저전압 검출부(61) 또는 제어부(65)의 전원 공급원 또는 비상 전원으로 활용할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 다른 태양광 발전 시스템(100)의 발전 관리 방법에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템(100)의 발전 관리 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 4는 도 3의 저전압 검출부(61)에서 검출한 발전량에 따른 발전 관리 단계에 따른 상세 흐름도이다.
먼저 S71단계에서 발전 관리 장치(60)는 저전압 검출부(61)를 통하여 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 발전량을 검출한다.
다음으로 S73단계에서 발전 관리 장치(60)는 검출한 발전량을 기반으로 접속함(20)으로 보낼지 에너지 저장 시스템(50)으로 보낼지 판단한다.
그리고 S73단계의 판단 결과에 따라 발전 관리 장치(60)는, S75단계에서 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20) 및 에너지 저장 시스템(50) 중에 하나로 전달한다.
S73단계에 대해서, 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 S731단계에서 발전 관리 장치(60)는 발전량이 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량을 초과하는 지의 여부를 판단한다. 이때 필요 전력량은 적어도 하나의 전력 변환 장치(30)의 구동하는 데 필요한 전력량일 수 있다. 필요 전력량은 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 설정될 수 있다. 예컨대 필요 전력량은 한 대의 전력 변환 장치(30)의 구동에 필요한 전력량일 수 있다.
S731단계의 판단 결과 초과하지 않는 경우, S733단계에서 발전 관리 장치(60)는 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 스위칭부(63)를 통하여 에너지 저장 시스템(50)으로 전달한다.
반면에 S731단계의 판단 결과 초과하는 경우, S735단계에서 발전 관리 장치(60)는 해당 발전량으로 구동할 수 있는 전력 변환 장치(30)의 수를 결정한다. 이때 발전 관리 장치(60)는 전력 변환 장치(30)의 수를 한 대의 전력 변환 장치(30)로 변환할 수 있는 용량과 검출된 발전량을 고려하여 설정한다. 예컨대 발전 관리 장치(60)는 검출된 발전량을 한 대의 전력 변환 장치(30)로 변환할 수 있는 용량으로 나누어 획득한 수를 가동할 전력 변환 장치(30)의 수로 결정할 수 있다.
그리고 S737단계에서 발전 관리 장치(60)는 결정된 전력 변환 장치(30)의 수로 전력을 변환하도록 접속함(20)에 제어 신호를 전달한다. 이때 발전 관리 장치(60)는 스위칭부(63)를 통하여 접속함(20)에 복수의 태양 전지 모듈(10)에서 출력되는 전기 에너지를 전달한다.
이후에 접속함(20)은 제어 신호에 따른 전력 변환 장치(30)를 구동시켜 전력 변환을 수행한다. 전력 변환 장치(30)에서 변환된 교류의 전기 에너지는 한전계통(40)으로 전달된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 태양 전지 모듈
20 : 접속함
30 : 전력 변환 장치
40 : 한전계통
50 : 에너지 저장 시스템
60 : 발전 관리 장치
61 : 저전압 검출부
63 : 스위칭부
65 : 제어부
100 : 태양광 발전 시스템

Claims (10)

  1. 복수의 태양 전지 모듈에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 발전량을 검출하여 출력하는 저전압 검출부;
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 접속함 및 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS) 중에 하나로 전달하는 스위칭부;
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 많은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함에 전달하고, 상기 접속함에 복수의 전력 변환 장치가 연결되어 있는 경우, 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량으로 구동할 수 있는 전력 변환 장치의 수를 결정하고, 결정된 전력 변환 장치의 수로 전력을 변환하도록 상기 접속함에 제어 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 복수의 태양 전지 모듈의 전체 발전량이 하나의 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 각각의 태양 전지 모듈의 발전량이 각각의 태양 전지 모듈에 대응되게 연결되는 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지는 상기 저전압 검출부 및 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 상기 접속함, 상기 스위칭부 또는 상기 저전압 검출부의 전원 공급원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 발전 관리 장치.
  9. 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 복수의 태양 전지 모듈;
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 결합하여 연결된 복수의 전력 변환 장치로 전달하는 접속함;
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS);
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력하는 전기 에너지의 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 발전 관리 장치;를 포함하고,
    상기 발전 관리 장치는,
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 발전량을 검출하여 출력하는 저전압 검출부;
    상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 스위칭부;
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량에 따라, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함 및 상기 에너지 저장 시스템 중에 하나로 전달하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 많은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 접속함에 전달하고, 상기 접속함에 복수의 전력 변환 장치가 연결되어 있는 경우, 상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량으로 구동할 수 있는 전력 변환 장치의 수를 결정하고, 결정된 전력 변환 장치의 수로 전력을 변환하도록 상기 접속함에 제어 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발전 관리 장치의 제어부는,
    상기 저전압 검출부에서 수신한 발전량이 상기 접속함에 연결된 전력 변환 장치의 구동에 필요한 전력량보다 적은 경우, 상기 복수의 태양 전지 모듈에서 출력되는 전기 에너지를 상기 스위칭부를 통하여 상기 에너지 저장 시스템에 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
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JP2013074733A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Nissan Motor Co Ltd 充電制御装置

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