KR101678926B1 - 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템 - Google Patents

다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101678926B1
KR101678926B1 KR1020140186500A KR20140186500A KR101678926B1 KR 101678926 B1 KR101678926 B1 KR 101678926B1 KR 1020140186500 A KR1020140186500 A KR 1020140186500A KR 20140186500 A KR20140186500 A KR 20140186500A KR 101678926 B1 KR101678926 B1 KR 101678926B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
control
management system
energy storage
output
Prior art date
Application number
KR1020140186500A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160076376A (ko
Inventor
안건호
최인선
원동준
최진영
양진선
Original Assignee
주식회사 효성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020140186500A priority Critical patent/KR101678926B1/ko
Priority to US15/538,642 priority patent/US10199988B2/en
Priority to PCT/KR2015/014129 priority patent/WO2016105103A1/ko
Priority to EP15873630.6A priority patent/EP3267547A4/en
Publication of KR20160076376A publication Critical patent/KR20160076376A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101678926B1 publication Critical patent/KR101678926B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16—Multiple-frequency-changing
    • H03D7/165—Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/30—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using dynamo-electric machines coupled to flywheels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 계층적 제어 구조로 이루어지는 주파수 제어용 다중 에너지저장장치 시스템의 통합 관리를 위한 다중 에너지저장장치 시스템의 통합관리시스템에 있어서, 다수의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)들, 상기 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리하는 지역관리시스템(Local Management System; LMS), 상기 지역 관리 시스템을 총괄 관리하며, 상기 지역관리시스템의 상태를 판단하여 지역관리시스템 내 적어도 하나 이상의 에너지저장장치의 출력값을 결정하고, 각 에너지저장장치로 상기 결정된 출력값을 송신하는 출력제어시스템(ESS Controller; ESSC) 및 상기 다수의 에너지저장장치와 상기 지역관리시스템 및 상기 및 출력제어시스템을 포함하는 전체 시스템을 총괄 관리하고, 상기 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통운영자의 계약을 통해 전력 계통 주파수 제어 시장에 참여하며, 상기 지역관리시스템의 출력을 제어하고, 상기 출력을 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 통합관리시스템(Power Management System; PMS)를 포함하여 구성되되, 상기 통합관리시스템은 상기 출력제어시스템이 다수 개 존재할 경우, 다수의 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터를 결정하고, 상기 제어 파라미터를 근거로 주파수 상태에 따른 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하며, 상기 설정된 참여 에너지 비율에 상응하게 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템{Method for System Frequency Controlling of Multiple ESS(Energy Storage System) and System thereof}
본 발명은 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 계층적 제어 구조로 이루어진 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어를 통해 전력을 관리하는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 주파수 제어 보조 서비스(FCAS : Frequency Control Ancillary Service)는 정상상태 및 상정사고(발전기 탈락, 송전선로 고장 등)시 전력계통의 주파수를 전기사업법에 규정된 60±0.2Hz내로 유지하기 위한 서비스로서, 응답속도에 따라 주파수 응답(Frequency response) 보조서비스 또는 1차 예비력(Primary frequency control), 주파수 조정(Frequency regulation) 보조 서비스 또는 2차 예비력(Secondary frequency control), 경제급전(Economic dispatch) 또는 3차 예비력(Tertiary frequency control)로 분류할 수 있다.
여기서, 주파수 조정 보조서비스는 정상상태에서 수요의 불규칙성으로 인한 급전계획과의 오차보정, 급전계획대비 발전력의 편차 보정 및 상정사고 발생시 신속한 주파수 복구를 위해 자동발전제어운전(이하 “AGC”라 함)을 통해 적정 주파수를 유지하는 데 기여함을 목적으로 한다.
주파수 응답 보조 서비스는 특정 상정사고 발생시 전력계통의 급격한 주파수 저하를 억제하거나 일정시간 주파수저하 상태를 유지하기 위하여 발전기의 조속기에 의해 또는 계약된 차단가능 부하에 의해 제공될 수 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0102681호에는 저장 장치의 잔존 용량에 따른 저장 장치의 사용 우선 순위를 결정함으로써 저장 장치의 참여 개수와 탈락 여부를 결정하고, 계통부로 공급되는 주파수가 하강시 방전되고 상승시 충전하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 상기 발명은 계통 주파수 제어 시장의 기준 주파수 및 주파수 부동대 내에서 동작하는 자동발전제어 혹은 주파수 조정에 참여할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 에너지저장장치의 효율적인 주파수 제어 운영을 위하여 계층적인 제어 구조 및 출력 알고리즘을 제시하는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 계층적 제어 시스템으로 이루어진 에너지저장장치 시스템을 통해 주파수 제어를 수행하고 기존 데이터 분석을 통한 주파수 응답 및 주파수 조정의 사용 에너지 비율을 결정하는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 계층적 제어 구조로 이루어지는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수를 제어하기 위한 계통 주파수 제어 시스템은, 다수의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)들과, 상기 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리하는 지역관리시스템(Local Management System; LMS)과, 상기 지역 관리 시스템을 총괄 관리하며, 상기 지역관리시스템의 상태를 판단하여 지역관리시스템 내 적어도 하나 이상의 에너지저장장치의 출력값을 결정하고, 각 에너지저장장치로 상기 결정된 출력값을 송신하는 출력제어시스템(ESS Controller; ESSC) 및 상기 다수의 에너지저장장치와 상기 지역관리시스템 및 상기 및 출력제어시스템을 포함하는 전체 시스템을 총괄 관리하고, 상기 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통운영자의 계약을 통해 전력 계통 주파수 제어 시장에 참여하며, 상기 지역관리시스템의 출력을 제어하고, 상기 출력을 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 통합관리시스템(Power Management System; PMS);를 포함하여 구성되되, 상기 통합관리시스템은
