KR101661822B1 - System and Method for Controlling Ramp Rate of Renewable Energy Source - Google Patents
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Abstract
신재생 에너지원의 출력 변동률 제어를 위한 데이터의 송수신시 발생되는 통신 지연을 최소화할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템은, t시점에서 신재생 에너지원의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 계측하는 계측장치; 상기 계측장치로부터 수신된 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류에 따라 충방전을 수행하여 상기 신재생 에너지원의 출력 변동률이 타겟 변동률이 이내가 되도록 하는 복수개의 에너지 저장장치; 및 상기 복수개의 에너지 저장장치로부터 각 에너지 저장장치의 SOC 정보를 수신하고, 수신된 SOC 정보에 따라 상기 복수개의 에너지 저장장치에 대한 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 산출하는 전력 관리 장치를 포함하고, 상기 각 에너지 저장장치는, 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력, 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set), 및 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 이용하여 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치가 충방전할 충방전 지령치를 산출하고, 상기 충방전 지령치에 따라 충방전을 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. A system for controlling the output fluctuation rate of a renewable energy source according to an aspect of the present invention, which can minimize a communication delay occurring when data is transmitted and received for controlling the output fluctuation rate of a renewable energy source, A measuring device for measuring an output voltage and a first output current; A plurality of energy storage devices for performing charge and discharge in accordance with the first output voltage and the first output current received from the measuring device so that an output variation rate of the renewable energy source is within a target variation rate; And a power management device for receiving the SOC information of each energy storage device from the plurality of energy storage devices and calculating an output sharing ratio for each of the plurality of energy storage devices according to the received SOC information, Wherein each of the energy storage devices stores a first power generation output of the renewable energy source calculated using the first output voltage and a first output current, And a controller for calculating a charge / discharge command value to be charged / discharged by each of the energy storage devices at a time point t using the output share ratio of the plurality of energy storage devices, and performing charge / discharge in accordance with the charge / discharge command value .
Description
본 발명은 발전기 출력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 신재생 에너지원의 출력 변동률을 제어할 수 있는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a generator output control method, and more particularly, to a system and method for controlling the output fluctuation rate of a renewable energy source that can control an output fluctuation rate of a renewable energy source.
최근 고유가의 지속, 석탄이나 석유 등과 같은 화석연료의 고갈, 또는 지구온난화로 인한 온실가스 배출 규제 등과 같은 다양한 이유로 인해 신재생 에너지(New Renewable Energy)에 대한 관심이 급증하고 있다.Interest in new renewable energy is rapidly increasing due to various reasons such as persistent high oil prices, depletion of fossil fuels such as coal and oil, or greenhouse gas emission control due to global warming.
여기서, 신재생 에너지란 신에너지와 재생에너지가 합쳐진 용어로써, 기존의 화석연료를 변환하여 이용하거나, 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 재생이 가능한 에너지로 변환하여 이용하는 에너지를 의미한다. 신에너지에는 연료전지, 수소에너지 등이 있고, 재생에너지에는 태양광, 바이오, 풍력, 조력, 수력, 또는 지열 등이 있다.Here, the term renewable energy is a combination of new energy and renewable energy, which refers to energy that converts existing fossil fuels, or converts sunlight, water, precipitation, biological organisms, etc. into renewable energy. New energy includes fuel cells and hydrogen energy, and renewable energy includes solar, bio, wind, tidal, hydro, or geothermal.
세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생 에너지 확대보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생 에너지원(Renewable Energy Source: RES)은 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 연계계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다.Worldwide, investments are focused on the expansion and dissemination of renewable energy such as wind power and solar power generation. Renewable energy sources (RES), such as wind power and solar power, which have intermittent power generation characteristics, The severe output fluctuation characteristic greatly affects the stable operation of the linkage system.
특히, 이러한 신재생 에너지원의 발전 영향은 전체 발전량 중 신재생 에너지원에 의한 발전량이 차지하는 비율이 증가함에 따라 더욱 커지고 있다.Particularly, the influence of the development of these renewable energy sources is getting larger as the proportion of the total generation amount of the renewable energy sources is increased.
따라서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 신재생 에너지원에 의한 출력의 안정화를 위해 별도의 예비 발전기를 설치하고, 예비 발전기를 항상 온 상태로 유지하여 신재생 에너지원의 출력 변동이 발생하게 되면 예비 발전기의 발전을 통해 전체 출력이 안정화 되도록 하는 방법을 이용하였다.Therefore, conventionally, as shown in FIG. 1, in order to stabilize the output by the renewable energy source, a separate preliminary generator is installed and the preliminary generator is always kept in the ON state to cause the output fluctuation of the renewable energy source And the total output is stabilized through the generation of the spare generator.
하지만, 도 1에 도시된 종래기술의 경우 항상 예비 발전기를 온 상태로 유지해야 하므로 에너지 낭비가 발생하게 되고, 전체 발전량 중 신재생 에너지원의 발전량이 차지하는 비율이 증가함에 따라 설치해야 하는 예비 발전기의 수도 증가할 수 밖에 없어 예비 발전기의 설치 및 유지 비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.However, in the case of the prior art shown in FIG. 1, since the spare generator must be kept in the ON state, energy is wasted and the proportion of the total renewable energy source is increased, There is a problem that the installation and maintenance cost of the preliminary generator is increased.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 예비 발전기 없이도 신재생 에너지원의 발전출력을 안정화시킬 수 있는 신재생 에너지원 출력 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide a new and renewable energy source output control apparatus and method capable of stabilizing the generation output of a renewable energy source without a separate preliminary generator.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어를 위한 데이터의 송수신시 발생되는 통신 지연을 최소화할 수 있는 신재생 에너지원 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a new and renewable energy source output variation rate control system and method capable of minimizing a communication delay occurring when data is transmitted and received for controlling the output variation ratio of a renewable energy source.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 발전출력을 타겟 변동률 내에서 제어할 수 있는 신재생 에너지원 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a new and renewable energy source output variation rate control system and method capable of controlling the power generation output of a renewable energy source within a target variation rate.
또한, 본 발명은 다수의 에너지 저장장치를 이용하여 신재생 에너지원의 출력 변동률을 제어할 수 있는 신재생 에너지원 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a new and renewable energy source output variation rate control system and method capable of controlling the power variation rate of a renewable energy source using a plurality of energy storage devices.
