KR101698267B1 - Method of Controlling Energy Storage System - Google Patents

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KR101698267B1 KR1020150050162A KR20150050162A KR101698267B1 KR 101698267 B1 KR101698267 B1 KR 101698267B1 KR 1020150050162 A KR1020150050162 A KR 1020150050162A KR 20150050162 A KR20150050162 A KR 20150050162A KR 101698267 B1 KR101698267 B1 KR 101698267B1
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Abstract

본 발명의 실시예는 부하 또는 계통으로 전력을 공급하는 발전 시스템과, 상기 발전 시스템과 연계하여 상기 부하 또는 계통으로 전력을 공급하거나 충전하는 배터리를 제어하는 방법으로서, 상기 발전 시스템으로부터 제공되는 전력을 직류 전압으로 변환하는 단계, 상기의 변환된 직류 전압을 상기 계통으로 공급하기 위한 교류 전압으로 변환하는 단계, 상기 교류 전압의 주파수를 확인하는 단계 및 상기 교류 전압의 주파수를 기설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 발전 시스템 또는 배터리에서 출력되는 전력량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 계통 또는 부하로 전송되는 전력의 주파수를 실시간으로 파악하여, 상황에 맞는 동작 모드로 빠르게 전환함으로써 안정적으로 전력이 공급되도록 한다.An embodiment of the present invention relates to a power generation system for supplying power to a load or a system and a method for controlling a battery that supplies or charges power to the load or system in connection with the power generation system, Converting the converted DC voltage into an AC voltage to be supplied to the system, confirming a frequency of the AC voltage, comparing the frequency of the AC voltage with a preset reference value, And controlling the amount of power output from the power generation system or the battery according to the result. The embodiment grasps the frequency of power transmitted to the system or the load in real time, and quickly switches to an operation mode suitable for the situation, so that power is supplied stably.

Description

에너지 저장 시스템의 제어 방법{Method of Controlling Energy Storage System}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of controlling an energy storage system,

본 발명은 전력 계통에서의 보조 서비스를 제공하는 것으로서, 계통에 전달되는 교류 전력의 주파수에 따라 에너지 저장 시스템의 동작 모드를 변경하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention provides an auxiliary service in a power system, and relates to a control method of an energy storage system that changes an operation mode of an energy storage system according to a frequency of an AC power transmitted to a system.

에너지 저장 시스템(Energy storage system)은 발전소에서 과잉 생산된 전력 또는 불규칙하게 생산되는 신재생 에너지를 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해 주는 저장장치를 말한다.An energy storage system is a storage device that stores excess power generated at a power plant or irregularly produced renewable energy, and then transients when power is temporarily low.

구체적으로 에너지 저장 시스템이란 에너지를 필요한 때와 장소에 공급하기 위해 전기 전력계통에 전기를 저장해 두는 시스템을 말한다. 다시 말해서, 기존의 2차 전지처럼 하나의 제품에 시스템이 통합된 스토리지로 구성되는 하나의 집합체이다. Specifically, an energy storage system is a system that stores electricity in an electric power system in order to supply energy to and when it is needed. In other words, it is a collection of systems that are integrated into one product, such as a conventional secondary battery.

최근 급속히 성장하고 있는 신재생 에너지인 풍력 발전시 불안정한 발전 에너지를 저장했다가 필요한 시점에 안정적으로 전력 계통에 다시 공급해주는 필수 장치로 에너지 저장 시스템의 중요성이 대두되고 있다. 만약 에너지 저장 시스템이 없다면 바람이나 태양광에 의존하는 불안정한 전력 공급으로 인해 전력 계통에 갑작스런 단전 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 환경에서 스토리지가 매우 중요한 분야로 대두되고 있으며, 가정용 전력 저장 시스템으로까지 확장되고 있다.The importance of energy storage system is emerging as an indispensable device to store unstable power generation energy in wind power generation, which is a rapidly growing new renewable energy, and supply it to the power system in a stable manner when necessary. If there is no energy storage system, unstable power supply, which depends on wind or sunlight, could cause serious problems such as a sudden shutdown of the power system. Therefore, storage is becoming a very important field in this environment, and it is being extended to home power storage systems.

