KR101704252B1 - Apparatus and method for operating stand-alone microgrid - Google Patents

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KR101704252B1
KR101704252B1 KR1020150124783A KR20150124783A KR101704252B1 KR 101704252 B1 KR101704252 B1 KR 101704252B1 KR 1020150124783 A KR1020150124783 A KR 1020150124783A KR 20150124783 A KR20150124783 A KR 20150124783A KR 101704252 B1 KR101704252 B1 KR 101704252B1
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KR1020150124783A
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박중성
송일근
이학주
채우규
정원욱
원종남
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한국전력공사
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1415Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
    • H02J2003/003

Abstract

The present invention relates to an operation apparatus and an operation method for a small-sized independent-type microgrid system which is separated from a power system and is operated. The independent-type microgrid operation apparatus comprises: a data acquisition unit which collects measurement information and weather information with respect to power generators, an energy storage unit, and a load which are included in an independent-type microgrid system; a prediction unit which calculates a predicted power generation amount and a predicted load amount for a second period of renewable power generation facilities among the power generators for a next first period based on the measurement information and the weather information; a control amount calculation unit which outputs control parameters for the power generators, the energy storage unit, and the load for the second period based on the predicted power generation amount and the predicted load amount for the second period; and a control unit which controls the power generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters. An internal combustion power generator among the power generators, and the energy storage unit are connected in parallel to a distribution line connected to the load.

Description

독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING STAND-ALONE MICROGRID}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING STAND-ALONE MICROGRID [0002]

본 발명은 독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 전력 계통과 분리되어 운영되는 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 운영 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for operating a stand-alone microgrid, and more particularly to an apparatus and method for operating a small stand-alone microgrid system that operates separately from a power grid.

전 세계적으로 자국 내 전력계통이 연계되지 않은 도서지역이나 고립지역은 대부분 소규모 내연발전을 이용하여 전기를 공급하고 있다. 이러한 지역은 대부분 연료를 운송하는 비용이 높아 전력계통이 연계된 지역보다 동일한 전기 사용량에 있어 높은 비용을 감당할 수밖에 없는 실정이다.Most of the islands and isolated areas in the world, where the domestic power system is not linked, supply electricity using small scale internal combustion power generation. Most of these areas have high costs of transporting fuel, so they can not afford to pay for the same amount of electricity as the area where the power system is connected.

현재는 이러한 지역에 연료 운송비용이 없고, 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지원인 신재생 에너지가 많이 보급되고 있는 상황이다. 하지만 신재생 에너지의 경우 기후환경에 의해 발전 출력이 변동되어 제어할 수 없는 전원이기 때문에, 수용가의 전기 사용량 변동을 만족시키기 위해서는 반드시 배터리와 같은 에너지 저장장치와 내연 발전기가 필요하다.  Currently, there is no fuel transportation cost in these areas, and new and renewable energy, which is environment friendly energy that does not emit greenhouse gas, is spreading. However, in the case of new and renewable energy, since the power generation output is fluctuated due to the climate environment, the energy storage device such as a battery and the internal combustion electric power generator are necessarily required to satisfy the fluctuation of electricity consumption of the customer.

이러한 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템은 기본적으로 신재생 에너지원이 발전한 전기를 배터리에 전량 저장하며, 수용가는 배터리로부터 전기를 공급 받는 구조이다. 또한, 이러한 독립형 마이크로그리드 시스템은 신재생 에너지원의 발전량과 배터리의 충전량 모두가 부족한 경우, 내연 발전기를 기동시킴으로써 배터리를 충전하는 시스템 형태를 띠고 있다.Such a small stand-alone micro grid system basically stores all the electricity generated by the renewable energy source into the battery, and the customer receives electricity from the battery. In addition, such a stand-alone micro grid system has a system of charging the battery by starting the internal combustion engine generator when both the power generation amount of the renewable energy source and the battery charging amount is insufficient.

상기 시스템에서 가장 문제가 되고 있는 부분은 배터리의 잦은 충전 및 방전에 의해 배터리의 수명이 단축되는 부분이다. 또한, 이러한 배터리는 비교적 고가의 가격으로 형성되어, 교체비용 또한 높은 문제가 존재한다. 다만, 상술한 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템은 신재생 에너지원의 출력이 나오는 데로 충전을 하고 필요할 때마다 전기를 사용하는 구조이다 보니 배터리의 잦은 충전 및 방전으로 배터리의 수명이 급히 줄어드는 실정이다. The most problematic part of the system is that the life of the battery is shortened by frequent charging and discharging of the battery. Moreover, such a battery is formed at a relatively high price, and there is a problem of high replacement cost. However, the small stand-alone microgrid system described above is charged with the output of a new and renewable energy source and uses electricity whenever necessary. As a result, the battery life is rapidly reduced due to frequent charging and discharging of the battery.