또한, 본 발명은 다수의 에너지 저장 장치의 SOC를 일정하게 유지하면서 신재생 에너지원의 출력 변동률을 제어할 수 있는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a system and method for controlling the output fluctuation rate of a renewable energy source that can control an output fluctuation rate of a renewable energy source while maintaining SOC of a plurality of energy storage devices constant .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템은, t시점에서 신재생 에너지원의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 계측하는 계측장치; 상기 계측장치로부터 수신된 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류에 따라 충방전을 수행하여 상기 신재생 에너지원의 출력 변동률이 타겟 변동률이 이내가 되도록 하는 복수개의 에너지 저장장치; 및 상기 복수개의 에너지 저장장치로부터 각 에너지 저장장치의 SOC 정보를 수신하고, 수신된 SOC 정보에 따라 상기 복수개의 에너지 저장장치에 대한 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 산출하는 전력 관리 장치를 포함하고, 상기 각 에너지 저장장치는, 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력, 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set), 및 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 이용하여 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치가 충방전할 충방전 지령치를 산출하고, 상기 충방전 지령치에 따라 충방전을 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for controlling an output variation ratio of a renewable energy source, comprising: a measuring device for measuring a first output voltage and a first output current of a renewable energy source at time t; A plurality of energy storage devices for performing charge and discharge in accordance with the first output voltage and the first output current received from the measuring device so that an output variation rate of the renewable energy source is within a target variation rate; And a power management device for receiving the SOC information of each energy storage device from the plurality of energy storage devices and calculating an output sharing ratio for each of the plurality of energy storage devices according to the received SOC information, Wherein each of the energy storage devices stores a first power generation output of the renewable energy source calculated using the first output voltage and a first output current, And a controller for calculating a charge / discharge command value to be charged / discharged by each of the energy storage devices at a time point t using the output share ratio of the plurality of energy storage devices, and performing charge / discharge in accordance with the charge / discharge command value .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템은, t시점에서 신재생 에너지원의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 계측하는 계측장치; 및 상기 계측장치로부터 수신한 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력 및 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set)을 이용하여 충방전 지령치를 산출하며, 상기 충방전 지령치에 따라 충방전 동작을 수행하여 상기 신재생 에너지원의 출력 변동률이 타겟 변동률 이내가 되도록 조절하는 에너지 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for controlling an output variation ratio of a renewable energy source, comprising: a measuring device for measuring a first output voltage and a first output current of a renewable energy source at time t; And an output limit value Ramp (Ramp), which is an output limit value for controlling the first power generation output of the renewable energy source and the second renewable energy source calculated using the first output voltage and the first output current received from the measuring device, And an energy storage device for performing a charge / discharge operation according to the charge / discharge command value to adjust an output variation rate of the renewable energy source to be within a target variation rate .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법은, 전력관리장치 및 복수개의 에너지 저장장치로 구성된 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템을 이용한 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법으로서, 상기 전력관리장치가, 각 에너지 저장장치의 SOC 정보에 따라 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 산출하는 단계; 상기 각 에너지 저장장치가, 상기 신재생 에너지원의 출력단에 연결된 계측장치로부터 t시점에서 계측된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 수신하는 단계; 및 상기 각 에너지 저장장치가, 상기 디지털 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력, 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋, 및 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 이용하여 상기 에너지 저장장치의 t시점에서의 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling the rate of change of output of a renewable energy source, the method comprising the steps of: A method of controlling a power variation rate of a circle, the power management apparatus comprising: calculating an output sharing ratio of the plurality of energy storage devices according to SOC information of each energy storage device; Each of the energy storage devices receiving a first output voltage and a first output current measured at time t from a measuring device connected to an output terminal of the renewable energy source; And each of said energy storage devices includes a first power generation output of said renewable energy source calculated using said first output voltage and a first output current in digital form, And calculating a charge / discharge command value at a time point t of the energy storage device using an output sharing ratio of the plurality of energy storage devices.
본 발명에 따르면, 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어를 위해 별도의 예비 발전기가 요구되지 않으므로, 예비 발전기의 운영 및 설치로 인해 발생되는 에너지 낭비 및 경제적 손실을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, there is no need of a separate preliminary generator for controlling the rate of change of the output of the renewable energy source, so that there is an effect that energy waste and economic loss caused by operation and installation of the preliminary generator can be minimized.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어를 위한 데이터의 송수신시 발생되는 통신 지연을 최소화할 수 있어, 시스템의 응답속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to minimize the communication delay occurring when data is transmitted / received for controlling the output fluctuation rate of the renewable energy source, thereby increasing the response speed of the system and improving the reliability of the control It is effective.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 에너지원의 출력 변동률을 시스템 운영자가 원하는 범위 내에서 제어할 수 있어 연계계통에 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to control the output fluctuation rate of the new and renewable energy source within a range desired by the system operator, so that the power can be stably supplied to the linkage system.
또한, 본 발명에 따르면 다수의 에너지 저장장치를 이용하여 신재생 에너지원의 출력 변동률을 제어할 수 있어 수요 전력량이 많은 영역에도 시스템을 적용할 수 있어, 시스템의 적용범위가 확장된다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to control the rate of change of output of a renewable energy source by using a plurality of energy storage devices, so that the system can be applied to a region having a large amount of demanded electric power, thereby expanding the application range of the system.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어시 다수의 에너지 저장장치의 SOC가 일정하게 유지되도록 할 수 있어 배터리의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있고, 이로 인해 배터리의 수명을 연장할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to maintain the SOC of a plurality of energy storage devices constant when controlling the output fluctuation rate of the renewable energy source, thereby preventing the battery from overcharging or overdischarging, Can be effective.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 에너지원의 출력 변동률을 정량적인 수치 범위 내로 제어할 수 있기 때문에 신재생 에너지원의 출력 변동률로 신재생 에너지원의 안정도를 규정하고 있는 신재생 에너지원의 계통연계 규정 또는 그리드 코드(Grid Code)와 같은 국제규격을 만족시킬 수 있다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the output fluctuation rate of the renewable energy source can be controlled within a quantitative numerical value range, it is possible to control the output fluctuation rate of the renewable energy source in accordance with the grid linkage of the renewable energy source Or an international standard such as a grid code (Grid Code).
도 1은 일반적인 발전 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지원 출력 변동률 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 에너지 저장장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 제어기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 5는 도 4에 도시된 타겟출력 설정부가 타겟출력을 설정하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명에 따라 안정화된 신재생 에너지원의 발전출력과 본 발명이 적용되지 않은 신재생 에너지원의 발전출력을 비교하여 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명이 적용된 신재생 에너지원의 출력 변동률과 본 발명이 적용되지 않은 신재생 에너지원의 출력 변동률을 비교하여 보여주는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 출력 변동률 제어 방법을 보여주는 플로우차트.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows the construction of a general power generation system; FIG.