이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.These energy storage systems are installed in power generation, transmission, distribution, and customer in power system. Frequency regulation, generator output stabilization using peak energy, peak shaving, load leveling, , And emergency power supply.

에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.Energy storage systems are divided into physical energy storage and chemical energy storage depending on the storage method. Physical energy storage includes pumped storage, compressed air storage, and flywheel. Chemical storage includes lithium ion batteries, lead acid batteries, and Nas batteries.

본 발명의 일 실시 예는 에너지 저장 시스템의 동작 모드를 빠르게 제어할 수 있는 에너지 저장 시스템 및 제어방법을 제공하는데 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide an energy storage system and a control method capable of rapidly controlling an operation mode of an energy storage system.

본 발명의 실시예는 부하 또는 계통으로 전력을 공급하는 발전 시스템과, 상기 발전 시스템과 연계하여 상기 부하 또는 계통으로 전력을 공급하거나 충전하는 배터리를 제어하는 방법으로서, 상기 발전 시스템으로부터 제공되는 전력을 직류 전압으로 변환하는 단계; 상기의 변환된 직류 전압을 상기 계통으로 공급하기 위한 교류 전압으로 변환하는 단계; 상기 교류 전압의 주파수를 확인하는 단계; 및 상기 교류 전압의 주파수를 기설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 발전 시스템 및/또는 배터리에서 출력되는 전력량을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다. An embodiment of the present invention relates to a power generation system for supplying power to a load or a system and a method for controlling a battery that supplies or charges power to the load or system in connection with the power generation system, Converting into a DC voltage; Converting the converted DC voltage into an AC voltage to be supplied to the system; Confirming the frequency of the AC voltage; And comparing the frequency of the AC voltage with a predetermined reference value and controlling an amount of power output from the power generation system and / or the battery according to a result of the comparison.

실시예는 상기 교류 전압의 주파수와 상기 기준값을 비교한 결과에 따라, 상기 발전 시스템 및/또는 배터리로부터 상기 부하로 전달되는 전력량을 제어하는 것을 특징으로 한다.The embodiment is characterized in that the amount of electric power transmitted from the power generation system and / or the battery to the load is controlled according to a result of comparing the frequency of the AC voltage with the reference value.

실시예는 상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값과 동일한 경우에는, 상기 발전 시스템 및/또는 배터리로부터 상기 부하로 전달되고 있는 전력량을 유지하는 것을 특징으로 한다.The embodiment is characterized in that when the frequency of the AC voltage is equal to the reference value, the amount of electric power being transferred from the power generation system and / or the battery to the load is maintained.

또한 실시예는 상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값 보다 작은 경우에는, 상기 발전 시스템 또는 배터리로부터 출력되는 전력량을 증가시키며, 상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값 보다 큰 경우에는, 상기 발전 시스템 또는 배터리로부터 상기 부하로 전달되는 전력량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the embodiment, when the frequency of the alternating voltage is smaller than the reference value, the control unit increases the amount of power output from the power generation system or the battery. When the frequency of the alternating voltage is greater than the reference value, And the amount of power transmitted to the load is reduced.

본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통 또는 부하로 전송되는 전력의 주파수를 실시간으로 파악하여, 상황에 맞는 동작 모드로 빠르게 전환함으로써 안정적으로 전력을 공급하며, 전력 손실을 절감할 수 있다.The energy storage system according to an embodiment of the present invention grasps the frequency of electric power transmitted to the system or the load in real time and quickly switches to an operation mode suitable for a situation to stably supply electric power and reduce power loss .

