KR101556893B1 - Wind power generator type energy storage system and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소규모 마이크로 그리드(Micro Grid) 환경에서 농형 유도 풍력발전기를 사용할 경우에 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 컨버터(MSC)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC)를 통하여 풍력발전 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있도록 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템은, 풍력에 의해 전력을 발생시키는 풍력 발전기; 상기 발생된 전력을 소모하는 부하; 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력이 상기 부하에 공급되도록 제어하는 그리드; 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력을 공급하고, 이후 구동된 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 충전하는 충·방전식 배터리; 상기 풍력 발전기의 초기 구동 시 상기 충·방전식 배터리로부터 공급되는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 상기 풍력 발전기에 공급하는 발전기측 컨버터(MSC:Machine Side Converter); 및 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 상기 부하에 일정하게 공급하는 그리드측 컨버터(GSC:Grid Side Converter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for supplying a large amount of starting power for a short time required for starting a wind turbine generator through a converter (MSC) and a charge / discharge type battery in a microgrid environment in a micro grid environment, The present invention relates to an energy storage system and method for a wind turbine generator that can prevent a flicker, a voltage drop or a power outage that can occur, and can operate a stable micro grid by supplying wind turbine power through a grid side converter (GSC) will be. The energy storage system for a wind turbine according to the present invention includes: a wind turbine generator for generating electric power by wind power; A load that consumes the generated power; A grid for controlling power generated from the wind power generator to be supplied to the load; A charge / discharge type battery for supplying power required for initial operation of the wind power generator and for charging electric power generated from the driven wind power generator; A machine side converter (MSC) for converting direct current (DC) power supplied from the charge / discharge type battery to AC power and supplying the alternating current (AC) power to the wind power generator at an initial operation of the wind power generator; And a grid side converter (GSC: Grid Side Converter) for constantly supplying power required for the system from the charge / discharge type battery to the load.

Description

풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법{Wind power generator type energy storage system and method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to an energy storage system for a wind power generator,

본 발명은 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 자세하게는 소규모 마이크로 그리드(Micro Grid) 환경에서 농형 유도 풍력발전기를 사용할 경우에 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 컨버터(MSC:Machine Side Converter)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC:Grid Side Converter)를 통하여 풍력발전 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있도록 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an energy storage system and method for a wind power generator, and more particularly, to a power storage system and method for a wind power generator, in which a large amount of starting power required for starting a wind power generator in a small scale micro grid environment, (GSC: Grid Side Converter), it is possible to prevent the flicker, voltage drop or electrostatic discharge which may occur in the micro grid by supplying power from the MSC (Machine Side Converter) And more particularly, to an energy storage system and method for a wind turbine generator capable of supplying a generated power and operating a stable micro grid.

종래의 농형 유도 풍력 발전기는 대규모 계통으로부터 초기 구동에 필요한 전력을 공급받아 사용하므로 크게 문제가 없었으나, 소규모 계통에서는 도 1에 도시된 바와 같이 초기 구동에 필요한 전력을 공급할 수 없다. 이러한 직입 기동식 풍력발전기를 소규모 계통 또는 마이크 그리드에 연결하기 위해서는 초기 구동 전류 문제를 해결해 줄 수 있는 장치가 필요하다. Conventional squirrel-cage induction wind turbine generators have no problem because they use the power required for initial drive from a large scale system, but they can not supply the power required for initial drive as shown in FIG. 1 in a small scale system. In order to connect such a direct-start-driven wind power generator to a small scale grid or a microphone grid, a device capable of solving the initial drive current problem is needed.

즉, 종래 소규모 계통의 풍력 발전기는 그리드와 발전기가 직접적으로 연결되고, 초기에 발전기를 구동하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 기동 전력이 소모되며, 발전기가 구동되어 풍력에 따라 발전을 통해 전력이 발생되면 부하에 전달되는 구조를 갖는다. 따라서, 초기에 발전기를 구동하는데 필요한 전력을 공급할 장치가 필요하다.That is, in a conventional small-scale wind turbine generator, the grid and the generator are directly connected to each other. In order to drive the generator at the beginning, the starting power is consumed as shown in FIG. 1 and the generator is driven, When it is generated, it has a structure to be transmitted to the load. Thus, there is a need for a device that will initially supply the power required to drive the generator.

또한, 발전사업자 입장에서 불규칙하게 발생되는 풍력 발전 에너지를 마이크로 그리드에 연결하게 되면, 수요와 공급의 평형이 원활하지 못하여 필요할 때 풍력발전이 없고, 수요전력이 적을 때는 전력이 남아도는 문제가 발생한다. 따라서 원하는 시간에 원하는 양의 전력을 공급할 수 있는 장치가 필요하다. In addition, if irregular wind power generation is connected to the micro grid, the equilibrium between demand and supply is not smooth, so there is no wind power generation when necessary and power is left when power demand is low do. Therefore, a device capable of supplying a desired amount of power at a desired time is needed.

한편, 디젤 발전기에 의해서 전력을 공급받는 중소규모 섬지역에서 디젤 발전기 대신 신재생 에너지와 에너지 저장 시스템(ESS)을 결합하여 전력을 공급하려는 움직임이 증가하고 있다. On the other hand, there is an increasing trend to supply power by combining renewable energy and energy storage system (ESS) instead of diesel generators in small and medium-sized islands powered by diesel generators.