BACKGROUND OF THE
3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the energy storage device shown in FIG. 2. FIG.
Fig. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the controller shown in Fig. 3; Fig.
5 is a graph for conceptually illustrating a method for setting a target output by a target output setting unit shown in FIG.
6 is a graph showing a comparison between the power generation output of the stabilized renewable energy source according to the present invention and the power generation output of the renewable energy source to which the present invention is not applied.
7 is a graph showing a comparison between the output fluctuation rate of a renewable energy source to which the present invention is applied and the output fluctuation rate of a renewable energy source to which the present invention is not applied.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for controlling a renewable energy output variation rate according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein should be understood as follows.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing a configuration of a power fluctuation rate control system for a renewable energy source according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(200)는, 계측장치(210), 전력관리장치(220), 및 다수의 에너지 저장장치(230)를 포함한다.2, the
먼저, 계측장치(210)는 신재생 에너지원(260)의 출력단, 보다 구체적으로 신재생 에너지원(260)이 전력계통(270)에 연계되는 공통 접속점(Point of Common Couple: PPC)연결되어, 각 시점 별로 신재생 에너지원(260)의 출력전압 및 출력전류를 계측한다.First, the
일 실시예에 있어서, 계측장치(210)는 신재생 에너지원(260)의 출력단에 연결되어 t시점에서 제1 출력전압을 계측하는 계기용 변압기(Potential Transformer: PT) 및 신재생 에너지원(260)의 출력단에 연결되어 t시점에서 제1 출력전류를 계측하는 변류기(Current Transformer: CT)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
다음으로, 전력관리장치(Power Management System: PMS, 220)는 복수개의 에너지 저장장치(230)의 동작을 제어한다. 특히, 본 발명에 따른 전력관리장치(220)는 에너지 저장장치(230)로부터 각 에너지 저장장치(230)의 SOC(State of Charge) 정보를 수신하고, 수신된 SOC 정보에 따라 각 에너지 저장장치(230) 별 출력 분담률을 산출한다. 여기서, 출력 분담률이란, 신재생 에너지원(260)의 출력 변동률이 타겟 변동률 이내가 되도록 하기 위해 전체 에너지 저장장치(230)들이 부담해야 하는 출력 중 각 에너지 저장장치(260)들이 부담해야 하는 출력의 비율을 의미한다.Next, a power management system (PMS) 220 controls the operation of a plurality of
일 실시예에 있어서, 전력관리장치(220)는 아래의 수학식 1을 이용하여 에너지 저장장치(240) 별 출력 분담률을 산출할 수 있다.In one embodiment, the
수학식 1에서 은 n번째 에너지 저장장치(230)의 출력 분담률을 나타내고, 은 n번째 에너지 저장장치(230)의 SOC을 나타내고, n은 에너지 저장장치(230)의 개수를 나타낸다.In Equation (1) Represents the output sharing ratio of the n-th
전력관리장치(220)는 에너지 저장장치(230) 별 출력 분담률을 각 에너지 저장장치(230)로 전달한다.The
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 전력관리장치(220)는 각 에너지 저장장치(230)의 충방전 지령치 및 충방전 지령치에 따른 실제출력을 피드백 받고, 각 에너지 저장장치(230)의 SOC에 기초한 출력 분담률에 따라 에너지 저장장치(230)의 출력이 발생되고 있는지 여부를 판단한다. 판단결과, 각 에너지 저장장치(230)의 출력 분담률에 따른 출력이 발생되고 있지 않은 경우, 전력관리장치(220)는 에너지 저장장치(230)로 각 에너지 저장장치(230)의 SOC정보를 다시 요청하여 각 에너지 저장장치(230)의 출력 분담률을 조정할 수 있다.In one embodiment, the
다수의 에너지 저장장치(230)는 계측장치(210)로부터 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 아날로그 형태로 수신하고, 수신된 제1 출력전압 및 제1 출력전류에 따라 충방전을 수행함으로써 신재생 에너지원(260)의 출력 변동률이 타겟 변동률이 이내가 되도록 조절한다.The plurality of
본 발명에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(200)은, 다수의 에너지 저장장치(230)가 계측장치(210)로부터 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 아날로그 형태로 직접 제공받을 수 있도록 하기 위해, 다수의 에너지 저장장치(230)와 계측장치(210)를 연결하는 하드 와이어(Hard-Wired) 배선(280)을 더 포함한다.The output variation
하드 와이어 배선(280)은 계기용 변압기(212)와 다수의 에너지 저장장치(230)를 연결하는 제1 하드 와이어 배선(282) 및 변류기(214)와 다수의 에너지 저장장치(230)를 연결하는 제2 하드 와이어 배선(284)을 포함한다.The
이에 따라, 각 에너지 저장장치(230)는 제1 하드 와이어 배선(282)을 통해 계기용 변압기(212)로부터 제1 출력전압을 아날로그 형태로 공급받고, 제2 하드 와이어 배선(284)을 통해 변류기(214)로부터 제1 출력전류을 아날로그 형태로 공급받게 된다.Thus, each
이하, 본 발명에 따른 에너지 저장장치(230)의 구성을 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 저장장치(230)는 제어기(232), 전력 변환 장치(234), 및 배터리 조절장치(236)를 포함한다.3, the
먼저, 제어기(232)는 하드 와이어 배선(280)을 통해 수신된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 t시점에서 신재생 에너지원(260)의 발전출력인 제1 발전출력을 산출하고, 제1 발전출력, 신재생 에너지원(260)의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set), 및 각 에너지 저장장치(230) 별 출력 분담률을 이용하여 t시점에서의 충방전 지령치를 산출한다.First, the
여기서, 발전출력이란 각 시점에서 신재생 에너지원(260)에 의해 실제 발전된 출력을 의미하고, 타겟출력이란 각 시점에서 타겟 변동률에 따라 조절된 신재생 에너지원(260)의 출력을 의미한다.Here, the power generation output means an output actually developed by the
이하, 제어기(232)의 구성을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a controller according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(232)는, 제1 A/D 컨버터(410), 연산부(420), 입력부(430), 램프 셋 산출부(440), 타겟출력 산출부(450), 및 지령치 산출부(460)를 포함한다.4, the
제1 A/D 컨버터(410)는 제1 및 제2 하드 와이어 배선(282, 284)를 통해 계측장치(210)로부터 전달되는 아날로그 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 디지털 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류로 변환한다.The first A /
연산부(420)는 제1 A/D 컨버터(410)에 의해 디지털 형태로 변환된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 승산하여 제1 발전출력을 산출한다.The