도 1은 에너지 저장 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of an energy storage system.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling an energy storage system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위해 생략될 수 있다.The embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for the sake of clarity of the present invention.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 에너지 저장 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 에너지 저장 시스템(10)은 발전 시스템(20), 계통(30)과 연계하여 부하(40)에 전력을 공급할 수 있다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an energy storage system. As shown in Figure 1, the energy storage system 10 may supply power to the load 40 in conjunction with the power generation system 20,

발전 시스템(20)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 발전 시스템(20)은 생산한 전력을 에너지 저장 시스템(10)에 공급한다. 발전 시스템(20)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등일 수 있으며, 그 밖에 태양열이나 지열 등의 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 특히 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 각 가정에 분산된 에너지 저장 시스템(10)에 적용하기에 적합하다. 발전 시스템(20)은 다수의 발전모듈을 병렬로 구비하여 발전모듈별로 전력을 생산함으로써 대용량 에너지 시스템을 구성할 수 있다.The power generation system 20 is a system that generates power using an energy source. The power generation system 20 supplies the produced power to the energy storage system 10. The power generation system 20 may be a solar power generation system, a wind power generation system, a tidal power generation system, or the like, and may further include a power generation system that generates power using renewable energy such as solar heat or geothermal power. In particular, a solar cell that generates electric energy using sunlight is easy to install in each home or factory, and is suitable for application to an energy storage system 10 distributed to each household. The power generation system 20 includes a plurality of power generation modules in parallel to generate power for each power generation module, thereby constituting a large-capacity energy system.

계통(30)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있다. 계통(30)은 정상 상태인 경우, 에너지 저장 시스템(10) 또는 부하(40)로 전력을 공급하고, 에너지 저장 시스템(10)으로부터 공급된 전력을 입력받는다. 계통(30)이 비정상 상태인 경우, 계통(30)으로부터 에너지 저장 시스템(10) 또는 부하(40)로의 전력 공급은 중단되고, 전력 저장 시스템(10)으로부터 계통(30)으로의 전력 공급 또한 중단된다.The system 30 may include a power plant, a substation, a transmission line, and the like. The system 30 supplies power to the energy storage system 10 or the load 40 and receives power supplied from the energy storage system 10 when the system 30 is in a normal state. The power supply from the system 30 to the energy storage system 10 or the load 40 is stopped and the power supply from the power storage system 10 to the system 30 is also stopped when the system 30 is in an abnormal state do.

부하(40)는 발전 시스템(20)으로부터 생산된 전력, 배터리에 저장된 전력, 또는 계통(30)으로부터 공급된 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다.The load 40 consumes power generated from the power generation system 20, power stored in the battery, or power supplied from the system 30, and may be, for example, a home, a factory, or the like.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템(10)은 전력 변환부(100), 양방향 인버터(110), 주파수 판별부(120), 배터리(170), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(180), 양방향 컨버터(160), 제1 스위치(130), 제2 스위치(140), 및 통합 제어부(150)를 포함한다. 도 2에서 점선은 통합 제어부와 각 구성요소 간의 통신에 의한 제어 라인이며, 실선은 각 구성 요소간의 전력이 송수신되는 전력 라인을 의미한다.2, the energy storage system 10 includes a power conversion unit 100, a bidirectional inverter 110, a frequency determination unit 120, a battery 170, a battery management system (BMS) 180 A bidirectional converter 160, a first switch 130, a second switch 140, and an integrated control unit 150. [ In FIG. 2, a dotted line indicates a control line through communication between the integrated controller and each component, and a solid line indicates a power line through which power is transmitted and received between the components.