상기 출력제어시스템이 다수 존재할 경우, 다수의 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 제어 파라미터를 근거로 주파수 상태에 따른 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하며, 상기 설정된 참여 에너지 비율에 상응하게 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)들과, 상기 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리하는 지역관리시스템(Local Management System; LMS)과, 상기 지역 관리 시스템을 총괄 관리하며, 상기 지역관리시스템의 상태를 판단하여 지역관리시스템 내 적어도 하나 이상의 에너지저장장치의 출력값을 결정하고, 각 에너지저장장치로 상기 결정된 출력값을 송신하는 출력제어시스템(ESS Controller; ESSC) 및 상기 다수의 에너지저장장치와 상기 지역관리시스템 및 상기 및 출력제어시스템을 포함하는 전체 시스템을 총괄 관리하고, 상기 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통운영자의 계약을 통해 전력 계통 주파수 제어 시장에 참여하며, 상기 지역관리시스템의 출력을 제어하고, 상기 출력을 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 통합관리시스템(Power Management System; PMS)를 포함하여 구성되는 계층적 제어 구조로 이루어지는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법은, 상기 출력제어시스템이 다수 개 존재할 경우, 상기 통합관리시스템이, 다수의 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터를 결정하는 단계와, 상기 제어 파라미터를 근거로 주파수 상태에 따른 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하는 단계 및 상기 설정된 참여 에너지 비율에 상응하게 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템은, 다중 에너지저장장치 시스템이 결합된 구조로 이루어져 서로 간에 협조를 통해 출력 제어를 수행함으로써, 유연한 에너지 관리가 가능하며, 시스템의 안전성 및 정확성을 향상시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템은, 교차적 유지보수를 통해 전체 시스템의 가동율을 증가시킴으로써, 시스템 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명에 따른 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템은, 계층적 제어 시스템 구조를 통해 하부 에너지저장장치를 용이하게 확장시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수 제어용 다중 에너지저장장치 시스템의 일 실시예 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 통합관리시스템의 제어 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 제어 최적화 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 출력 제어 시스템의 제어 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 계통 주파수 제어 방법의 개요를 설명하기 위해 도시한 구간별 주파수 변동 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 주파수 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 주파수 영역에 따른 유효전력 드룹 제어를 나타내는 그래프이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 출력값 분배를 분석하기 위한 시뮬레이션 화면 예시도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 전체 시스템 출력과 총 에너지량 분석 결과를 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다양한 양상들이 아래에서 설명된다. 여기에서 제시되는 발명들은 폭넓은 다양한 형태들로 구현될 수 있으며, 여기에서 제시되는 임의의 특정한 구조, 기능 또는 이들 모두는 단지 예시적이라는 것을 이해하도록 한다. 여기에서 제시되는 발명들에 기반하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에서 제시되는 하나의 양상이 임의의 다른 양상들과 독립적으로 구현될 수 있으며, 둘 이상의 이러한 양상들이 다양한 방식들로 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 여기에서 설명되는 임의의 수의 양상들을 이용하여 장치가 구현될 수 있거나 또는 방법이 실시될 수 있다. 또한, 여기에서 설명되는 하나 이상의 양상들에 더하여 또는 이들 양상들이 아닌 다른 구조, 기능 또는 구조 및 기능을 이용하여 이러한 장치가 구현될 수 있거나 또는 이러한 방법이 실시될 수 있다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수 제어용 다중 에너지저장장치 시스템의 일 실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 제어용 다중 에너지저장장치 시스템은 다수의 에너지저장장치(104, Energy Storage System; ESS), 지역관리시스템(103, Local Management System; LMS), 출력제어시스템(102, ESS Controller; ESSC) 및 통합관리시스템(101, Power Management System; PMS 또는 '전력관리시스템'이라고도 함)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 에너지저장장치(104)는 전기에너지를 저장하고 공급할 수 있는 전원부와 전력을 제어할 수 있는 전력변환기기를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 에너지저장장치(104)의 전원부로는 배터리, 슈퍼캐패시터, 연료전지 및 플라이 휠(flywheel) 등 다양한 전원공급장치를 포함할 수 있다. 상기 에너지저장장치(104)는 주파수 제어 시장에 참여하기 위하여 정격 출력 시, 최소 15분 이상 유지할 수 있는 정격 용량을 갖추어야 한다.
상기 지역관리시스템(103)은 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리할 수 있다. 즉, 상기 지역관리시스템(103)은 상기 다수의 에너지저장장치들의 전력 분배를 관리할 수 있는 최소 단위를 의미할 수 있다.
상기 출력제어시스템(102)은 상기 지역관리시스템(103)을 총괄 관리할 수 있다. 즉, 상기 출력제어시스템(102)은 상기 지역관리시스템(103)의 상태를 판단하여 상기 지역관리시스템(103) 내의 복수(또는 다수) 개 에너지저장장치(104)들의 출력값을 결정하고, 상기 결정된 출력값을 상기 에너지저장장치(104)들로 송신할 수 있다. 또한, 상기 출력제어시스템(102)은 상기 지역관리시스템(103)의 고장 및 유지보수를 위하여 시스템 모니터링을 관장하고, 상기 시스템의 상태정보 등 각종 정보를 제공하는 인터페이스(interface)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 출력제어시스템(102)은 상기 통합관리시스템(101)에 포함되어 구성될 수 있다.
상기 통합관리시스템(101)은 전체 시스템을 총괄 관리할 수 있다. 즉, 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통 운영자와의 계약을 통해 전력계통 주파수 제어 시장에 참여할 수 있으며, 특정 알고리즘에 따라 상기 지역관리시스템(103)의 출력을 제어할 수 있고, 제어 파라미터를 조정할 수 있다. 상기 지역관리시스템(103)의 출력을 제어하는 알고리즘 및 제어 파라미터를 조정하는 알고리즘은 추후 설명되는 도 2 내지 도 3을 참조하기로 한다. 또한, 상기 통합관리시스템(101)은 전체 시스템의 고장 및 유지보수를 위한 시스템 모니터링을 관장하고, 사업자에게 주파수 제어 시장의 상황, 시스템 상태, 시스템 수입 등의 정보를 제공하는 인터페이스를 구비할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력계통 연결점(105) 이하로 다수의 에너지저장장치(104)들이 연결되어 전체 시스템을 구성할 수 있다. 이때, 전체 시스템의 주파수 제어를 위한 총 출력값은 상기 통합관리시스템(101) 및 상기 출력제어시스템(102)을 통해 다수의 에너지저장장치(104)들의 출력값을 분배함으로써 결정될 수 있다. 즉, 상기 통합관리시스템(101)은 전체 시스템을 총괄하며, 다수의 지역관리시스템(103)들의 출력을 제어할 수 있는 것으로서, 하나의 지역관리시스템(103)은 1대의 출력제어시스템(102)을 통해 에너지저장장치(104)의 출력을 제어할 수 있다. 이때, 상기 지역관리시스템(103)은 1대 이상의 에너지저장장치(104)를 갖춘 컨테이너, 사무실 등의 관리실로 구현될 수 있으며, 전체 시스템 규모에 따라 복수 개로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 통합관리시스템의 제어 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법은 통합관리시스템에 의해 구현될 수 있다.