입력부(430)는 시스템 운영자로부터 신재생 에너지원(260)의 발전출력에 대한 타겟 변동률을 입력 받는다. 여기서, 타겟 변동률(Ramp Rate)은 미리 정해진 단위 시간 동안 신재생 에너지원(260)의 발전출력의 변동률 제한값을 의미한다. 일 실시예에 있어서, 미리 정해진 단위 시간은 1분일 수 있다.The
상술한 실시예에 있어서, 타겟 변동률은 시스템 운영자로부터 입력되는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서 입력부(430)는 과거 데이터를 기준으로 하여 타겟 변동률을 자동으로 설정할 수도 있다. 예컨대, 입력부(430)는 과거 데이터들 중 현재 날짜 및 시간과 동일한 과거 날짜 및 시간들 중에서 현재 시간에서의 발전출력과 가장 유사한 발전출력을 가진 데이터와 매칭되어 있는 변동률을 타겟 변동률로 설정할 수 있을 것이다.Although the target variation ratio is described as being input from the system operator in the above-described embodiment, in the modified embodiment, the
다음으로, 램프 셋 산출부(440)는 신재생 에너지원(260)의 증감발률 제어를 위한 램프 셋(Ramp Set)을 산출한다. 여기서, 램프 셋이란 신재생 에너지원(260)의 증감발률 제어를 위해 제어 주기 별로 결정되는 신재생 에너지원(260) 발전출력의 제한값을 의미한다. Next, the ramp set
일 실시예에 있어서, 램프 셋 산출부(440)는 아래의 수학식 2를 이용하여 신재생 에너지원(260)의 증감발률 제어를 위한 램프 셋을 산출할 수 있다.In one embodiment, the ramp set
수학식 2에서, Ramp Set는 램프 셋을 나타내고, Rated Power는 신재생 에너지원(260)의 정격출력을 나타내며, Ramp Rate는 타겟 변동률을 나타내고, Control Period는 신재생 에너지원(260)의 출력 제어 주기를 나타내며, n 및 m은 타겟 변동률의 단위 시간에 따라 결정되는 시간 보정 계수를 나타낸다. 예컨대, 타겟 변동률이 1분 동안의 출력 변동률이고 제어 주기가 밀리세크(msec)단위로 결정되는 경우, n은 60으로 설정되고 m은 1000으로 설정된다.In Equation (2), Ramp Set denotes a lamp set, Rated Power denotes a rated output of the
다음으로, 타겟출력 산출부(450)는 제1 발전출력, 램프 셋, 및 t-1시점에서의 신재생 에너지원(260)의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 신재생 에너지원(260)의 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출한다.Next, the target
보다 구체적으로, 타겟출력 산출부(450)는 제1 발전출력과 제1 타겟출력간의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 램프 셋과 비교한다. 비교결과, 제1 발전출력과 제1 타겟출력간의 차이값이 램프 셋보다 큰 것으로 판단되면, 타겟출력 산출부(440)는 제1 발전출력과 제1 타겟출력의 크기를 추가적으로 비교한다.More specifically, the target
비교결과, 제1 발전출력이 제1 타겟출력보다 크면, 타겟출력 산출부(450)는 제1 타겟출력에 램프 셋을 가산한 결과값을 제2 타겟출력으로 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 3과 같다.As a result of comparison, if the first power generation output is larger than the first target power, the target
또한, 타겟출력 산출부(450)는 제1 발전출력이 제1 타겟출력보다 크지 않으면 제1 타겟출력에서 램프 셋을 감산한 결과값을 제2 타겟출력으로 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 4와 같다.Further, the target
수학식 3 및 4에서 Targett는 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 나타내고, Targett- 1은 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력을 나타낸다.In Equations (3) and (4), Target t represents a second target output which is a target output at time t, and Target t- 1 represents a first target output which is a target output at a time t-1.
한편, 타겟출력 산출부(450)는 제1 발전출력과 제1 타겟출력간의 차이값이 램프 셋보다 크지 않은 것으로 판단되면, 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 5와 같다.On the other hand, the target
수학식 5에서 Targett는 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 나타내고, WTt는 t시점에서 발전출력인 제1 발전출력을 나타낸다.In Equation (5), Target t represents a second target output which is a target output at time t , and WT t represents a first generation output which is a generation output at time t.
상술한 타겟출력 산출부(450)가 제2 타겟출력을 설정하는 방법을 도 5를 참조하여 예를 들어 설명한다.A method of setting the second target output by the target
도 5에 도시된 바와 같이, 타겟출력 산출부(450)는 t시점에서 발전출력인 제1 발전출력이 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력보다 크기 때문에 제1 타겟출력에 t시점에서 산출된 램프 셋인 제1 램프 셋(Ramp Set_1)을 가산한 결과값을 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟 출력으로 산출한다.5, since the first power generation output, which is the power generation output at time t, is larger than the first target power, which is the target output at the time t-1, the
또한, 타겟출력 산출부(450)는 t+1시점에서 발전출력인 제2 발전출력이 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력보다 크지 않기 때문에 제2 타겟출력에서 t+1시점의 램프 셋인 제2 램프 셋(Ramp Set_2)을 감산한 결과값을 t+1시점에서의 타겟출력인 제3 타겟출력으로 산출한다.Since the second power generation output at the time t + 1 is not larger than the second target output, which is the target output at the time t, at the
다시 도 4를 참조하면, 지령치 산출부(460)는, 제1 발전출력과 제2 타겟출력간의 차이값에 에너지 저장장치(230) 별 출력 분담률을 승산함으로써 각 에너지 저장장치 별 충방전 지령치(Reference)를 산출한다.4, the
구체적으로, 지령치 산출부(460)는 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값에 출력 분담률을 승산한 결과값이 양의 값인 경우 해당 결과값을 방전 지령치로 산출하고, 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값에 출력 분담률을 승산한 결과값이 음의 값인 경우 해당 결과값을 충전 지령치로 산출한다.Specifically, when the resultant value obtained by multiplying the resultant value obtained by subtracting the first generation output from the second target output by the output sharing ratio is a positive value, the command
한편, 지령치 산출부(460)는 제2 타겟출력과 제1 발전출력이 동일한 경우, 즉 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한 경우 충방전 지령치를 0으로 산출한다.On the other hand, the
지령치 산출부(460)는 산출된 충방전 지령치를 전력 변환 장치(234)로 전달함으로써, 전력 변환 장치(234)가 충방전 지령치에 따라 배터리 조절장치(246)의 충방전을 제어할 수 있도록 한다. The command
한편, 도 4에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 제어기(232)는, 에너지 저장장치(230)의 SOC, 에너지 저장장치(230)의 충방전 지령치, 및 에너지 저장장치(230)의 실제출력을 전력관리장치(220)로 전달하는 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 인터페이스부를 통해 제어기(232)는 전력관리장치(220)로부터 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 수신하게 된다.4, the