전력 변환부(100)는 발전 시스템(20)과 제1 노드(N1) 사이에 연결된다. 전력 변환부(100)는 발전 시스템(20)에서 생산한 전력을 제1 노드(N1)로 전달한다. 이때, 전력 변환부(100)는 출력 전압이 직류 링크 전압(Vlink)이 되도록 발전 시스템(20)으로부터의 전력을 변환한다. 전력 변환부(100)는 발전 시스템(20)의 종류에 따라서 컨버터 또는 정류회로로 구성될 수 있다. 발전 시스템(20)이 직류의 전력을 발생시키는 경우, 전력 변환부(100)는 직류 전력으로 변환하기 위한 컨버터일 수 있다. 반대로 발전 시스템(20)이 교류의 전력을 발생시키는 경우, 전력 변환부(100)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 정류회로일 수 있다. The power conversion section 100 is connected between the power generation system 20 and the first node N1. The power conversion unit 100 transmits the power generated by the power generation system 20 to the first node N1. At this time, the power conversion unit 100 converts the power from the power generation system 20 so that the output voltage becomes the DC link voltage Vlink. The power conversion section 100 may be constituted by a converter or a rectifying circuit depending on the type of the power generation system 20. [ When the power generation system 20 generates DC power, the power conversion section 100 may be a converter for converting into DC power. Conversely, when the power generation system 20 generates AC power, the power conversion section 100 may be a rectifier circuit for converting AC power into DC power.

양방향 인버터(110)는 전력 변환기의 일종으로서, 양방향 인버터(110)는 발전 시스템(20) 또는 배터리(170)로부터 출력된 직류 링크 전압(Vlink)을 계통(30)의 교류 전압으로 변환하여 출력한다. 또한 양방향 인버터(110)는 계통(30)의 전력을 배터리(170)에 저장하기 위하여, 계통(30)의 교류 전압을 정류하여 직류 링크 전압(Vlink)으로 변환하여 출력한다. 양방향 인버터(110)는 계통(30)으로 출력되는 교류 전압으로부터 고주파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있으며, 무효 전력 발생을 억제하기 위하여 양방향 인버터(110)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(30)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함할 수 있다. The bidirectional inverter 110 is a kind of power converter and the bidirectional inverter 110 converts the DC link voltage Vlink output from the power generation system 20 or the battery 170 into the AC voltage of the system 30 and outputs the AC voltage . The bidirectional inverter 110 rectifies the AC voltage of the system 30 to convert the AC voltage of the system 30 into a DC link voltage Vlink and outputs the rectified AC voltage to the battery 170 in order to store the power of the system 30 in the battery 170. The bidirectional inverter 110 may include a filter for removing high frequency from the AC voltage output to the system 30. The bidirectional inverter 110 may include a filter for removing the high frequency from the AC voltage output from the system 30, And a phase locked loop (PLL) circuit for synchronizing the phases of the AC voltages of the first and second transistors 30 and 30.

배터리(170)는 발전 시스템(20)에서 생산된 전력 또는 계통(30)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(40) 또는 계통(30)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리(170)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다. 이러한 배터리(170)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들어 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다. 배터리(170)는 에너지 저장 시스템(10)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 그 개수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 부하(40)의 소비 전력이 큰 경우에는 복수의 배터리(170)를 구비할 수 있으며, 부하(40)의 소비 전력이 작은 경우에는 하나의 배터리(170)만을 구비할 수 있다. The battery 170 supplies power stored in the load 40 or the system 30 and supplies power stored in the power generation system 20 or the system 30. The battery 170 may include at least one battery cell, and each battery cell may include a plurality of bare cells. The battery 170 may be a battery cell of various types and may be a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel metal hydride battery (NiMH), a lithium- a lithium ion battery, a lithium polymer battery, and the like. The number of batteries 170 may be determined according to the power capacity required in the energy storage system 10, design conditions, and the like. For example, when the power consumption of the load 40 is large, a plurality of batteries 170 may be provided. When the power consumption of the load 40 is small, only one battery 170 may be provided.