우선, 상기 통합관리시스템이 계측점 데이터 및 계통으로부터 송신된 자동발전제어 신호를 수신할 수 있다[201,202]. 상기 계측점 데이터는 특정 계측점에서 측정되는 에너지(즉, 전력) 출력값(
Figure 112014124667454-pat00001
) 및 계통주파수(
Figure 112014124667454-pat00002
)를 포함할 수 있고, 상기 자동발전제어 신호는 계통 운영자로부터 수신되는 자동발전제어(Automatic Generation Control; 이하, 'AGC'라 함) 지령값(
Figure 112014124667454-pat00003
)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 통합관리시스템은 상기 계통으로부터 송신되는 자동발전제어 지령값(
Figure 112014124667454-pat00004
)을 4초 단위로 수신할 수 있다.
그리고 상기 통합관리시스템은 출력제어시스템으로부터 전송되는 데이터를 더 수신할 수 있다[203]. 상기 출력제어시스템으로부터 전송되는 데이터는 지역관리시스템 내에 포함되는 에너지저장장치의 상태(
Figure 112014124667454-pat00005
) 및 평균 에너지량(
Figure 112014124667454-pat00006
)을 포함하는 것으로서, 다수의 에너지저장장치들의 상태에 따라 출력 분배를 수행하기 위하여 상기 통합관리시스템이 출력제어시스템으로부터 지역관리시스템 내의 에너지저장장치들의 평균 에너지량을 수신할 수 있는 것이다.
다시 말해서, 상기 통합관리시스템은 주파수 조정을 공급하기 위하여 자동발전제어(AGC) 신호를 계통 운영자로부터 수신할 수 있다. 그리고 다수의 에너지저장장치 시스템의 상태에 따라 출력 분배를 수행하기 위하여, 출력제어시스템으로부터 지역관리시스템 내에 포함되는 에너지저장장치들의 평균 에너지량을 수신할 수 있는 것이다.
이때, 상기 계측점 데이터, 상기 자동발전제어 신호 및 상기 출력제어 시스템으로부터 전송된 데이터를 포함하는 각종 데이터들은 상기 통합관리시스템에 별도로 구비된 데이터베이스에 수집되어 저장될 수 있다[204].즉, 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율을 설정하기 위하여, 상기 통합관리시스템은 상기 특정 계측점에서 측정된 계통주파수(
Figure 112014124667454-pat00007
) 및 상기 자동발전제어 지령값(
Figure 112014124667454-pat00008
)을 데이터베이스에 저장할 수 있다. 따라서, 상기 통합관리시스템은 상기 수신된 데이터를 이용하여 계층적 제어구조 중에서 최하위 구조에 해당하는 에너지저장장치의 충전 상태 및 운전 상태를 고려하여 주파수 응답 제어 및 주파수 조정 제어를 수행할 수 있는 것이다. 다시 말해서, 상기 [204] 단계는 주파수 응답의 최적 알고리즘을 수행하기 위한 데이터베이스를 만드는 단계로서, 계통주파수(
Figure 112014124667454-pat00009
)와 동시간의 출력 지령값(즉, 자동발전제어 지령값(
Figure 112014124667454-pat00010
)을 뜻함)만 저장하면 된다. 이는 [201] 단계에서의 계측점에서 측정되는 에너지(즉, 전력) 출력값(
Figure 112014124667454-pat00011
)을 수신하는 것이 지령값에 대한 출력이 나오는지 여부를 확인하기 위한 용도이다.
한편, 상기 통합관리시스템은 주파수 응답 제어 최적화 알고리즘을 이용하여 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터들을 결정할 수 있다[205]. 상기 제어 파라미터는 기준주파수(
Figure 112014124667454-pat00012
) 값, 주파수 부동대(
Figure 112014124667454-pat00013
) 및 P-f 드룹 기울기(
Figure 112014124667454-pat00014
) 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 주파수 조정 제어는 계통 주파수의 상태에 따라 이루어질 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 주파수 부동대(
Figure 112014124667454-pat00015
) 내의 구역에서 자동발전제어(AGC) 신호에 따라 출력을 제어할 수 있다. 한편, 주파수 응답 제어는 주파수 부동대(
Figure 112014124667454-pat00016
) 외의 구역에서 추가적인 출력을 제어할 수 있다. 상기 제어 파라미터를 결정하기 위한 제어 알고리즘에 대해서는, 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
한편, 에너지저장장치의 경우에는 에너지의 제약이 존재하기 때문에 주파수의 상태에 따라 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율 설정을 필요로 하는데, 이 과정은 통합관리시스템에서 이루어질 수 있다.
마지막으로, 상기 통합관리시스템은 자동발전제어 신호를 분배하여 각 출력제어시스템에 데이터를 송신함으로써, 주파수 응답 제어 및 주파수 조정 제어를 수행할 수 있다[206, 207]. 이때, 상기 통합관리시스템은 지역관리시스템 상태에 따라 자동발전제어 신호 지령값(
Figure 112014124667454-pat00017
)을 분배할 수 있으며, 각 출력제어시스템으로 주파수 응답 제어 및 주파수 조정 제어를 위한 데이터를 송신할 수 있다. 이때, 상기 주파수 응답 제어를 위한 데이터는 기준주파수(
Figure 112014124667454-pat00018
) 값, 주파수 부동대(
Figure 112014124667454-pat00019
) 및 P-f 드룹 기울기(
Figure 112014124667454-pat00020
) 등의 응답 제어 파라미터를 포함할 수 있다. 그리고 상기 주파수 조정 제어를 위한 데이터는 특정 출력제어시스템(예를 들어, i번째 출력제어시스템)으로 수신되는 자동발전제어(AGC) 출력 분배값(
Figure 112014124667454-pat00021
) 등 제어 파라미터를 포함할 수 있다.