다시 도 3을 참조하면, 전력 변환 장치(234)는, 배터리 조절장치(236)와 전력계통(270)을 연계하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 전력 변환 장치(234)는 제어기(232)로부터 전달되는 충방전 지령치에 따라 배터리 조절장치(236)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙 그룹(320)에 전력을 저장하거나 하나 이상의 배터리 랙 그룹(320)에 저장된 전력을 전력계통(270)으로 공급함으로써 신재생 에너지원(260)의 출력 변동률이 타겟 변동률 범위 이내가 되도록 조절한다.Referring again to FIG. 3, the
이러한 전력 변환 장치(234)는 스위치 기어(SWGR, 312), 변압기(314), 및 전력 변환부(316)를 포함한다.The
스위치기어(312)는 전력계통(270)에 대한 전력의 차단과 전력계통(270)으로부터 공급되는 전력의 투입을 담당한다.The
변압기(314)는 승압 또는 감압을 담당한다.The
전력 변환부(Power Conversion Unit: PCU, 316)는 배터리 랙 그룹(320)에 연결되어 전력계통(270)의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 배터리 랙 그룹(320)의 직류전압을 교류전압으로 변환한다.A power conversion unit (PCU) 316 is connected to the
일 실시예에 있어서, 배터리 조절장치(236)가 복수개의 배터리 랙 그룹(320)을 포함하는 경우, 전력 변환 장치(234)는 각 배터리 랙 그룹(320)에 대응되는 복수개의 전력 변환부(316)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 각 배터리 랙그룹(320)에 연결된 전력 변환부(316)는 전력 변환 장치(234)가 충방전 지령치에 따라 각 배터리 랙 그룹(320)을 충전 또는 방전시키게 된다.In one embodiment, when the
다음으로, 배터리 조절장치(234)는, 하나 이상의 배터리 랙(Rack, 미도시)들로 구성되어 외부에서 제공되는 에너지를 저장하거나 피크 부하 또는 전력계통(270)의 사고 발생 시 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 에너지를 외부로 제공한다.Next, the
이때, 배터리 랙은, 복수개의 배터리 랙이 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 랙 그룹(320)의 형태로 배터리 조절장치(234)에 포함되거나, 복수개의 배터리 랙 그룹(320)이 서로 연결된 형태로 배터리 조절장치(234)에 포함될 수 있다.At this time, the battery rack may be included in the
다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(200)은 제2 A/D 컨버터(240), 게이트웨이(242), 에너지 관리장치(250), 및 허브(252)를 더 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 2, the output variation
제2 A/D 컨버터(240)는 계측장치(210)에 의해 측정된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 디지털 형태로 변환하고, 게이트웨이(242)는 제1 A/D 컨버터(240)에 의해 디지털 형태로 변환된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 전력관리장치(220)로 전달한다.The second A /
이러한 실시예에 따르는 경우, 전력관리장치(220)는 게이트웨이(242)로부터 전달되는 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 제1 발전출력을 산출하고, 제1 발전출력, 램프 셋, 및 제1 타겟출력을 이용하여 제2 타겟출력을 산출하며, 제1 발전출력 및 제2 타겟출력간의 차이값과 출력 분담률을 이용하여 각 에너지 저장장치(230) 별 충방전 지령치를 산출할 수 있다.In accordance with this embodiment, the
이후, 전력관리장치(220)는 직접 산출한 각 에너지 저장장치(230) 별 충방전 지령치를 각 에너지 저장장치(230)로부터 피드백받은 충방전 지령치와 비교함으로써, 오차발생여부를 판단할 수 있고, 오차발생 시 알람을 생성하여 출력함으로써 시스템 운전자가 에너지 저장장치(230)의 상태를 점검하도록 할 수 있다.Thereafter, the
에너지 관리 장치(250)는, 전력계통(270)의 운영상태를 감시하여 전력공급에 대한 스케쥴링을 수행하고, 전력관리장치(220)의 동작상태를 감시하여 전력관리장치(220)를 제어한다.The
허브(252)는 게이트웨이(242)와 전력관리장치(220)의 연결, 전력관리장치(220)와 다수의 에너지 저장장치(230)간의 연결, 전력관리장치(220)와 에너지 관리장치(250)간의 연결을 매개한다.The hub 252 includes a connection between the
이와 같이, 본 발명은 다수의 에너지 저장장치(230)가 계측장치(210)로부터 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 아날로그 형태로 직접 수신하고, 수신된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 기초로 직접 충방전 지령치를 산출하게 되므로 신재생 에너지원(260)의 출력 변동률을 msec 단위로 제어할 수 있게 된다.As such, the present invention allows a plurality of
또한, 본 발명은 에너지 저장장치(230)가 충방전 지령치 산출을 위해 필요한 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 계측장치(210)로부터 아날로그 형태로 직접 공급받기 때문에, 전력관리장치(220)가 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 기초로 각 에너지 저장장치(230)의 충방전 지령치를 산출한 후 이를 각 에너지 저장장치(230)로 전달하는 방법에 비해 통신지연을 최소화할 수 있고, 따라서 통신지연으로 인해 발생되는 제어 오차 또한 감소시킬 수 있게 된다.In addition, since the first output voltage and the first output current required for calculating the charge / discharge command value are directly supplied from the measuring
한편, 상술한 실시예에서는 본 발명에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(100)이 다수의 에너지 저장장치(230)를 포함하는 것으로 설명하였다. 하지만, 변형된 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(200)은 하나의 에너지 저장장치(230)를 포함할 수도 있을 것이다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the output variation rate control system 100 of the renewable energy source according to the present invention has been described as including a plurality of
이러한 실시예에 따르는 경우, 에너지 저장장치(230)의 SOC에 따라 에너지 저장장치(230)들간의 출력 분담률을 산출할 필요가 없으므로, 전력관리장치(220)는 에너지 저장장치(230) 별 출력 분담률을 산출하지 않는다. 또한, 에너지 저장장치(230)는 충방전 지령치를 산출함에 있어서, 제1 발전출력 및 제2 타겟출력간의 차이값만을 이용하여 충방전 지령치로 산출하게 된다.According to this embodiment, since it is not necessary to calculate the output sharing ratio between the
상술한 바와 같은 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템(200)을 이용하여 신재생 에너지원의 발전출력을 안정화 시키게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 발전출력의 안정화를 수행하기 이전 보다 신재생 에너지원의 발전출력이 안정화 된다는 것을 알 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 정량적인 수치 내에서 신재생 에너지원의 발전출력이 안정화된다는 것을 알 수 있다.When the power generation output of the new and renewable energy source is stabilized by using the output variation
특히, 도 7의 경우 타겟 변동률이 10%일 때의 결과를 보여주는 것으로서, 도 7에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 최대 변동률이 9.8%로써 신재생 에너지원의 발전출력의 변동률이 타겟 변동률인 10% 이내에서 정확하게 제어된다는 것을 알 수 있다.