BMS(180)는 배터리(170)에 연결되며, 통합 제어부(150)의 제어에 따라 배터리(170)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. BMS(180)는 배터리(170)를 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(180)는 배터리(170)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링하고, 관련 정보를 통합 제어부(150)에 전송할 수 있다. The BMS 180 is connected to the battery 170 and controls the charging and discharging operations of the battery 170 under the control of the integrated controller 150. The BMS 180 can perform an overcharge protection function, an over-discharge protection function, an over-current protection function, an over-voltage protection function, an over-temperature protection function, and a cell balancing function in order to protect the battery 170. To this end, the BMS 180 may monitor the voltage, current, temperature, remaining power, life span, charging status, etc. of the battery 170 and transmit the related information to the integrated control unit 150.

양방향 컨버터(160)는 배터리(170)로부터 출력된 전력의 전압을 양방향 인버터(110)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 링크 전압(Vlink)으로 DC-DC 변환한다. 또한 양방향 컨버터(160)는 제1 노드(N1)를 통해서 유입되는 충전전력을 배터리(170)에서 요구하는 전압 레벨로 DC-DC 변환한다. 여기서, 충전 전력은 발전 시스템(20)에서 생산된 전력 또는 계통(30)으로부터 양방향 인버터(110)를 통하여 공급되는 전력을 말한다.The bidirectional converter 160 DC-DC converts the voltage of the power output from the battery 170 to a voltage level required by the bidirectional inverter 110, that is, a DC link voltage Vlink. The bidirectional converter 160 converts the charging power flowing through the first node N1 to a voltage level required by the battery 170 by DC-DC conversion. Here, the charging power refers to electric power generated in the power generation system 20 or electric power supplied from the system 30 through the bidirectional inverter 110.

제1 스위치(130) 및 제2 스위치(140)는 양방향 인버터(110)와 계통(30) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어부(150)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(20)과 계통(30) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1 스위치(130)와 제2 스위치(140)는 발전 시스템(20), 계통(30), 및 배터리(170)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다.The first switch 130 and the second switch 140 are connected in series between the bidirectional inverter 110 and the system 30 and perform an on / off operation under the control of the integrated controller 150, 20) and the system (30). The first switch 130 and the second switch 140 can be turned on / off depending on the states of the power generation system 20, the system 30, and the battery 170.

만약, 부하(40)에서 요구되는 전력량이 큰 경우, 제1 스위치(130) 및 제2 스위치(140)를 모두 on 상태로 하여 발전 시스템(20), 계통(30)의 전력이 모두 사용될 수 있도록 한다. 발전 시스템(20) 및 계통(30)으로부터의 전력만으로는 부하(40)에서 요구하는 전력량을 충족시키지 못하는 경우에는 배터리(170)에 저장된 전력이 공급될 수도 있다. 반면에, 계통(30)에서 정전이 발생한 경우, 제2 스위치(140)를 off 상태로 하고 제1 스위치(130)를 on 상태로 한다. 이로 인하여 발전 시스템(20) 또는 배터리(170)로부터의 전력을 부하(40)에 공급할 수 있으며, 부하(40)로 공급되는 전력이 계통(30) 측으로 흘러들어 가도록 할 수 있다. If the amount of power required by the load 40 is large, the first switch 130 and the second switch 140 are both turned on, so that the electric power of the power generation system 20 and the system 30 can be all used. do. The power stored in the battery 170 may be supplied if the power from the power generation system 20 and the system 30 can not satisfy the amount of power required by the load 40. [ On the other hand, when a power failure occurs in the system 30, the second switch 140 is turned off and the first switch 130 is turned on. As a result, power from the power generation system 20 or the battery 170 can be supplied to the load 40, and power supplied to the load 40 can flow to the system 30 side.

주파수 판별부(120)는 양방향 인버터(110)와 제1 스위치(120) 사이에 직렬로 연결되어 위치하며, 발전 시스템(20) 또는 배터리(170)로부터 출력된 직류 링크 전압(Vlink)이 교류전압을 변환될 시, 교류 전압의 주파수 성분을 분석한다. The frequency discrimination unit 120 is connected in series between the bidirectional inverter 110 and the first switch 120. The DC voltage Vlink outputted from the power generation system 20 or the battery 170 is converted into an AC voltage The frequency component of the AC voltage is analyzed.