또한, 해외의 경우, 장거리 송전선로를 사용하여 초원, 사막, 정글, 그리고 섬 등을 대규모 계통에 연계시키는 것보다 독립형 전력을 구축하는 것이 더욱 경제적이다.In addition, it is more economical to build a standalone power system than to connect grassland, desert, jungle, and islands to a large scale system using a long-distance transmission line.

따라서, 인도네시아 등 외딴 곳에 전력 공급이 필요한 지역에 마이크로 그리드 환경에서의 직입 기동식 풍력 발전기를 구현하기 위해 초기 구동에 필요한 전력을 공급할 장치와, 발전된 이후에 생성된 에너지를 저장하였다가 원하는 시간에 일정량으로 공급할 수 있는 장치가 필요한 것이다.
Therefore, in order to realize a direct-start-type wind turbine in a microgrid environment in an area where power supply is needed in a remote place such as Indonesia, a device for supplying power necessary for initial drive and a device for storing energy generated after the power generation, As shown in Fig.

대한민국 공개특허공보 제2011-0063378호(공개일 : 2011.06.10)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0063378 (Published on June 10, 2011)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 소규모 마이크로 그리드(Micro Grid) 환경에서 농형 유도 풍력발전기를 사용할 경우에 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 컨버터(MSC)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC)를 통하여 풍력발전 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있도록 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems and provide a method of operating a wind turbine generator in a small micro grid environment, in which a large amount of starting power required for starting a wind turbine generator is supplied to a converter It is possible to prevent flicker, voltage drop or power outage that may occur in the micro grid by supplying it through a discharge type battery. Also, it is possible to supply the wind power generation power through the grid side converter (GSC) And an energy storage system and method for a wind power generator.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력에 의해 전력을 발생시키는 풍력 발전기; 상기 발생된 전력을 소모하는 부하; 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력이 상기 부하에 공급되도록 제어하는 그리드; 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력을 공급하고, 이후 구동된 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 충전하는 충·방전식 배터리; 상기 풍력 발전기의 초기 구동 시 상기 충·방전식 배터리로부터 공급되는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 상기 풍력 발전기에 공급하는 발전기측 컨버터(MSC:Machine Side Converter); 및 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 상기 부하에 일정하게 공급하는 그리드측 컨버터(GSC:Grid Side Converter)를 포함하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind power generator for generating electric power by wind power; A load that consumes the generated power; A grid for controlling power generated from the wind power generator to be supplied to the load; A charge / discharge type battery for supplying power required for initial operation of the wind power generator and for charging electric power generated from the driven wind power generator; A machine side converter (MSC) for converting direct current (DC) power supplied from the charge / discharge type battery to AC power and supplying the alternating current (AC) power to the wind power generator at an initial operation of the wind power generator; And a grid side converter (GSC: Grid Side Converter) for constantly supplying power to the load from the charge / discharge type battery to the load.

또한, 상기 충·방전식 배터리는, 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전원이 부족한 경우, 상기 계통으로부터 전력을 제공받아 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하게 된다.In addition, the charge / discharge type battery may be configured such that when the state of charge (SOC) of the charge / discharge type battery is low and power required for initial operation of the wind turbine generator is insufficient, power required for initial operation of the wind turbine generator A certain amount of electric power is charged until it is filled.

또한, 상기 발전기측 컨버터(MSC)는 상기 충·방전식 배터리와 상기 풍력 발전기 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 상기 충·방전식 배터리에 저장하게 된다.Also, the generator-side converter MSC is connected between the charge / discharge type battery and the wind power generator so as to execute a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation, and the power generated from the wind power generator is supplied to the charge / And stored in the battery.

또한, 상기 발전기측 컨버터(MSC)는, 상기 풍력 발전기로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해 계통으로 공급하지 않고 충전되도록 상기 충·방전식 배터리에 공급하게 된다.In addition, the generator-side converter MSC supplies the charge / discharge type battery so as to be charged from the wind power generator without supplying power to the system differently depending on weather condition and time.

또한, 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 그리드와 상기 충·방전식 배터리 간에 연결되고, 작동 시에 상기 그리드로부터 상기 풍력 발전기로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하게 된다.In addition, the grid-side converter GSC is connected between the grid and the charge / discharge type battery, and performs power quality (PQ) control operation so that power is not applied from the grid to the wind turbine during operation .

또한, 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 상기 부하에 일정하게 공급하게 된다.Also, the grid-side converter GSC constantly supplies electric power required for the system from the charge / discharge type battery to the load in accordance with a power command from the energy management system (EMS).

또한, 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 작동하지 않을 경우 상기 충·방전식 배터리의 전압이 상기 그리드의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 상기 그리드의 전력이 상기 충·방전식 배터리 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기로 작용하게 된다.When the grid-side converter GSC does not operate, the voltage of the charge / discharge type battery becomes larger than the peak of the voltage of the grid, and the power of the grid is transmitted to the charge / discharge type battery So as to act as a diode rectifier.