In particular, FIG. 7 shows the result when the target fluctuation rate is 10%. As can be seen from the graph shown in FIG. 7, the maximum fluctuation rate is 9.8%, so that the fluctuation rate of the power generation output of the renewable energy source is the target fluctuation rate It can be seen that it is accurately controlled within 10%.
이하, 본 발명에 따른 신재생 에너지원 출력 변동률 제어 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for controlling the power variation of the renewable energy source according to the present invention will be described.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 8에 도시된 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling an output variation rate of a renewable energy source according to an embodiment of the present invention. The output fluctuation rate control method of the renewable energy source shown in FIG. 8 can be performed by the output fluctuation rate control system of the renewable energy source having the configuration as shown in FIG.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력관리장치가 각 에너지 저장장치로부터 SOC 정보를 수신한다(S800). 이후, 전력관리장치는 각 에너지 저장장치의 SOC에 따라 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 산출한다(S810). 전력관리장치가 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 산출하는 방법은 상술한 수학식 1에서 구체적으로 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.As shown in Fig. 8, the power management apparatus receives SOC information from each energy storage device (S800). Thereafter, the power management apparatus calculates an output sharing ratio for each energy storage device according to the SOC of each energy storage device (S810). The method of calculating the output sharing ratio for each energy storage device by the power management apparatus has been described in detail with reference to Equation (1), and a detailed description thereof will be omitted.
이후, 전력관리장치는 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 각 에너지 저장장치로 전달한다(S820).Thereafter, the power management apparatus transfers the output sharing ratio for each energy storage device to each energy storage device (S820).
이후, 신재생 에너지원의 출력단에 연결된 계측장치에 의해 t시점에서 계측된 제1 출력전압 및 제1 출력전류가 계측되면(S825), 에너지 저장장치는 계측장치로부터 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 아날로그 형태로 수신한다(S830).Thereafter, when the first output voltage and the first output current measured at time t are measured by the measuring device connected to the output terminal of the renewable energy source (S825), the energy storage device outputs the first output voltage and the first output The current is received in analog form (S830).
이후, 에너지 저장장치는 아날로그 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 디지털 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류로 변환한다(S840).Thereafter, the energy storage device converts the analog first output voltage and the first output current into a digital first output voltage and a first output current (S840).
이후, 에너지 저장장치는 디지털 형태의 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 신재생 에너지원의 t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력을 산출한다(S850).Thereafter, the energy storage device calculates a first power generation output at a time point t of the renewable energy source using the first output voltage and the first output current in digital form (S850).
이후, 에너지 저장장치는, 제1 발전출력 및 신재생 에너지원의 t-1시점에서 타겟출력인 제1 타겟출력간의 차이값과 램프 셋의 비교결과를 이용하여 t시점에서의 신새쟁 에너지원의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출한다(S860).Thereafter, the energy storage device calculates the difference between the first target output, which is the target output at the time t-1 of the first power generation output and the renewable energy source, and the result of the comparison of the lamp set, A second target output which is a target output is calculated (S860).
이를 보다 구체적으로 설명하면, 에너지 저장장치는, 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 램프 셋 보다 크고 제1 발전출력이 제1 타겟출력 보다 크면 제1 타겟출력에 램프 셋을 가산한 결과값을 제2 타겟출력으로 산출한다.More specifically, the energy storage device adds the ramp set to the first target output if the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is greater than the first target output And the resultant value is calculated as the second target output.
또한, 에너지 저장장치는, 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 램프 셋 보다 크고 제1 발전출력이 제1 타겟출력 보다 크지 않으면 제1 타겟출력에서 램프 셋을 감산한 결과값을 제2 타겟출력으로 산출한다.The energy storage device may also be configured to subtract the ramp set from the first target output if the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is not greater than the first target output, 2 target output.
또한, 에너지 저장장치는, 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 램프 셋 보다 크지 않으면 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 산출한다.The energy storage device also produces a first power generation output to a second target power if the difference value between the first power generation output and the first target power is not greater than the lamp set.
이후, 에너지 저장장치는 제1 발전출력 및 제2 타겟출력간의 차이값에 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 승산함으로써 충방전 지령치를 산출한다(S870). Then, the energy storage device calculates the charge / discharge command value by multiplying the difference value between the first power generation output and the second target power by the output sharing ratio for each energy storage device (S870).
구체적으로, 에너지 저장장치는 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 감산 결과값에 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 승산함으로써 충방전 지령치를 산출한다. Specifically, the energy storage device calculates the charge / discharge command value by multiplying the subtraction result obtained by subtracting the first generation output at the second target output by the output sharing ratio for each energy storage device.
이에 따라, 제2 타겟출력이 제1 발전출력보다 큰 경우 감산 결과값이 양의 값이 되므로, 에너지 저장장치는 제1 발전출력 및 제2 타겟출력간의 차이값에 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 승산한 결과값을 방전 지령치로 산출한다.Accordingly, when the second target output is larger than the first generation output, the subtraction result value becomes a positive value, so that the energy storage device multiplies the difference value between the first power generation output and the second target output by the energy storage- And the resulting value is calculated as a discharge command value.
또한, 제2 타겟출력이 제1 발전출력보다 작은 경우 감산 결과값이 음의 값이 되므로 에너지 저장장치는 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값에 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 승산한 결과값을 충전 지령치로 산출한다.When the second target output is smaller than the first generation output, the subtraction result value becomes a negative value. Therefore, the energy storage device multiplies the difference value between the second target output and the first generation output by the output sharing ratio for each energy storage device Value is calculated as a charge command value.
또한, 제2 타겟출력과 제1 발전출력이 동일한 경우, 즉 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한 경우 에너지 저장장치는 충방전 지령치를 0으로 산출한다.Further, when the second target output and the first generation output are the same, that is, when the first generation output is set to the second target output, the energy storage device calculates the charge / discharge instruction value to be zero.
이후, 에너지 저장장치는 S880에서 산출된 충방전 지령치에 따라 에너지 저장장치의 동작을 제어한다(S890).Thereafter, the energy storage device controls the operation of the energy storage device according to the charge / discharge command value calculated in S880 (S890).