통합 제어부(150)는 발전 시스템(20), 계통(30), 배터리(170), 및 부하(40)의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환부(100), 양방향 인버터(110), BMS(180), 양방향 컨버터(160), 제1 스위치(130) 및 제2 스위치(140)를 제어한다. The integrated control unit 150 monitors the state of the power generation system 20, the system 30, the battery 170 and the load 40 and monitors the state of the power conversion unit 100, the bidirectional inverter 110, Controls the BMS 180, the bidirectional converter 160, the first switch 130, and the second switch 140.

에너지 저장 시스템(10)의 통합 제어부(150)가 부하(40)의 소비전력인 부하량을 측정하여, 측정된 전압 및 전류에 따라 동작모드를 결정할 수 있다. 그러나, 부하량의 측정은 빠른 시간 내에 수행될 수 없고 에너지 저장 시스템이 부하량의 변동에 즉각적으로 대처할 수 없다. 실시예에서는 통합제어부(150)가 주파수 판별부(120)에서 측정된 교류 전력의 주파수에 따라서 에너지 저장 시스템(10)의 동작 모드를 제어할 수 있다. The integrated control unit 150 of the energy storage system 10 can measure the load that is the power consumption of the load 40 and determine the operation mode according to the measured voltage and current. However, the measurement of the load can not be performed in a short time and the energy storage system can not cope with the fluctuation of the load immediately. The integrated controller 150 may control the operation mode of the energy storage system 10 according to the frequency of the AC power measured by the frequency determiner 120. [

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling an energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3을 참조하면, 부하(40)에는 계통(30)으로부터의 전력이 공급된다. 또한, 부하(40)의 소비전력이 큰 경우, 에너지 저장 시스템(10)은 발전 시스템(20) 및 배터리(40)의 전력을 부하(40)에 공급한다. 발전 시스템(20) 및 배터리(170)로부터의 전력의 출력 전압을 직류 링크 전압(Vlink)으로 변환하여 양방향 인버터(110)에 인가한다(S10).Referring to Figs. 2 and 3, the load 40 is supplied with power from the system 30. Fig. In addition, when the power consumption of the load 40 is large, the energy storage system 10 supplies the power of the power generation system 20 and the battery 40 to the load 40. [ The output voltage of the power from the power generation system 20 and the battery 170 is converted into a DC link voltage Vlink and applied to the bidirectional inverter 110 (S10).

이어서, 직류 링크 전압(Vlink)의 전압값을 갖는 직류 전력은 부하(40)에 공급하기 위하여 교류 전력으로 변환된다. 이때, 직류 링크 전압(Vlink)은 계통(30)의 교류 전압으로 변환된다(S20). 양방향 인버터(110)에 의하여 변환된 교류 전압은 계통(30)이나 부하(40)에 공급된다(S30).Subsequently, the DC power having the voltage value of the DC link voltage (Vlink) is converted into the AC power for supplying to the load (40). At this time, the DC link voltage Vlink is converted into the AC voltage of the system 30 (S20). The AC voltage converted by the bidirectional inverter 110 is supplied to the system 30 or the load 40 (S30).

이어서, 부하에 공급되는 변환된 교류전압의 주파수를 판별하는 과정을 수행한다(S40, S50). 실시예는 상기 교류 전압의 주파수를 기설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 발전 시스템 또는 배터리에서 출력되는 전력량을 제어하는 단계를 수행할 수 있다.Next, a process of determining the frequency of the converted AC voltage supplied to the load is performed (S40, S50). The embodiment may perform the step of comparing the frequency of the AC voltage with a preset reference value and controlling the amount of power output from the power generation system or the battery according to the result.