또한, 상기 발전기측 컨버터(MSC)는, 상기 풍력 발전기의 구동 전력을 감당할 수 있는 용량으로 동작하는 고출력 인버터를 포함할 수 있다.In addition, the generator-side converter MSC may include a high-output inverter operating with a capacity capable of handling the driving power of the wind power generator.

또한, 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 풍력 발전기의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하게 된다.In addition, the grid-side converter GSC operates at a capacity corresponding to the average power generation amount in order to supply power to the system at an average power generation amount rather than an instantaneous peak power of the wind power generator.

그리고, 상기 발전기측 컨버터(MSC) 또는 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 3 상(Phase) 스위칭 반도체 소자와 다이오드를 포함할 수 있다.
The generator side converter MSC or the grid side converter GSC may include a three-phase switching semiconductor element and a diode.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전기와 부하, 그리드, 충·방전식 배터리, 발전기측 컨버터(MSC) 및 그리드측 컨버터(GSC)를 포함하는 시스템의 풍력 발전기용 에너지 저장 방법으로서, (a) 상기 충·방전식 배터리로부터 초기 구동에 필요한 전력이 상기 발전기측 컨버터(MSC)에 공급되는 단계; (b) 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 초기 구동에 필요한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 풍력 발전기에 공급하는 단계; (c) 상기 풍력 발전기가 상기 발전기측 컨버터(MSC)에서 공급된 교류 전력에 의해 초기 구동하는 단계; (d) 상기 풍력 발전기가 구동된 후 풍력에 의해 전력을 발생시키는 단계; (e) 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 상기 풍력 발전기에서 발생된 전력을 직류 전력으로 변환시켜 상기 충·방전식 배터리에 충전하는 단계; 및 (f) 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 상기 부하에 일정하게 공급하는 단계를 포함하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wind power generator for a system including a wind power generator and a load, a grid, a charge / discharge type battery, a generator side converter (MSC), and a grid side converter (GSC) (A) supplying power required for initial drive from the charge / discharge type battery to the generator side converter (MSC); (b) converting the DC power required for the initial drive by the generator side converter (MSC) into AC power and supplying the AC power to the wind power generator; (c) the wind power generator is initially driven by the AC power supplied from the generator side converter (MSC); (d) generating electric power by wind power after the wind turbine is driven; (e) charging the charge / discharge type battery by converting power generated in the wind power generator into DC power by the generator side converter (MSC); And (f) the grid-side converter (GSC) constantly supplying power to the load from the charge / discharge type battery to the system.

또한, 상기 (b) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 고출력 인버터를 통해 상기 풍력 발전기의 구동 전력을 감당할 수 있는 용량으로 동작하고, 상기 풍력 발전기가 여러 대인 경우에 순차적으로 구동 전력을 공급하게 된다.In the step (b), the generator-side converter MSC operates at a capacity capable of handling the driving power of the wind turbine generator through a high-output inverter, and sequentially supplies driving power when the wind turbine generator .

또한, 상기 (e) 단계는, 상기 충·방전식 배터리가 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 부족한 경우, 상기 계통으로부터 전력을 제공받아 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하게 된다.In the step (e), when the charge / discharge type battery is low in state of charge (SOC) and the power required for the initial operation of the wind turbine is insufficient, power is supplied from the system to the wind turbine A certain amount of electric power is charged until the electric power necessary for the initial drive of the electric motor is filled.

또한, 상기 (e) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 상기 충·방전식 배터리와 상기 풍력 발전기 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 상기 충·방전식 배터리에 저장하게 된다.In the step (e), the generator-side converter MSC is connected between the charge / discharge type battery and the wind power generator to execute a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation, And the electric power is stored in the charge / discharge type battery.

또한, 상기 (e) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가, 상기 풍력 발전기로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해, 계통으로 공급하지 않고 상기 충·방전식 배터리에 충전하게 된다.Also, in the step (e), the generator-side converter MSC charges the charge / discharge type battery without supplying it to the system for power generated differently according to climatic conditions and time from the wind power generator .

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 그리드와 상기 충·방전식 배터리 간에 연결되고, 작동 시에 상기 그리드로부터 상기 풍력 발전기로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하게 된다.In the step (f), the grid-side converter GSC is connected between the grid and the chargeable / dischargeable battery, and the power quality is adjusted so that power is not applied from the grid to the wind turbine during operation. , PQ) control operation.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 상기 부하에 일정하게 공급하게 된다.In the step (f), the grid-side converter GSC constantly supplies electric power required for the system from the charge / discharge type battery to the load in accordance with a power command from the energy management system (EMS).

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 작동하지 않을 경우 상기 충·방전식 배터리의 전압이 상기 그리드의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 상기 그리드의 전력이 상기 충·방전식 배터리 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기로 작용하게 된다.In the step (f), when the grid-side converter GSC does not operate, the voltage of the charge / discharge type battery becomes larger than the peak of the voltage of the grid, And acts as a diode rectifier so as not to be transmitted to the discharge type battery side.

그리고, 상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 풍력 발전기의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하게 된다.
In the step (f), the grid-side converter (GSC) operates at a capacity corresponding to the average power generation amount in order to supply power to the grid at an average power generation amount, not an instantaneous peak power of the wind power generator.