즉, 상기 통합관리시스템은 특정 제어 알고리즘을 통해 다수의 출력제어시스템에 주파수 조정을 위한 자동발전제어 신호를 분배할 수 있다. 상기 출력제어시스템에 주파수 조정을 위한 자동발전제어 신호를 분배하는 특정 제어 알고리즘은, 추후 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 제어 최적화 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 제어 최적화 알고리즘은 통합관리시스템에서 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터가 결정됨에 따라 구현될 수 있다.
우선, 상기 통합관리시스템이 데이터베이스로부터 데이터를 수신하여, 특정 시간 구간의 계통 주파수 및 자동발전제어 신호를 정규분포화 할 수 있다[301, 302]. 즉, 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율 설정은 데이터베이스에 저장된 각종 데이터들을 토대로 결정될 수 있는데, 아래의 수학식 1에 따른 확률함수를 통해 결정될 수 있다.
Figure 112014124667454-pat00022
Figure 112014124667454-pat00023
Figure 112014124667454-pat00024
이때,
Figure 112014124667454-pat00025
는 T 시간 구간 동안의 측정 주파수에 대한 연속확률변수이고,
Figure 112014124667454-pat00026
는 T 시간 구간 동안의 측정 주파수에 대한 확률밀도함수이고,
Figure 112014124667454-pat00027
는 T 시간 구간 동안의 측정 주파수에 대한 평균값이고,
Figure 112014124667454-pat00028
는 T 시간 구간 동안의 측정 주파수에 대한 표준편차이고,
Figure 112014124667454-pat00029
는 T 시간 구간 동안의 AGC 신호에 대한 연속확률변수이고,
Figure 112014124667454-pat00030
는 T 시간 구간 동안의 AGC 신호에 대한 평균값이고,
Figure 112014124667454-pat00031
는 T 시간 구간 동안의 AGC 신호에 대한 표준편차이다.
그런 다음, 상기 통합관리시스템은 상기 특정 시간 구간의 주파수 응답 제어 및 주파수 조정 제어의 기대값을 산출할 수 있다[303]. 즉, 주파수 응답 제어에 반응하는 주파수 영역의 확률 및 기대값은 정규분포 함수를 통해 구할 수 있으며, P-f 드룹계수에 의해 주파수 응답 제어의 출력에 대한 기대값을 구할 수 있다. 주파수 조정 제어의 자동발전제어(AGC) 신호에 대한 출력 기대값은 평균값과 같으며, 아래 수학식 2에 의해 구할 수 있다.
Figure 112014124667454-pat00032
Figure 112014124667454-pat00033
이때,
Figure 112014124667454-pat00034
는 기준 주파수이고,
Figure 112014124667454-pat00035
는 주파수 부동대이고,
Figure 112014124667454-pat00036
는 계통 상용주파수 즉, 60Hz를 나타내고,
Figure 112014124667454-pat00037
는 P-f 드룹계수이고,
Figure 112014124667454-pat00038
는 전체 시스템의 정격출력
Figure 112014124667454-pat00039
는 데이터베이스에 저장된 T 시간 구간의 AGC 지령값이고,
Figure 112014124667454-pat00040
는 T 시간 구간 동안의 주파수 응답 제어에 대한 출력의 기대값이고,
Figure 112014124667454-pat00041
는 T 시간 구간 동안의 주파수 조정 제어에 대한 출력의 기대값이다.
또한, 상기 통합관리시스템은 하루에 대한 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율을 최적화함으로써, 최적 제어 파라미터를 결정하여 데이터베이스에 저장할 수 있다[304, 305]. 즉, 최적화 알고리즘을 통해 하루 동안의 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율을 설정할 수 있으며, 최종적으로 T 시간의 P-f 드룹계수 및 기준 주파수의 제어 파라미터를 결정할 수 있다. 일반적으로, 주파수 부동대의 경우, 적용된 전력계통 규정에 따라 시스템 초기에 설정되지만, 본 발명에 따른 최적화 알고리즘에 변수로 설정하여 구할 수도 있다. 상기와 같은 방법으로 결정된 최적 제어 파라미터는 데이터베이스에 저장될 수 있으며, 부하 예측, 주파수 및 자동발전제어(AGC) 신호의 유사패턴 분석을 통해 당일 T 시간 구간의 제어 파라미터를 선정할 수도 있다. 이하, 수학식 3은 하루 동안의 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율을 설정하기 위한 최적화 알고리즘을 나타내는 것이다.
Figure 112014124667454-pat00042
Figure 112014124667454-pat00043
Figure 112014124667454-pat00044
Figure 112014124667454-pat00045
Figure 112014124667454-pat00046
이때,
Figure 112014124667454-pat00047
는 T 시간 구간 동안의 전체 시스템 출력의 최적화 함수이고,
Figure 112014124667454-pat00048
는 T 시간 구간 동안의 전체 시스템 내의 평균 에너지량이고,
Figure 112014124667454-pat00049
는 T-1 시간 구간 동안의 전체 시스템 내의 평균 에너지량이고,
Figure 112014124667454-pat00050
는 전체 시스템 내의 최대 총 에너지량이고,
Figure 112014124667454-pat00051
는 에너지 저장장치 시스템의 방전 효율
Figure 112014124667454-pat00052
이고,
Figure 112014124667454-pat00053
는 에너지 저장장치 시스템의 충전 효율
Figure 112014124667454-pat00054
이다.
아울러, 상기 통합관리시스템은 상기 데이터베이스에 저장된 데이터들을 이용한 유사패턴 분석을 통해 당일 특정 시간 구간의 제어 파라미터를 선정할 수도 있다[306, 307]. 상기 통합관리시스템의 제어 알고리즘에서 다수의 출력제어시스템에 주파수 조정을 위한 자동발전제어(AGC) 신호를 분배하는 알고리즘은 다음 수학식 4와 같다.
Figure 112014124667454-pat00055
Figure 112014124667454-pat00056
이때,
Figure 112014124667454-pat00057
는 i번째 출력제어시스템으로부터 수신하는 평균 에너지이고
Figure 112014124667454-pat00058
는 계통 운영자로부터 수신하는 AGC 지령값이고,
Figure 112014124667454-pat00059
는 i번째 출력제어시스템으로 송신하는 AGC 출력 분배값(dch는 방전, ch는 충전을 나타냄)이다.