예를 들어 기준값을 60㎐으로 설정한 경우, 판별된 교류 전압의 주파수가 60㎐을 나타내면, 통합 제어부(150)는 부하 또는 계통으로 흘러들어가는 전력이 정상인 것으로 판단하고, 정상 동작 모드를 수행한다(S60). 정상 동작 모드는 부하(40)에 전력이 안정적으로 공급되고 있는 상태이며, 통합 제어부(150)는 정상 동작 모드에서 현재의 상태가 유지되도록 각 요소를 제어한다.For example, when the reference value is set to 60 Hz and the frequency of the identified AC voltage is 60 Hz, the integrated controller 150 determines that the power flowing into the load or the system is normal and performs the normal operation mode ( S60). In the normal operation mode, power is stably supplied to the load 40, and the integrated controller 150 controls each element so that the current state is maintained in the normal operation mode.

예를 들어, 계통(30)에 정전이 발생한 경우, 제1 스위치(130)는 on 상태이며, 제2 스위치(140)는 off 상태이다. 그리고 발전 시스템(20) 및 배터리(170)의 전력만으로 부하(40)에 전력을 공급한다. 이러한 경우에는 통합 제어부(150)는 정상 동작 모드로서 전력 변환부(100) 및 양방향 컨버터(160)의 동작이 동일조건으로 유지되도록 제어한다. For example, when a power failure occurs in the system 30, the first switch 130 is turned on and the second switch 140 is turned off. And supplies power to the load 40 only by the power of the power generation system 20 and the battery 170. [ In this case, the integrated controller 150 controls the operations of the power converter 100 and the bidirectional converter 160 to be maintained under the same condition as a normal operation mode.

판별된 교류 전압의 주파수가 기준값인 60㎐보다 작게 측정된 경우(S70)에는 과부하 동작 모드를 수행한다(S80). 과부하 동작 모드는 부하(40)에 공급되는 전력이 부족한 상태에 적용될 수 있다. 따라서, 통합 제어부(150)는 부하(40)에 공급되는 전력이 증가되도록 에너지 저장 시스템(10)을 제어하며, 전력 변환부(100) 및 양방향 컨버터(160)가 각각 발전 시스템(20)과 배터리(170)로부터 출력하는 전력량을 증가시키도록 한다.If the frequency of the identified AC voltage is measured to be smaller than the reference value of 60 Hz (S70), the overload operation mode is performed (S80). The overload operation mode can be applied to a state in which the power supplied to the load 40 is insufficient. The integrated controller 150 controls the energy storage system 10 such that the power supplied to the load 40 is increased and the power converter 100 and the bidirectional converter 160 are connected to the power generation system 20, The amount of power output from the battery 170 is increased.

판별된 교류 전압의 주파수가 기준값인 60㎐보다 크게 측정된 경우에는 저부하 동작 모드를 수행한다(S90). 저부하 동작 모드는 부하(40)에 과잉 전력이 공급되는 상태에 적용될 수 있다. 따라서, 통합 제어부(150)는 부하(40)에 공급되는 전력이 감소되도록 전력 저장 시스템(10)을 제어할 수 있다. 즉, 전력 변환부(100) 및 양방향 컨버터(160)가 각각 발전 시스템(20)과 배터리(170)로부터 출력하는 전력량을 감소시키도록 한다.When the frequency of the identified AC voltage is measured to be larger than the reference value of 60 Hz, the low load operation mode is performed (S90). The low load operation mode can be applied to a state in which excessive power is supplied to the load (40). Accordingly, the integrated control unit 150 can control the power storage system 10 so that the power supplied to the load 40 is reduced. That is, the power conversion unit 100 and the bidirectional converter 160 reduce the amount of power output from the power generation system 20 and the battery 170, respectively.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 에너지 저장 시스템(10)에서는 양방향 인버터(110)에서 전달되는 교류 전력의 주파수를 판별하여 전력 저장 시스템(10)의 동작 모드를 결정하므로, 통합 제어부가 각 구성 요소를 제어하여 부하의 변화량에 대해 더 신속하게 대처할 수 있다. As described above, the energy storage system 10 according to the present invention determines the operation mode of the power storage system 10 by determining the frequency of the AC power transmitted from the bidirectional inverter 110, It is possible to cope with the change amount of the load more quickly.