본 발명에 의하면, 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 발전기측 컨버터(MSC)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC)를 통하여 필요한 양의 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있다.According to the present invention, a large amount of starting power for a short time required for starting a wind turbine generator is supplied through a generator-side converter (MSC) and a charge / discharge type battery so that a flicker, a voltage drop, And can supply a required amount of power through the grid side converter (GSC) to operate a stable microgrid.

또한, 소규모 계통을 운영하는 전력회사와 전력을 이용하는 이용자가 모두 만족할 수 있는 소규모 계통에 적합한 에너지 저장 시스템(ESS)을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an energy storage system (ESS) suitable for a small-scale system satisfying both a power company operating a small-scale grid and a power user.

그리고, 소규모 계통에 맞도록 전류 제어기를 제거하고, 부하에 일정한 전압의 전력을 공급할 수 있도록 제어기를 구성함에 따라 전압 변동폭이 더욱 작기 때문에 계통 전압을 일정하게 유지하기 위한 별도의 장치 및 제어기가 필요하지 않게 되므로 시스템 비용을 줄일 수 있다.
Also, since the controller is configured to remove the current controller to fit the small system and supply the constant voltage to the load, the voltage fluctuation is smaller, so a separate device and controller are required to keep the system voltage constant The system cost can be reduced.

도 1은 종래 소규모 계통의 풍력 발전기 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MSC 및 GSC의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기가 초기 구동하기 위한 필요 전력을 공급하는 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 초기 구동시 발생하는 전압 강하의 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional small scale wind turbine generator.
2 is a block diagram showing functional blocks of an energy storage system for a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an energy storage method for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an MSC and a GSC according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for supplying power required for initial operation of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of a voltage drop occurring during initial operation of the wind turbine according to the embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that it is not intended to be limited to the particular embodiments of the invention but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Embodiments of an energy storage system and method for a wind power generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and a redundant description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing functional blocks of an energy storage system for a wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템(200)은, 풍력 발전기(210)와 부하(220), 그리드(230), 충·방전식 배터리(240), 발전기측 컨버터(Machine Side Converter, 이하 MSC)(250) 및 그리드측 컨버터(Grid Side Converter, 이하 GSC)(260)를 포함한다.2, an energy storage system 200 for a wind power generator according to an embodiment of the present invention includes a wind power generator 210, a load 220, a grid 230, a charge / discharge type battery 240, Side converter (MSC) 250 and a grid side converter (GSC)

풍력 발전기(210)는 풍력에 의해 전력을 발생시킨다.The wind power generator 210 generates electric power by wind power.

부하(220)는 풍력 발전기(210)에서 발생된 전력을 소모한다.The load 220 consumes the power generated by the wind power generator 210.

그리드(230)는 풍력 발전기(210)로부터 발생된 전력이 부하(220)에 공급되도록 제어한다.The grid 230 controls the power generated from the wind power generator 210 to be supplied to the load 220.

충·방전식 배터리(240)는 풍력 발전기(210)의 초기 구동에 필요한 전력을 공급하고, 이후 구동된 풍력 발전기(210)로부터 발생된 전력을 충전한다.The charge / discharge type battery 240 supplies power required for initial operation of the wind power generator 210, and then charges the power generated from the driven wind power generator 210.

또한, 충·방전식 배터리(240)는, 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 풍력 발전기(210)의 초기 구동에 필요한 전력이 부족한 경우, 계통으로부터 전력을 제공받아 풍력 발전기(210)의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하게 된다.When the state of charge (SOC) of the charge / discharge type battery 240 is low and the power required for the initial operation of the wind power generator 210 is insufficient, the charge / discharge type battery 240 receives power from the system, A certain amount of electric power is charged until the electric power required for the initial driving is filled.

MSC(250)는 풍력 발전기(210)의 초기 구동 시 충·방전식 배터리(240)로부터 공급되는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 풍력 발전기(210)에 공급한다.The MSC 250 converts the DC power supplied from the charge / discharge type battery 240 to AC power during the initial operation of the wind power generator 210 and supplies the AC power to the wind power generator 210.

또한, MSC(250)는, 풍력 발전기(210)의 구동 전력을 감당할 수 있는 용량으로 동작하는 고출력 인버터를 포함할 수 있다.In addition, the MSC 250 may include a high-power inverter operating at a capacity capable of handling the driving power of the wind power generator 210.

GSC(260)는 충·방전식 배터리(240)로부터 계통에 필요한 전력을 부하(220)에 일정하게 공급하게 된다.The GSC 260 constantly supplies power to the load 220 from the charge / discharge type battery 240.

또한, MSC(250) 및 GSC(260)는, 도 4에 도시된 바와 같이 3 상(Phase) 스위칭 반도체 소자와 다이오드를 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MSC 및 GSC의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 3상 스위칭 반도체 소자로서 예를 들면, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)나 IBFT 소자 등으로 구성할 수 있다.In addition, the MSC 250 and the GSC 260 may include a three-phase switching semiconductor device and a diode as shown in FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an MSC and a GSC according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the three-phase switching semiconductor device can be formed of, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or an IBFT device.