도 4는 본 발명에 따른 출력제어시스템의 제어 알고리즘을 나타내는 일 실시예 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 출력제어시스템은 충전 상태 및 운전 상태를 고려하여 최하위의 제어 계층 구조인 에너지저장장치의 출력값을 결정하여 지령하는 역할을 수행할 수 있다.
우선, 상기 출력제어시스템이 계측점, 통합관리시스템 및 에너지저장장치로부터 각종 데이터를 수신할 수 있다[401, 402, 403]. 이때, 상기 계측점으로부터 수신되는 데이터는 특정 계측점에서 측정되는 에너지(즉, 전력) 출력값(
Figure 112014124667454-pat00060
) 및 계통주파수(
Figure 112014124667454-pat00061
)를 포함할 수 있고, 상기 통합관리시스템으로부터 수신되는 데이터는 기준주파수(
Figure 112014124667454-pat00062
) 값, 주파수 부동대(
Figure 112014124667454-pat00063
) 및 P-f 드룹 기울기(
Figure 112014124667454-pat00064
) 등을 포함하는 주파수 응답 제어 파라미터 및 특정 출력제어시스템(예를 들어, i번째 출력제어시스템)으로 수신되는 자동발전제어(AGC) 출력 분배값(
Figure 112014124667454-pat00065
) 등 주파수 조정 제어 파라미터를 포함할 수 있다. 그리고 상기 에너지저장장치로부터 수신되는 데이터는 상기 에너지저장장치의 에너지량(
Figure 112014124667454-pat00066
) 및 상태(
Figure 112014124667454-pat00067
) 를 포함할 수 있다.
그런 다음, 상기 출력제어시스템은 지역관리시스템 내에 포함된 개별 에너지저장장치의 주파수 조정 제어값을 분배할 수 있다[404]. 상기 개별 에너지저장장치의 조정 제어값을 분배하기 위한 제어 알고리즘은 아래의 수학식 5와 같다.
Figure 112014124667454-pat00068
Figure 112014124667454-pat00069
이때,
Figure 112014124667454-pat00070
는 i번째 출력제어시스템으로 수신되는 AGC 출력 분배값(dch는 방전, ch는 충전을 나타냄)이고,
Figure 112014124667454-pat00071
는 i번째 지역관리시스템 내의 j번째 에너지저장장치로부터 수신하는 운전 상태 변수(on은 1, off는 0을 나타냄)이고,
Figure 112014124667454-pat00072
는 i번째 지역관리시스템 내의 j번째 에너지저장장치로부터 수신하는 에너지량이고,
Figure 112014124667454-pat00073
는 i번째 지역관리시스템 내의 j번째 에너지저장장치의 주파수 조정 출력 분배값이다.
그리고 상기 출력제어시스템은 개별 에너지저장장치의 주파수 응답 제어값을 분배할 수 있다[405]. 상기 개별 에너지저장장치의 주파수 응답 제어값을 분배하기 위한 제어 알고리즘은 아래 수학식 6과 같다.
Figure 112014124667454-pat00074
Figure 112014124667454-pat00075
이때,
Figure 112014124667454-pat00076
는 기준주파수이고, [
Figure 112014124667454-pat00077
,
Figure 112014124667454-pat00078
]는 주파수 부동대이며,
Figure 112014124667454-pat00079
는 실측 주파수이다.
그리고,
Figure 112014124667454-pat00080
는 p-f 드룹계수(dch는 방전, ch는 충전을 나타냄)이고,
Figure 112014124667454-pat00081
는 i번째 지역관리시스템 내의 j번째 에너지저장장치의 주파수 응답 출력 분배값이다.
이후, 상기 출력제어시스템은 상기 결정된 개별 에너지저장장치의 출력값을 분배하여 각각 에너지저장장치로 송신할 수 있다[406]. 이때, 에너지저장장치의 출력 최대 및 최소 제한을 고려하여 아래 수학식 7과 같이 최종 출력값을 결정할 수 있으며, 상기 결정된 출력값을 에너지저장장치로 송신할 수 있다.
Figure 112014124667454-pat00082
Figure 112014124667454-pat00083

한편, 상기 출력제어시스템은 상기 개별 에너지저장장치의 상태(
Figure 112014124667454-pat00084
) 및 상기 지역관리시스템의 평균 에너지량(
Figure 112014124667454-pat00085
) 데이터를 상기 통합관리시스템으로 송신할 수 있다[407]. 즉, 상기 출력제어시스템은 아래의 수학식 8을 이용하여 지역관리시스템 내 복수 개의 에너지저장장치의 평균 에너지량을 산출하고, 상기 산출된 평균 에너지량을 통합관리시스템으로 송신할 수 있다.
Figure 112014124667454-pat00086
Figure 112014124667454-pat00087
Figure 112014124667454-pat00088

도 5는 본 발명에 따른 계통 주파수 제어 방법의 개요를 설명하기 위해 도시한 구간별 주파수 변동 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지저장장치 시스템은 응답속도에 따라 분류되어 전력계통 주파수를 제어할 수 있다.
첫째는 주파수 응답(Frequency response) 또는 1차 예비력(Primary frequency control), 둘째는 주파수 조정(Frequency regulation) 또는 2차 예비력(Secondary frequency control), 셋째는 경제급전(Economic dispatch) 또는 3차 예비력(Tertiary frequency control)로 분류할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 분류되어 있는 단계에서 출력 응답속도가 빠른 적어도 하나 이상의 에너지저장장치 시스템을 통하여 주파수 응답 및 주파수 조정을 공급할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 주파수 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 주파수 영역에 따른 유효전력 드룹 제어를 나타내는 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지저장장치의 주파수 제어 방법은 주파수 영역에 따라 유효전력에 드룹 제어를 적용하여 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 에너지저장장치의 주파수 제어 방법에 따르면, 주파수 부동대 내의 구역에서 자동발전제어운전(AGC) 전력 신호에 따라 출력을 제어할 수 있으며, 주파수 응답 제어는 주파수 부동대 외의 구역에서 추가적인 출력을 제어할 수 있다.
이때,
Figure 112014124667454-pat00089
는 기준 주파수를 나타내고,
Figure 112014124667454-pat00090
는 주파수 부동대를 나타낼 수 있다. 그리고
Figure 112014124667454-pat00091
는 상위에서 주파수 조정 제어를 목적으로 내려오는 출력 신호(즉, 자동발전제어운전 전력신호)를 나타낼 수 있다. 드룹 제어는 드룹 계수를 통해 제어될 수 있는데, 충/방전에 대한 드룹 계수는 아래의 수학식 9를 통해 구할 수 있다.