즉, 에너지 저장장치는 충전 지령치가 산출되면 충전 지령치에 해당하는 에너지를 복수개의 배터리에 충전시켜 신재생 에너지원의 발전출력을 안정화시키고, 방전 지령치가 산출되면 방전 지령치에 해당하는 에너지를 복수개의 배터리로부터 방전시켜 신재생 에너지원의 발전출력을 안정화시키게 된다.That is, when the charge command value is calculated, the energy storage device charges the plurality of batteries with the energy corresponding to the charge command value to stabilize the power generation output of the renewable energy source. When the discharge command value is calculated, Thereby stabilizing the power generation output of the renewable energy source.
또한, 에너지 저장장치는 충방전 지령치로 0이 산출되면, 신재생 에너지원의 발전 출력이 안정화되어 있는 상태인 것으로 판단하여 에너지 저장장치의 충방전을 수행하지 않는다.Also, when the energy storage device calculates 0 as the charge / discharge command value, it is determined that the power generation output of the renewable energy source is stabilized, and charging / discharging of the energy storage device is not performed.
상술한 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.The method for controlling the output variation ratio of the renewable energy source may be implemented in a program form that can be performed by using various computer means. The program for performing the output variation ratio control method of the renewable energy source may be a hard disk, Readable recording medium such as a CD-ROM, a DVD, a ROM, a RAM, or a flash memory.
본 명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the invention described above may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. 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.
200: 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템 210: 계측장치
220: 전력관리장치 230: 에너지 저장장치
240: 제2 A/D 컨버터 242: 게이트웨이
250: 에너지 관리 장치 252: 허브
260: 신재생 에너지원 270: 전력계통
282: 제1 하드 와이어 배선 284: 제2 하드와이어 배선200: Output change rate control system of new and renewable energy source 210: Measuring device
220: power management device 230: energy storage device
240: second A / D converter 242: gateway
250: Energy management device 252: Hub
260: New & renewable energy source 270: Power system
282: first hard wire wiring 284: second hard wire wiring
Claims (15)
상기 계측장치로부터 수신된 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류에 따라 충방전을 수행하여 상기 신재생 에너지원의 출력 변동률이 타겟 변동률이 이내가 되도록 하는 복수개의 에너지 저장장치; 및
상기 복수개의 에너지 저장장치로부터 각 에너지 저장장치의 SOC 정보를 수신하고, 수신된 SOC 정보에 따라 상기 복수개의 에너지 저장장치에 대한 각 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 산출하는 전력 관리 장치를 포함하고,
상기 각 에너지 저장장치는,
상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력, 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set), 및 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 이용하여 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치가 충방전할 충방전 지령치를 산출하고, 상기 충방전 지령치에 따라 충방전을 수행하는 제어기를 포함하는 것을 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.a measuring device for measuring a first output voltage and a first output current of the renewable energy source at time t;
A plurality of energy storage devices for performing charge and discharge in accordance with the first output voltage and the first output current received from the measuring device so that an output variation rate of the renewable energy source is within a target variation rate; And
And a power management device for receiving the SOC information of each energy storage device from the plurality of energy storage devices and calculating an output sharing ratio for each of the plurality of energy storage devices according to the received SOC information,
Each of the energy storage devices includes:
A ramp set (Ramp Set), which is an output limit value for controlling the increase and decrease of the renewable energy source, a first set of power generation of the renewable energy source calculated using the first output voltage and the first output current, And a controller for calculating a charge / discharge command value for charging / discharging each of the energy storage devices at time t and performing charge / discharge in accordance with the charge / discharge command value using the output sharing ratio of the energy storage devices. Output variable rate control system.
상기 제어기는,
상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 상기 제1 발전출력을 산출하는 연산부;
상기 제1 발전출력, 상기 램프 셋, 및 상기 신재생 에너지원의 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 상기 신재생 에너지원의 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 타겟출력 산출부; 및
상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력간의 차이값에 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 승산하여 상기 각 에너지 저장장치가 충방전할 충방전 지령치를 산출하는 지령치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.The method according to claim 1,
The controller comprising:
An operation unit for calculating the first power generation output using the first output voltage and the first output current;
And a second target output, which is a target output at a time point t of the renewable energy source, using a first target output, which is a target output at a t-1 time point of the first power generation output, the lamp set, A target output calculation unit for calculating a target output value; And
And a setpoint calculation unit for multiplying a difference value between the first power generation output and the second target power by an output sharing ratio of the plurality of energy storage devices to calculate a charge / discharge command value for charging / discharging each energy storage device The output variable rate control system of renewable energy sources.
상기 전력 관리 장치는,
상기 복수개의 에너지 저장장치로부터, 상기 제1 출력전압, 제1 출력전류, 및 각 에너지 저장장치의 충방전 지령치에 따른 실제 출력을 피드백 받고, 상기 피드백된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 기초로 산출되는 각 에너지 저장장치의 출력 지령치가 상기 피드백된 실제출력과 상이한 경우 상기 각 에너지 저장장치의 SOC 정보를 기초로 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 조절하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.The method according to claim 1,
The power management apparatus includes:
A first output voltage, a first output current, and an actual output according to a charge / discharge instruction value of each energy storage device, from the plurality of energy storage devices, and outputs the first output voltage and the first output current based on Wherein the output sharing ratio of the plurality of energy storage devices is adjusted based on the SOC information of each energy storage device when the output command value of each energy storage device calculated as the difference Output variation rate control system.
상기 전력 관리 장치는, 수학식 를 이용하여 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 산출하고,
상기 수학식에서 은 n번째 에너지 저장장치의 출력 분담률을 나타내고, 은 n번째 에너지 저장장치의 SOC을 나타내며, n은 에너지 저장장치의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.The method according to claim 1,
The power management apparatus includes: Calculating a power share ratio of the plurality of energy storage devices using the energy storage device,
In the above equation Represents the output sharing ratio of the n-th energy storage device, And S denotes the SOC of the n-th energy storage device, and n denotes the number of energy storage devices.
상기 계측장치로부터 수신한 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력 및 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋(Ramp Set)을 이용하여 충방전 지령치를 산출하며, 상기 충방전 지령치에 따라 충방전 동작을 수행하여 상기 신재생 에너지원의 출력 변동률이 타겟 변동률 이내가 되도록 조절하는 에너지 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.a measuring device for measuring a first output voltage and a first output current of the renewable energy source at time t; And
(Ramp Set), which is an output limit value for controlling the first power generation output of the renewable energy source and the second power renewal energy source, which are calculated using the first output voltage and the first output current received from the measuring device, And an energy storage device for performing a charge and discharge operation in accordance with the charge and discharge command value to adjust an output variation rate of the renewable energy source to be within a target variation rate, Control system for regulating the output power of renewable energy sources.