또한, GSC(260)는 충·방전식 배터리(240)와 풍력 발전기(210) 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 풍력 발전기(210)로부터 발생된 전력을 충전식 배터리(240)에 저장하게 된다.The GSC 260 is connected between the chargeable and dischargeable battery 240 and the wind power generator 210 so as to execute a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation and supplies the power generated from the wind power generator 210 to a rechargeable battery (240).

또한, GSC(260)는, 풍력 발전기(210)로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해 계통으로 공급하지 않고 충전되도록 충·방전식 배터리(240)에 공급하게 된다.The GSC 260 also supplies to the chargeable and dischargeable battery 240 from the wind turbine 210 to be charged without supplying power to the system differently depending on weather conditions and time.

또한, GSC(260)는, 그리드(230)와 충·방전식 배터리(240) 간에 연결되고, 작동 시에 그리드(230)로부터 풍력 발전기(210)로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하게 된다.The GSC 260 is connected between the grid 230 and the chargeable and dischargeable battery 240 and controls the power quality such that power is not applied from the grid 230 to the wind turbine 210 during operation. PQ) control operation.

또한, GSC(260)는, 충·방전식 배터리(240)로부터 계통에 필요한 전력을 전력 관리 시스템(PMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 부하(220)에 일정하게 공급하게 된다.The GSC 260 also supplies the power required for the system from the chargeable and dischargeable battery 240 constantly to the load 220 in accordance with the power command from the power management system (PMS) or the energy management system (EMS) do.

또한, GSC(260)는, 작동하지 않을 경우 충·방전식 배터리(240)의 전압이 그리드(230)의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 그리드(230)의 전력이 충·방전식 배터리(240) 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기로 작용하게 된다.When the GSC 260 does not operate, the voltage of the chargeable and dischargeable battery 240 is larger than the peak of the voltage of the grid 230 so that the electric power of the grid 230 is supplied to the chargeable and dischargeable battery 240 as a diode rectifier.

그리고, GSC(260)는, 풍력 발전기9210)의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하게 된다.
The GSC 260 operates at a capacity corresponding to the average power generation amount in order to supply electric power to the system at an average power generation amount rather than the instantaneous peak power of the wind power generator 9210. [

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an energy storage method for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템(200)은, 먼저 충·방전식 배터리(240)로부터 초기 구동에 필요한 전력이 MSC(250))에 공급된다(S310).3, in the energy storage system 200 for a wind turbine according to an embodiment of the present invention, the power required for initial drive from the charge / discharge type battery 240 is first supplied to the MSC 250 (S310 ).

이어, MSC(250)가 초기 구동에 필요한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 풍력 발전기(210)에 공급한다(S320).Next, the MSC 250 converts the DC power required for initial driving into AC power and supplies the AC power to the wind power generator 210 (S320).

이때, MSC(250)는 고출력 인버터를 통해 풍력 발전기(210)의 구동 전력을 감당할 수 있는 용량으로 동작하고, 풍력 발전기가 여러 대인 경우에 순차적으로 구동 전력을 공급하게 된다.At this time, the MSC 250 operates at a capacity capable of handling the driving power of the wind power generator 210 through the high-output inverter, and sequentially supplies driving power when there are several wind power generators.

이어, 풍력 발전기(210)가 MSC(250)에서 공급된 교류 전력에 의해 초기 구동한다(S330).Next, the wind power generator 210 is initially driven by the AC power supplied from the MSC 250 (S330).

이때, 풍력 발전기(210)가 농형 유도 풍력 발전기에 해당하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같은 회로 구성을 통해 초기 구동에 필요한 전력을 사용하게 된다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기가 초기 구동하기 위한 필요 전력을 공급하는 회로 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 5에서, 250 KW급 농형 유도 풍력 발전기의 초기 구동 시에 Soft-starter를 통한 0.2초 전류 제한 후 최대값은 1100A이고, 필요한 피상 전력은 다음 수학식1과 같이 얻을 수 있다.At this time, when the wind turbine generator 210 corresponds to the farm-type induction wind turbine generator, the power required for the initial drive is used through the circuit configuration as shown in FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for supplying power required for initial operation of a wind turbine according to an embodiment of the present invention. 5, the maximum value after the 0.2-second current limitation through the soft-starter at the initial operation of the 250 kW class induction induction wind turbine is 1100 A, and the required apparent power can be obtained as shown in the following Equation 1.

Figure 112013120823846-pat00001
Figure 112013120823846-pat00001

한편, 풍력 발전기(210)가 소규모 마이크로 그리드에서 사용하는 농형 유도 풍력 발전기 타입인 경우에 초기 구동 시에 도 6에 도시된 바와 같이 전압 강하가 발생한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 초기 구동시 발생하는 전압 강하의 예를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(210)는 2.2초 시점에서 초기 구동 시 전압 강하는 최대 55%가 발생하며, 이는 부하(220) 측에 공급하는 전압에도 영향을 미치게 된다. 그러나, 본 발명의 실시예와 같이 충·방전식 배터리(240)와 MSC(250) 및 GSC(260)가 구성됨에 따라 풍력 발전기(210)와 MSC(250) 간에 55%의 전압 강하가 발생하고, GSC(260)와 부하(220) 측 간에는 전압 강하가 0%가 됨을 알 수 있다.On the other hand, when the wind turbine generator 210 is a farm type induction wind turbine generator used in a small scale micro grid, a voltage drop occurs as shown in FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a voltage drop occurring during initial operation of the wind turbine according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, at the time of 2.2 seconds, the voltage drop of the wind power generator 210 at the time of initial operation is maximum 55%, which also affects the voltage supplied to the load 220 side. However, as the charge / discharge type battery 240, the MSC 250, and the GSC 260 are constructed as in the embodiment of the present invention, a voltage drop of 55% occurs between the wind power generator 210 and the MSC 250 , And the voltage drop between the GSC 260 and the load 220 side is 0%.