Figure 112014124667454-pat00092
이때,
Figure 112014124667454-pat00093
는 유효전력 변화량을 나타내고,
Figure 112014124667454-pat00094
는 부동대 외의 주파수 변화량을 나타내는 것으로서, 충/방전에 대한 드룹 계수는 같지 않을 수 있다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 출력값 분배를 분석하기 위한 시뮬레이션 화면 예시도이다.
도 7은 계통 주파수가 부동대(
Figure 112014124667454-pat00095
) 내에 있는 경우의 에너지저장장치의 출력값 분배를 분석하기 위한 시뮬레이션 화면으로서, 주파수 응답 제어를 수행하지 않으며, 계통 운영자로부터 수신된 자동발전제어(AGC) 신호에 대하여 각 에너지저장장치의 출력값이 분배되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 계통 운영자로부터 수신한 자동발전제어 신호는 일정(
Figure 112014124667454-pat00096
)하며, 계통 주파수 역시 일정(
Figure 112014124667454-pat00097
)하다. 그리고 각 에너지저장장치의 충전 상태는 가변(
Figure 112014124667454-pat00098
)될 수 있다.
반면, 도 8은 계통 주파수가 변동하는 경우의 에너지저장장치 출력값 분배를 분석하기 위한 시뮬레이션 화면으로서, 계통 운영자로부터 수신한 자동발전제어 신호 및 계통 주파수에 따른 주파수 응답 제어에 대하여 각 에너지저장장치의 출력값이 분배되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 계통 운영자로부터 수신한 자동발전제어 신호는 일정(
Figure 112014124667454-pat00099
)하며, 계통 주파수는 변동될 수 있다. 그리고 각 에너지저장장치의 충전 상태는 가변(
Figure 112014124667454-pat00100
)될 수 있다.
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 전체 시스템 출력과 총 에너지량 분석 결과를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 제어 최적화 알고리즘이 없을 경우, 주파수 분석 및 제어 파라미터에 따른 전체 시스템 출력과 총 에너지량 분석 결과를 나타내는 예시도이다. 도 9는 고정된 제어 파라미터에 따른 총 시스템의 출력 및 에너지량 변화에 대한 분석 결과를 나타내고 있다. 이때, 기준주파수는 60Hz, 드룹계수는 0.001, 부동대는 ± 0.0166Hz, 자동발전제어는 0MW, 평균에너지량은 50%, 주파수 평균 시간은 4초, 충전 및 방전 효율은 90%로 설정될 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명에 따른 제어 최적화 알고리즘을 통해 제어 파라미터를 적정값으로 변경하였을 경우, 전체 시스템 출력 및 에너지량 변화에 대한 분석 결과를 나타내는 것이다. 이때, 기준주파수는 59.994Hz(약 0.01% 감소), 드룹계수는 0.004, 부동대는 ± 0.0166Hz, 자동발전제어는 0MW, 평균에너지량은 50%, 주파수 평균 시간은 4초, 충전 및 방전 효율은 90%로 설정될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템은, 기존의 계통운영자로부터 수신한 AGC 신호에 따른 주파수 조정 제어를 공급하는 방식과는 달리, 기준 주파수, 주파수 부동대 및 P-f 드룹 P-f 드룹 기울기 상황에 맞추어 설정되는 주파수 응답 제어를 추가 공급하며, 계층적 구조를 통하여 시스템의 확장성 및 유연성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
101 : 통합관리시스템 102 : 출력제어시스템
103 : 지역관리시스템 104 : 에너지저장장치
105 : 전력계통 연결점

Claims (12)

  1. 계층적 제어 구조로 이루어지는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수를 제어하기 위한 계통 주파수 제어 시스템에 있어서,
    다수의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)들;
    상기 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리하는 지역관리시스템(Local Management System; LMS);
    상기 지역 관리 시스템을 총괄 관리하며, 상기 지역관리시스템의 상태를 판단하여 지역관리시스템 내 적어도 하나 이상의 에너지저장장치의 출력값을 결정하고, 각 에너지저장장치로 상기 결정된 출력값을 송신하는 출력제어시스템(ESS Controller; ESSC); 및
    상기 다수의 에너지저장장치와 상기 지역관리시스템 및 상기 출력제어시스템을 포함하는 전체 시스템을 총괄 관리하고, 상기 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통운영자의 계약을 통해 전력 계통 주파수 제어 시장에 참여하며, 상기 지역관리시스템의 출력을 제어하고, 상기 출력을 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 통합관리시스템(Power Management System; PMS);를 포함하여 구성되되,
    상기 통합관리시스템은
    상기 출력제어시스템이 다수 존재할 경우, 다수의 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 제어 파라미터를 근거로 주파수 상태에 따른 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하며, 상기 설정된 참여 에너지 비율에 상응하게 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하고,
    상기 출력제어시스템은
    상기 통합관리시스템으로부터 주파수 응답과 주파수 조정 제어를 수행하기 위한 데이터를 수신하고 상기 지역관리시스템 내 에너지저장장치들 각각으로부터 상태 및 에너지량을 수신하여, 상기 수신된 데이터와 각 에너지저장장치의 상태 및 에너지량을 근거로 상기 지역관리시스템의 평균 에너지량을 산출하여 상기 통합관리시스템으로 송신하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합관리시스템은
    상기 계통 주파수 및 자동발전제어 신호를 분석하고, 특정 시간 구간에서 상기 계통 주파수 및 상기 자동발전제어 신호를 정규 분포화한 후, 상기 특정 시간 구간에서의 주파수 응답 제어 출력 기대값 및 주파수 조정 제어에 대한 자동발전제어 신호의 출력 기대값을 산출하고, 하루 동안의 주파수 응답과 주파수 조정에 대한 참여 에너지 비율을 최적화하여 상기 최적화된 참여 에너지 비율을 주파수 응답과 주파수 조정에 대한 참여 에너지 비율로 설정하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통합관리시스템은
    상기 최적화된 참여 에너지 비율을 근거로 최적 제어 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 최적 제어 파라미터들 중에서 부하 예측, 계통 주파수 및 자동발전제어 신호의 유사패턴 분석을 통해 특정 시간 구간의 파라미터를 더 선정하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합관리시스템은
    계통운영자로부터 송신된 자동발전제어 신호 및 상기 출력제어시스템으로부터 송신된 지역관리시스템 내 에너지저장장치들의 평균 에너지량을 수신하고, 주파수 응답과 주파수 조정의 참여 에너지 비율을 설정하기 위해 계측점으로부터 계통 주파수를 측정하며, 상기 수신된 자동발전제어 신호 및 상기 측정된 계통 주파수를 근거로 상기 지역관리시스템 내 에너지저장장치들 중에서 최하위 에너지량을 갖는 에너지저장장치의 충전 상태와 운전 상태를 고려하여 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력제어시스템은
    상기 통합관리시스템으로부터 수신된 데이터와 상기 에너지저장장치들 각각의 상태 및 에너지량을 근거로 상기 지역관리시스템 내 각 에너지저장장치의 주파수 조정 제어값 및 주파수 응답 제어값을 분배하고, 상기 분배된 주파수 조정 제어값 및 주파수 응답 제어값을 근거로 각 에너지저장장치의 최종 출력값을 결정하여 상기 결정된 최종 출력값을 상기 통합관리시스템으로 송신하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 시스템.