상기 에너지 저장 장치는,
상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 상기 제1 발전출력을 산출하는 연산부;
상기 제1 발전출력, 상기 램프 셋, 및 상기 신재생 에너지원의 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 상기 신재생 에너지원의 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 타겟출력 산출부; 및
상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력간의 차이값을 이용하여 상기 충방전 지령치를 산출하는 지령치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.6. The method of claim 5,
The energy storage device includes:
An operation unit for calculating the first power generation output using the first output voltage and the first output current;
And a second target output, which is a target output at a time point t of the renewable energy source, using a first target output, which is a target output at a t-1 time point of the first power generation output, the lamp set, A target output calculation unit for calculating a target output value; And
And a setpoint value calculation unit for calculating the charge / discharge command value using a difference value between the first power generation output and the second target power.
상기 타겟출력 산출부는
상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 램프 셋을 감산 또는 가산한 결과값을 상기 t시점에서의 제2 타겟출력으로 산출하고,
상기 차이값이 상기 램프 셋 보다 크지 않으면 상기 제1 발전출력을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.7. The method according to claim 2 or 6,
The target output calculating unit
If the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set, calculating a second target output at the time t by subtracting or adding the ramp set to the first target output,
And calculates the first power generation output as the second target power if the difference is not greater than the lamp set.
상기 타겟출력 산출부는,
상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력 간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 램프 셋을 가산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하고,
상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력 간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크지 않으면 상기 제1 타겟출력에서 상기 램프 셋을 감산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.8. The method of claim 7,
The target output calculating unit calculates,
If the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is greater than the first target output, A second target output is calculated,
If the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is not greater than the first target output, And the second target output is calculated as the second target output.
상기 램프 셋은,
수학식 를 이용하여 산출되고,
상기 수학식에서, Rated Power는 상기 신재생 에너지원의 정격출력을 나타내고, Ramp Rate는 상기 신재생 에너지원 출력의 타겟 변동률을 나타내며, Control Period는 상기 신재생 에너지원의 출력 제어 주기를 나타내고, n 및 m은 타겟 변동률의 단위 시간에 따라 결정되는 시간 보정 계수를 나타내는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.6. The method according to claim 1 or 5,
The lamp set includes:
Equation , ≪ / RTI >
Wherein Ramp Rate represents a target fluctuation rate of the renewable energy source output, Control Period represents an output control period of the renewable energy source, and n and and m represents a time correction coefficient determined according to a unit time of a target variation rate.
상기 계측장치와 상기 에너지 저장장치를 연결하여 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 아날로그 형태로 송수신하는 하드 와이어 배선를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.6. The method according to claim 1 or 5,
Further comprising a hard wire wiring for connecting the measuring device and the energy storage device to transmit and receive the first output voltage and the first output current in an analog form.
상기 계측장치는,
상기 신재생 에너지원의 출력단에 연결되어 상기 제1 출력전압을 측정하는 계기용 변압기(Potential Transformer); 및
상기 신재생 에너지원의 출력단에 연결되어 상기 제1 출력전류를 측정하는 변류기(Current Transformer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 시스템.6. The method according to claim 1 or 5,
The measuring device includes:
A potential transformer connected to an output terminal of the renewable energy source to measure the first output voltage; And
And a current transformer connected to an output terminal of the renewable energy source and measuring the first output current.
상기 전력관리장치가, 각 에너지 저장장치의 SOC 정보에 따라 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 산출하는 단계;
상기 각 에너지 저장장치가, 상기 신재생 에너지원의 출력단에 연결된 계측장치로부터 t시점에서 계측된 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 수신하는 단계;
및
상기 각 에너지 저장장치가, 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 산출된 상기 신재생 에너지원의 제1 발전출력, 상기 신재생 에너지원의 증감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 램프 셋, 및 상기 복수개의 에너지 저장장치의 출력 분담률을 이용하여 상기 에너지 저장장치의 t시점에서의 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법. A method for controlling the output variation ratio of a renewable energy source using an output variation ratio control system of a renewable energy source composed of a power management device and a plurality of energy storage devices,
Calculating the output share ratio of the plurality of energy storage devices according to the SOC information of each energy storage device;
Each of the energy storage devices receiving a first output voltage and a first output current measured at time t from a measuring device connected to an output terminal of the renewable energy source;
And
Wherein each of the energy storage devices includes a first set of power generation outputs of the renewable energy source calculated using the first output voltage and a first output current, a lamp set which is an output limit value for controlling the increase / decrease ratio of the renewable energy source, And calculating a charge / discharge command value at a time point t of the energy storage device using an output sharing ratio of the plurality of energy storage devices.
상기 충방전 지령치를 산출하는 단계는,
상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 이용하여 상기 제1 발전출력을 산출하는 단계;
상기 제1 발전출력 및 t-1시점에서의 상기 신재생 에너지원의 타겟출력인 제1 타겟출력간의 차이값과 상기 램프 셋의 비교결과를 이용하여 t시점에서의 상기 신재생 에너지원의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 단계; 및
상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력의 차이값에 상기 에너지 저장장치 별 출력 분담률을 승산하여 상기 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법. 13. The method of claim 12,
Wherein the step of calculating the charge /
Calculating the first power generation output using the first output voltage and the first output current;
The target output of the renewable energy source at the time t is calculated by using the difference between the first power generation output and the first target power, which is the target output of the renewable energy source at time t-1, A second target output; And
And calculating the charge / discharge command value by multiplying a difference value between the first power generation output and the second target power by an output sharing ratio for each energy storage device.
상기 제2 타겟출력을 산출하는 단계에서,
상기 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 램프 셋을 감산 또는 가산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 설정하고, 상기 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크지 않으면 상기 제1 발전출력을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법.14. The method of claim 13,
In the step of calculating the second target output,
Sets the result of subtracting or adding the ramp set to the first target output to the second target output if the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set, And if the difference between the first target output and the first target output is not greater than the lamp set, the first generator output is calculated as the second target output.
상기 타겟출력을 산출하는 단계에서,
상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력 간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 램프 셋을 가산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하고,
상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력 간의 차이값이 상기 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크지 않으면 상기 제1 타겟출력에서 상기 램프 셋을 감산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지원의 출력 변동률 제어 방법.15. The method of claim 14,
In the step of calculating the target output,
If the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is greater than the first target output, A second target output is calculated,
If the difference between the first power output and the first target output is greater than the lamp set and the first power output is not greater than the first target output, And the second target output is calculated as the second target output.
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