이어, 풍력 발전기(210)가 구동된 후 풍력에 의해 전력을 발생시킨다(S340).Next, after the wind power generator 210 is driven, power is generated by the wind power (S340).

이어, MSC(250)가 풍력 발전기(210)에서 발생된 전력을 직류 전력으로 변환시켜 충·방전식 배터리(240)에 충전한다(S350).Then, the MSC 250 converts the power generated from the wind power generator 210 into DC power and charges the chargeable and dischargeable battery 240 (S350).

이때, 충·방전식 배터리(240)는 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 풍력 발전기(210)의 초기 구동에 필요한 전력이 부족한 경우, 계통으로부터 전력을 제공받아 풍력 발전기(210)의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하게 된다.When the state of charge (SOC) of the charge / discharge type battery 240 is low and the power required for the initial operation of the wind power generator 210 is insufficient, the charge / discharge type battery 240 receives power from the system, A certain amount of electric power is charged until the electric power required for driving is filled.

또한, MSC(250)는 충·방전식 배터리(240)와 풍력 발전기(210) 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 풍력 발전기(210)로부터 발생된 전력을 충·방전식 배터리(240)에 저장하게 된다.The MSC 250 is connected between the chargeable and dischargeable battery 240 and the wind power generator 210 so as to execute a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation, And stored in the dischargeable battery 240.

또한, MSC(250)는 풍력 발전기로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해, 계통으로 공급하지 않고 충·방전식 배터리(240)에 충전하게 된다.In addition, the MSC 250 charges the chargeable and dischargeable battery 240 without supplying it to the system for power generated differently depending on weather conditions and time from the wind power generator.

이어, GSC(260)가 충·방전식 배터리(240)로부터 계통에 필요한 전력을 부하(220)에 일정하게 공급한다(S360).Then, the GSC 260 constantly supplies power to the load 220 from the charge / discharge type battery 240 (S360).

이때, GSC(260)는 그리드(230)와 충·방전식 배터리(240) 간에 연결되고, 작동 시에 그리드(230)로부터 풍력 발전기(210)로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하게 된다.At this time, the GSC 260 is connected between the grid 230 and the chargeable / dischargeable battery 240, and controls the power quality (PQ) so that power is not applied from the grid 230 to the wind power generator 210 ) Control operation.

또한, GSC(260)는 충·방전식 배터리(240)로부터 계통에 필요한 전력을 전력 관리 시스템(PMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 부하(220)에 일정하게 공급하게 된다.The GSC 260 also constantly supplies the power required for the system from the chargeable and dischargeable battery 240 to the load 220 in accordance with the power command from the power management system (PMS) or the energy management system (EMS) .

또한, GSC(260)가 작동하지 않을 경우 충·방전식 배터리(240)의 전압이 그리드(230)의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 그리드(230)의 전력이 충·방전식 배터리(240) 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기(Diode Rectifier)로 작용하게 된다.When the GSC 260 does not operate, the voltage of the chargeable and dischargeable battery 240 is larger than the peak of the voltage of the grid 230 so that the electric power of the grid 230 is supplied to the chargeable and dischargeable battery 240 (Not shown) of the diode rectifier.

그리고, GSC(260)는 풍력 발전기(210)의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하게 된다.The GSC 260 operates at a capacity corresponding to the average power generation amount in order to supply electric power to the system at an average power generation amount rather than an instantaneous peak power of the wind power generator 210.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 소규모 마이크로 그리드(Micro Grid) 환경에서 농형 유도 풍력발전기를 사용할 경우에 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 컨버터(MSC)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC)를 통하여 풍력발전 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있도록 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, when a cage-type induction wind power generator is used in a small-scale micro grid environment, a large amount of starting power required for starting the wind power generator is supplied to a converter (MSC) (GSC) to supply the wind power generation power and to operate the stable micro grid, it is possible to supply the power for the wind power generator A storage system and method can be realized.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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 and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명은 소규모 마이크로 그리드(Micro Grid) 환경에서 농형 유도 풍력발전기를 사용할 경우에 풍력 발전기의 기동에 필요한 단시간 많은 양의 기동전력을 컨버터(MSC)와 충·방전식 배터리를 통해 공급하여 마이크로 그리드에 발생할 수 있는 플리커나 전압강하 또는 정전 사태를 원천적으로 예방할 수 있으며, 그리드측 컨버터(GSC)를 통하여 풍력발전 전력을 공급하여 안정적인 마이크로 그리드를 운영할 수 있도록 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 및 방법에 적용할 수 있다.
The present invention relates to a method and apparatus for supplying a large amount of starting power for a short time required for starting a wind turbine generator through a converter (MSC) and a charge / discharge type battery in a microgrid environment in a micro grid environment, Applicable to energy storage system and method for wind turbine generator that can prevent flicker, voltage drop or power outage that can occur, and can operate stable micro grid by supplying wind power generator power through grid side converter (GSC) can do.