  7. 다수의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)들과, 상기 다수의 에너지저장장치들 중 적어도 하나 이상의 에너지저장장치를 지역 단위로 관리하는 지역관리시스템(Local Management System; LMS)과, 상기 지역 관리 시스템을 총괄 관리하며, 상기 지역관리시스템의 상태를 판단하여 지역관리시스템 내 적어도 하나 이상의 에너지저장장치의 출력값을 결정하고, 각 에너지저장장치로 상기 결정된 출력값을 송신하는 출력제어시스템(ESS Controller; ESSC) 및 상기 다수의 에너지저장장치와 상기 지역관리시스템 및 상기 출력제어시스템을 포함하는 전체 시스템을 총괄 관리하고, 상기 전체 시스템의 상태를 판단하여 계통운영자의 계약을 통해 전력 계통 주파수 제어 시장에 참여하며, 상기 지역관리시스템의 출력을 제어하고, 상기 출력을 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 통합관리시스템(Power Management System; PMS)를 포함하여 구성되는,
    계층적 제어 구조로 이루어지는 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법에 있어서,
    상기 출력제어시스템이 다수 개 존재할 경우,
    상기 통합관리시스템이
    다수의 출력제어시스템의 주파수 제어를 위한 제어 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 제어 파라미터를 근거로 주파수 상태에 따른 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 참여 에너지 비율에 상응하게 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 단계;를포함하고,
    상기 출력제어시스템은
    상기 통합관리시스템으로부터 주파수 응답과 주파수 조정 제어를 수행하기 위한 데이터를 수신하고 상기 지역관리시스템 내 에너지저장장치들 각각으로부터 상태 및 에너지량을 수신하고, 상기 수신된 데이터와 각 에너지저장장치의 상태 및 에너지량을 근거로 상기 지역관리시스템의 평균 에너지량을 산출하여 상기 통합관리시스템으로 송신하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 응답 및 주파수 조정 제어에 대한 참여 에너지 비율을 설정하는 단계는, 상기 통합관리시스템이
    상기 계통 주파수 및 자동발전제어 신호를 분석하는 단계;
    상기 분석 결과를 근거로 특정 시간 구간에서 상기 계통 주파수 및 상기 자동발전제어 신호를 정규 분포화하는 단계;
    상기 특정 시간 구간에서의 주파수 응답 제어 출력 기대값 및 주파수 조정 제어에 대한 자동발전제어 신호의 출력 기대값을 산출하는 단계; 및
    하루 동안의 주파수 응답과 주파수 조정에 대한 참여 에너지 비율을 최적화하여 상기 최적화된 참여 에너지 비율을 주파수 응답과 주파수 조정에 대한 참여 에너지 비율로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 최적화된 참여 에너지 비율을 근거로 최적 제어 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 최적 제어 파라미터들 중에서 부하 예측, 계통 주파수 및 자동발전제어 신호의 유사패턴 분석을 통해 특정 시간 구간의 파라미터를 더 선정하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 단계는, 상기 통합관리시스템이
    계통운영자로부터 송신된 자동발전제어 신호 및 상기 출력제어시스템으로부터 송신된 지역관리시스템 내 에너지저장장치들의 평균 에너지량을 수신하고, 계측점의 계통 주파수를 측정하는 단계; 및
    상기 수신된 자동발전제어 신호 및 상기 측정된 계통 주파수를 근거로 상기 지역관리시스템 내 에너지저장장치들 중에서 최하위 에너지량을 갖는 에너지저장장치의 충전 상태와 운전 상태를 고려하여 주파수 응답 및 주파수 조정 제어를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 출력제어시스템은
    상기 통합관리시스템으로부터 수신된 데이터와 상기 에너지저장장치들 각각의 상태 및 에너지량을 근거로 상기 지역관리시스템 내 각 에너지저장장치의 주파수 조정 제어값 및 주파수 응답 제어값을 분배하고, 상기 분배된 주파수 조정 제어값 및 주파수 응답 제어값을 근거로 각 에너지저장장치의 최종 출력값을 결정하여 상기 결정된 최종 출력값을 상기 통합관리시스템으로 송신하는 것을 특징으로 하는 계통 주파수 제어 방법.