상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The embodiments described above are not limited to the configurations and methods described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or a part of the embodiments so that various modifications can be made.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (6)

부하 또는 계통으로 전력을 공급하는 발전 시스템과, 상기 발전 시스템과 연계하여 상기 부하 또는 상기 계통으로 전력을 공급하거나 충전하는 배터리를 제어하는 방법으로서,
전력 변환부가 상기 발전 시스템으로부터 제공되는 전력을 직류 전압으로 변환하는 단계;
상기의 변환된 직류 전압과, 배터리의 출력을 변환하는 양방향 컨버터로부터 출력된 직류 전압을 양방향 인버터가 상기 계통 및/또는 상기 부하로 공급하기 위해 교류 전압으로 변환하는 단계;
상기 양방향 인버터와 상기 계통 사이에 배치된 제2 스위치의 온오프 여부를 판단하는 단계:
상기 교류 전압의 주파수를 확인하는 단계; 및
상기 교류 전압의 주파수를 기설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 발전 시스템 및/또는 배터리에서 출력되는 전력량을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 전력량을 제어하는 단계는,
상기 교류 전압의 주파수와 기 설정된 주파수를 비교하여, 상기 전력변환부를 통해 상기 발전시스템으로부터 출력되는 전력량을 제어하고, 상기 양방향 컨버터를 통해 상기 배터리로부터 출력되는 전력량을 제어하여 상기 계통 및/또는 상기 부하로 전력을 공급하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
A method of controlling a battery that supplies or charges power to a load or a system in conjunction with the power generation system, the method comprising:
Converting the power provided from the power generation system to a direct current voltage;
Converting the converted DC voltage and the DC voltage output from the bidirectional converter that converts the output of the battery into an AC voltage to supply the system and / or the load to the bidirectional inverter;
Determining whether the second switch disposed between the bidirectional inverter and the system is turned on or off;
Confirming the frequency of the AC voltage; And
Comparing the frequency of the AC voltage with a predetermined reference value and controlling an amount of power output from the power generation system and / or the battery according to a result of the comparison,
The step of controlling the amount of power comprises:
A control unit for controlling an amount of power output from the power generation system through the power conversion unit and controlling an amount of power output from the battery through the bidirectional converter to compare the frequency of the AC voltage and the predetermined frequency, Wherein the energy storage system comprises:
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값과 동일한 경우에는, 상기 발전 시스템 또는 배터리로부터 상기 부하로 전달되고 있는 전력량을 유지하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the control unit maintains the amount of electric power being transferred from the power generation system or the battery to the load when the frequency of the AC voltage is equal to the reference value. 제 1 항에 있어서,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값 보다 작은 경우에는, 상기 양방향 컨버터가 상기 배터리로부터 출력되는 전력량을 증가시키고, 상기 전력변환부가 상기 발전 시스템으로부터 출력되는 전력량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the bidirectional converter increases the amount of power output from the battery and increases the amount of power output from the power generation system when the frequency of the AC voltage is less than the reference value. Way. 제 1 항에 있어서,
상기 교류 전압의 주파수가 상기 기준값 보다 큰 경우에는, 상기 양방향 컨버터가 상기 배터리로부터 출력되는 전력량을 감소시키고, 상기 전력변환부가 상기 발전시스템으로부터 출력되는 전력량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the bidirectional converter reduces the amount of power output from the battery when the frequency of the AC voltage is greater than the reference value and reduces the amount of power output from the power generation system by the power conversion unit. Way. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준값은 60㎐인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the reference value is 60 Hz.
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