200 : 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템 210 : 풍력 발전기
220 : 부하 230 : 그리드
240 : 충·방전식 배터리 250 : MSC
260 : GSC200: Energy storage system for wind power generator 210: Wind power generator
220: load 230: grid
240: charge / discharge type battery 250: MSC
260: GSC

Claims (19)

풍력에 의해 전력을 발생시키는 풍력 발전기;
상기 발생된 전력을 소모하는 부하;
상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력이 상기 부하에 공급되도록 제어하는 그리드;
상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력을 공급하고, 이후 구동된 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 충전하는 충·방전식 배터리;
상기 풍력 발전기의 초기 구동 시 상기 충·방전식 배터리 로부터 공급되는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 상기 풍력 발전기에 공급하는 발전기측 컨버터(MSC:Machine Side Converter); 및
상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 상기 부하에 일정하게 공급하고, 작동하지 않을 경우 상기 충·방전식 배터리의 전압이 상기 그리드의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 상기 그리드의 전력이 상기 충·방전식 배터리 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기로 작용하는 그리드측 컨버터(GSC:Grid Side Converter);
를 포함하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
A wind turbine generating electric power by wind power;
A load that consumes the generated power;
A grid for controlling power generated from the wind power generator to be supplied to the load;
A charge / discharge type battery for supplying power required for initial operation of the wind power generator and for charging electric power generated from the driven wind power generator;
A machine side converter (MSC) for converting direct current (DC) power supplied from the charge / discharge type battery to AC power and supplying the alternating current (AC) power to the wind power generator at an initial operation of the wind power generator; And
Wherein a voltage of the charge / discharge type battery is greater than a peak of a voltage of the grid when the load is not actuated, A grid side converter (GSC) functioning as a diode rectifier so as not to be transmitted to the charge / discharge type battery;
And an energy storage system for a wind power generator.
청구항 1에 있어서,
상기 충·방전식 배터리 는, 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 부족한 경우, 상기 계통으로부터 전력을 제공받아 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
When the state of charge (SOC) of the charge / discharge type battery is low and the power required for the initial operation of the wind turbine is insufficient, the charge / discharge type battery is supplied with electric power from the system to fill the power required for initial operation of the wind turbine The energy storage system for a wind power generator is charged with a predetermined amount of power until a predetermined time elapses.
청구항 1에 있어서,
상기 발전기측 컨버터(MSC)는 상기 충·방전식 배터리 와 상기 풍력 발전기 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 상기 충·방전식 배터리에 저장하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The generator-side converter MSC is connected between the charge / discharge type battery and the wind power generator so as to perform a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation. The power generated from the wind power generator is supplied to the charge / And the energy storage system for the wind turbine.
청구항 1에 있어서,
상기 발전기측 컨버터(MSC)는, 상기 풍력 발전기로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해 계통으로 공급하지 않고 충전되도록 상기 충·방전식 배터리에 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the generator-side converter (MSC) is supplied to the charge / discharge type battery so as to be charged from the wind power generator to the system in a manner that does not supply power differently generated according to climatic conditions and time. system.
청구항 1에 있어서,
상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 그리드와 상기 충·방전식 배터리 간에 연결되고, 작동 시에 상기 그리드로부터 상기 풍력 발전기로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The grid-side converter GSC is connected between the grid and the charge / discharge type battery, and performs a power quality (PQ) control operation so that power is not applied from the grid to the wind turbine during operation And the energy storage system for a wind power generator.
청구항 1에 있어서,
상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 전력 관리 시스템 또는 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 상기 부하에 일정하게 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The grid-side converter (GSC) constantly supplies electric power required for the system from the charge / discharge type battery to the load in accordance with a power command from a power management system or an energy management system (EMS) Energy storage systems for energy use.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 발전기측 컨버터(MSC)는, 상기 풍력 발전기의 구동 전력을 감당할 수 있도록 용량으로 동작하는 고출력 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the generator-side converter MSC includes a high-output inverter that operates with a capacity to sustain the driving power of the wind power generator.
청구항 1에 있어서,
상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 상기 풍력 발전기의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the grid-side converter (GSC) operates at a capacity corresponding to an average power generation amount in order to supply power to the grid at an average power generation amount rather than an instantaneous peak power of the wind power generator.
청구항 1에 있어서,
상기 발전기측 컨버터(MSC) 또는 상기 그리드측 컨버터(GSC)는, 3 상(Phase) 스위칭 반도체 소자와 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the generator side converter (MSC) or the grid side converter (GSC) comprises a three-phase switching semiconductor device and a diode.
풍력 발전기와 부하, 그리드, 충·방전식 배터리, 발전기측 컨버터(MSC) 및 그리드측 컨버터(GSC)를 포함하는 시스템의 풍력 발전기용 에너지 저장 방법으로서,
(a) 상기 충·방전식 배터리로부터 초기 구동에 필요한 전력이 상기 발전기측 컨버터(MSC)에 공급되는 단계;
(b) 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 초기 구동에 필요한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 풍력 발전기에 공급하는 단계;