KR1020140186500A 2014-12-22 2014-12-22 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템 KR101678926B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140186500A KR101678926B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템
US15/538,642 US10199988B2 (en) 2014-12-22 2015-12-22 Method for controlling power grid frequency of multiple energy storage systems, and system therefor
PCT/KR2015/014129 WO2016105103A1 (ko) 2014-12-22 2015-12-22 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템
EP15873630.6A EP3267547A4 (en) 2014-12-22 2015-12-22 Method for controlling power grid frequency of multiple energy storage systems, and system therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140186500A KR101678926B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160076376A KR20160076376A (ko) 2016-06-30
KR101678926B1 true KR101678926B1 (ko) 2016-12-06

Family

ID=56151040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140186500A KR101678926B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10199988B2 (ko)
EP (1) EP3267547A4 (ko)
KR (1) KR101678926B1 (ko)
WO (1) WO2016105103A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200056159A (ko) 2018-11-14 2020-05-22 한국전력공사 Ｆｒ-ｅｓｓ 드룹 제어 방법 및 이를 이용한 ｆｒ-ｅｓｓ 드룹 제어 장치

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102378905B1 (ko) * 2016-10-31 2022-03-28 한국전력공사 에너지 저장 시스템
KR102597278B1 (ko) * 2016-12-29 2023-11-03 오씨아이 주식회사 복합 기능을 수행하는 에너지 저장 시스템 및 그 설계 방법
KR102216857B1 (ko) * 2018-11-13 2021-02-17 한양대학교 산학협력단 분산 전원의 제어 방법 및 그 시스템
KR101963847B1 (ko) * 2018-11-29 2019-04-01 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 주파수 조정 이벤트 시뮬레이션 방법 및 주파수 조정 이벤트 시뮬레이션 서버
CN110134004B (zh) * 2019-04-09 2022-08-23 上海电力学院 一种基于电力弹簧电路结构的pi控制参数整定方法
CN110247437B (zh) * 2019-06-17 2023-02-03 国网河南省电力公司 计及分区断面安全约束的大功率缺失下频率快速控制方法
KR102048429B1 (ko) * 2019-08-05 2019-11-25 주식회사 비원 전력의 주파수 및 출력 상관계수를 이용한 전력품질진단 시스템 및 방법
CN111864768A (zh) * 2020-07-22 2020-10-30 山东大学 一种电解铝负荷参与一次调频的控制方法及系统
CN112332432B (zh) * 2020-12-28 2021-09-21 前郭尔罗斯蒙古族自治县岱旭风能有限公司 一种风电并网频率响应评估方法及系统
CN112968457B (zh) * 2021-03-11 2023-09-22 黄俊星 金字塔型大规模电池储能架构系统及其能量管理控制方法
KR102553452B1 (ko) * 2021-06-16 2023-07-11 한국전력공사 가변형 속도조정률 드룹 제어 장치 및 방법
CN113541177B (zh) * 2021-07-19 2022-12-06 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 电网侧电化学储能单元及电站agc控制方法
CN113964850A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 西安热工研究院有限公司 一种发电厂储能参与机组agc调频的协调控制系统
KR102539326B1 (ko) * 2022-09-15 2023-06-02 이엔테크놀로지 주식회사 에너지 저장 시스템 및 그의 동작 방법
CN116454943B (zh) * 2023-04-13 2023-10-20 南通大学 考虑agc指令随机特性的火-储混合电站模拟方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140239913A1 (en) * 2011-09-22 2014-08-28 Nec Corporation Battery control system, battery control device, battery control method and recording medium

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3738227B2 (ja) * 2002-03-20 2006-01-25 関西電力株式会社 二次電池を用いたアンシラリーサービス提供方法およびシステム
WO2010081165A2 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Battelle Memorial Institute Nested, hierarchical resource allocation schema for management and control of an electric power grid
KR20100105435A (ko) * 2009-03-17 2010-09-29 주식회사 세니온 지능형 전력 관리 장치
DE102011055231A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Industries Ag Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung
KR101769776B1 (ko) 2012-03-08 2017-08-21 에스케이이노베이션 주식회사 주파수 제어 시스템 및 방법
US9634508B2 (en) * 2012-09-13 2017-04-25 Stem, Inc. Method for balancing frequency instability on an electric grid using networked distributed energy storage systems
KR101416798B1 (ko) * 2012-11-27 2014-07-09 에스케이씨앤씨 주식회사 계층적 구조를 가지는 배터리 관리 시스템 및 방법
WO2014089459A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Battelle Memorial Institute Direct load control frequency regulation support system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140239913A1 (en) * 2011-09-22 2014-08-28 Nec Corporation Battery control system, battery control device, battery control method and recording medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200056159A (ko) 2018-11-14 2020-05-22 한국전력공사 Ｆｒ-ｅｓｓ 드룹 제어 방법 및 이를 이용한 ｆｒ-ｅｓｓ 드룹 제어 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016105103A1 (ko) 2016-06-30
KR20160076376A (ko) 2016-06-30
EP3267547A4 (en) 2018-11-07
EP3267547A1 (en) 2018-01-10
US10199988B2 (en) 2019-02-05
US20180006607A1 (en) 2018-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101678926B1 (ko) 다중 에너지저장장치 시스템의 계통 주파수 제어 방법 및 그를 위한 시스템
US8571720B2 (en) Supply-demand balance controller
JP6298465B2 (ja) 電力管理装置、電力管理システム、サーバ、電力管理方法、プログラム
JP4698718B2 (ja) 風力発電装置群の制御装置及び制御方法
JP6544356B2 (ja) 制御装置、蓄電装置、制御支援装置、制御方法、制御支援方法および記録媒体
JP6630038B2 (ja) 需給制御装置、電力供給システム及び需給制御方法
KR20180046174A (ko) 신재생기반 독립형 마이크로그리드의 최적 운전을 위한 운영 시스템 및 방법
JP6790833B2 (ja) 蓄電池制御システム、蓄電池制御方法、及び、記録媒体
US10069302B2 (en) Power flow control system and power flow control method
KR101769776B1 (ko) 주파수 제어 시스템 및 방법
EP2916416B1 (en) Consumer apparatus operation management system and method
US10468888B2 (en) Control system for solar power plant
KR101785344B1 (ko) 전력 공급 제어방법 및 시스템
KR20180047137A (ko) 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 주파수 제어 시스템
JP2020018145A (ja) 給電方法及び給電システム
US10074984B2 (en) Electric power control system
JP7173439B2 (ja) 電力管理システム
EP3942371A1 (en) Energy system control
CN115619153A (zh) 动态聚合下考虑分布式资源运行特性的响应方法和装置
CN114301071A (zh) 适应全调度周期考核模式的风电场计划偏差率整定方法
CN113657032A (zh) 一种预先集中协调实时分布控制的低频减载方法及系统
KR20160043839A (ko) 에너지저장장치 시스템의 주파수 제어 방법
KR20210051889A (ko) 에너지저장장치들의 군집화 운영 방법 및 군집화 에너지 관리 시스템
KR102619153B1 (ko) 마이크로 그리드를 위한 신재생 에너지 관리 시스템
US20230299589A1 (en) Coordinated management of an aggregate to provide primary frequency control

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190715

Year of fee payment: 4