(c) 상기 풍력 발전기가 상기 발전기측 컨버터(MSC)에서 공급된 교류 전력에 의해 초기 구동하는 단계;
(d) 상기 풍력 발전기가 구동된 후 풍력에 의해 전력을 발생시키는 단계;
(e) 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 상기 풍력 발전기에서 발생된 전력을 직류 전력으로 변환시켜 상기 충·방전식 배터리에 충전하는 단계; 및
(f) 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 상기 부하에 일정하게 공급하고, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 작동하지 않을 경우 상기 충·방전식 배터리의 전압이 상기 그리드의 전압의 피크(Peak)보다 크게 되어 상기 그리드의 전력이 상기 충·방전식 배터리 측으로 전달되지 않도록 다이오드 정류기로 작용하는 단계;
를 포함하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
A method of energy storage for a wind turbine in a system comprising a wind power generator and a load, a grid, a charge and discharge battery, a generator side converter (MSC) and a grid side converter (GSC)
(a) supplying power to the generator-side converter (MSC) necessary for initial driving from the charge / discharge type battery;
(b) converting the DC power required for the initial drive by the generator side converter (MSC) into AC power and supplying the AC power to the wind power generator;
(c) the wind power generator is initially driven by the AC power supplied from the generator side converter (MSC);
(d) generating electric power by wind power after the wind turbine is driven;
(e) charging the charge / discharge type battery by converting power generated in the wind power generator into DC power by the generator side converter (MSC); And
(f) The grid-side converter GSC constantly supplies power to the load from the charge / discharge type battery to the load, and when the grid-side converter GSC does not operate, Acting as a diode rectifier such that the voltage is greater than a peak of the voltage of the grid so that power of the grid is not delivered to the charge / discharge battery side;
Wherein the energy storage method comprises the steps of:
청구항 11에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 충·방전식 배터리가 충전 상태(SOC:State Of Charge)가 낮아서 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 부족한 경우, 상기 계통으로부터 전력을 제공받아 상기 풍력 발전기의 초기 구동에 필요한 전력이 채워질 때까지 일정량의 전력을 충전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
Wherein the step (e) includes the steps of: when the charge / discharge type battery is in a low state of charge (SOC) and the power required for initial operation of the wind turbine is insufficient, And a predetermined amount of electric power is charged until the electric power required for driving is filled.
청구항 11에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 상기 충·방전식 배터리와 상기 풍력 발전기 간에 연결되어, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어 운전을 실행하고, 상기 풍력 발전기로부터 발생된 전력을 상기 충·방전식 배터리에 저장하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
In the step (e), the generator-side converter MSC is connected between the charge / discharge type battery and the wind power generator so as to execute a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) control operation, and the power generated from the wind power generator And storing the energy in the charge / discharge type battery.
청구항 11에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가, 상기 풍력 발전기로부터 기후 조건 및 시간에 따라 상이하게 발전된 전력에 대해, 계통으로 공급하지 않고 상기 충·방전식 배터리에 충전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
The step (e) is characterized in that the generator-side converter (MSC) is charged into the charge / discharge type battery without supplying it to the system for power generated differently according to weather conditions and time from the wind power generator Energy storage method for a wind power generator.
청구항 11에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 그리드와 상기 충·방전식 배터리 간에 연결되고, 작동 시에 상기 그리드로부터 상기 풍력 발전기로 전력이 인가되지 않도록 전력 품질(Power Quality, PQ) 제어 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
In the step (f), the grid-side converter GSC is connected between the grid and the chargeable and dischargeable battery, and power quality (PQ) is adjusted so that power is not applied from the grid to the wind turbine during operation. ) Control operation is executed.
청구항 11에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 충·방전식 배터리로부터 계통에 필요한 전력을 전력 관리 시스템(PMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터의 전력 지령에 따라 상기 부하에 일정하게 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
Wherein the step (f) includes the steps of: determining whether the grid-side converter (GSC) supplies the power required for the grid from the charge / discharge type battery to the load according to a power command from a power management system (PMS) or an energy management system Wherein the energy of the energy stored in the energy storage device is supplied to the energy storage device.
삭제delete 청구항 11에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 발전기측 컨버터(MSC)가 고출력 인버터를 통해 상기 풍력 발전기의 구동 전력을 감당할 수 있는 용량으로 동작하고, 상기 풍력 발전기가 여러 대인 경우에 순차적으로 구동 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
In the step (b), the generator-side converter (MSC) operates at a capacity capable of handling the driving power of the wind turbine generator through a high-output inverter, and sequentially supplies driving power when the plurality of wind turbine generators A method of storing energy for a wind power generator.
청구항 11에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 그리드측 컨버터(GSC)가 상기 풍력 발전기의 순간 피크 전력이 아닌 평균 발전량으로 계통에 전력을 공급하기 위해 평균 발전량에 해당하는 용량으로 동작하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 에너지 저장 방법.
The method of claim 11,
Wherein the step (f) comprises operating the grid-side converter (GSC) at a capacity corresponding to an average power generation amount in order to supply power to the grid at an average power generation amount, not an instantaneous peak power of the wind power generator Energy storage method.
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