따라서, 이러한 소규모의 마이크로그리드 시스템에도 자동으로 배터리의 수명을 고려한 운전이 가능하도록 해주는 운영 장치가 필요하다. 다만, 현재 세계 여러 나라에서 스마트그리드와 마이크로그리드의 기술을 통해 이루어지는 운영 시스템의 경우, 대부분 다양한 제어를 수행할 수 있도록 자원들을 제어하는 기술이고, 이는 도서 지역이나 고립 지역에 적용하기에는 그 규모가 크고 운영 방법이 상이하여, 적용하기가 불가능한 문제점이 존재한다.Therefore, there is a need for an operating device that allows such a small microgrid system to automatically operate in consideration of battery life. However, in the present world, the operating system that is implemented through the technology of Smart Grid and Micro Grid in most countries is a technology for controlling resources to perform various control, and this is a large scale for applying to a book area or an isolated area There is a problem in that it can not be applied because of different operating methods.

한국공개특허 제2002-0080614호(명칭: 복합발전전원의 공급장치 및 방법)Korean Patent Publication No. 2002-0080614 (Title: Apparatus and Method for Supplying Combined Generating Power Supply)

본 발명은 독립형 마이크로그리드 시스템의 필수 요소인 에너지 저장 장치 즉, 배터리의 적정 충전 및 방전 운전을 수행할 수 있는 소규모 독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for operating a small scale independent microgrid capable of performing an appropriate charging and discharging operation of an energy storage device, that is, an essential element of a stand-alone microgrid system.

또한, 본 발명은 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 특수한 상황을 고려하여, 배터리의 용량을 고려한 최적 운영이 이루어지도록 에너지 저장 장치와 비상 발전기만을 제어함으로써 제어 포인트를 최소화시키고, 이에 따라 시스템 규모를 줄일 수 있는 소규모 독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention minimizes the number of control points by controlling only the energy storage device and the emergency generator to optimize operation considering the capacity of the battery in consideration of the special situation of the independent microgrid system, And to provide a small stand-alone microgrid operating apparatus and method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력 계통과 분리되어 운영되는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 운영 장치는 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 데이터 취득부; 측정 정보와 기상 정보를 근거로 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 예측부; 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 제 2 기간별로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어 파라미터를 산출하는 제어량 산출부; 및 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 발전기들 중 내연 발전기와 에너지 저장부는 부하에 연결된 배전 선로에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, an operating apparatus for a stand-alone micro grid system operated separately from a power system of the present invention includes measurement information and weather information on generators, an energy storage unit, and a load included in a stand- A data acquisition unit for collecting data; A predictor for calculating a predicted generation amount and a predicted load of a new renewable generation facility among the generators for a first period based on the measurement information and the weather information; A control amount calculation unit for calculating control parameters for the generators, the energy storage unit, and the load for each second period based on the predicted generation amount and the predicted load amount for each second period; And a control unit for controlling the generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters, and the internal combustion generator and the energy storage unit of the generators are connected in parallel to the distribution line connected to the load.

또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 장치는 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교함으로써, 에너지 저장부에 대한 상태를 판단하는 저장부 상태 판단부를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the independent microgrid operating apparatus of the present invention may further include a storage state determiner for determining a state of the energy storage unit by comparing a remaining charge amount stored in the energy storage unit with a predetermined normal charge range .

또한, 제어부는 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위를 초과할 경우, 내연 발전기에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 충전 잔량이 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어할 수 있다.In addition, when the charge remaining amount exceeds the normal charge range, the control unit stops operation of the internal combustion engine, drives a controllable load including a water supply pump and an unused dump load, It is possible to control the remaining charge amount to fall within the normal charge range.

또한, 제어부는 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인 경우, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어할 수 있다.Further, when the charge remaining amount is less than the normal charge range, the control unit activates at least one facility of the renewable power generation facilities, and stops the operation of the controllable load including the water supply pump and the unused dump load, It can be controlled so as to fall within the charging range.

또한, 제어량 산출부는 제 2 기간별로 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소가 되도록 상기 제어 파라미터를 산출할 수 있다.The control amount calculating unit may calculate the control parameter such that the sum of the fuel cost and the starting cost of the internal combustion engine is minimized for each second period.

또한, 내연 발전기의 연료 비용은 내연 발전기의 최소 부하에 대한 발전 비용, 내연 발전기의 작동 상태, 최소 부하 이상의 각 발전 구간에서의 한계 비용 및 출력값을 근거로 산출될 수 있다.In addition, the fuel cost of the internal combustion engine can be calculated based on the power generation cost for the minimum load of the internal combustion engine, the operating state of the internal combustion engine generator, the marginal cost in each power generation section longer than the minimum load, and the output value.

또한, 제어량 산출부는 내연 발전기에 대해 현재 주기에서의 출력값에서 이전 주기에서의 출력값을 뺀 값이 내연 발전기의 출력 증발율 이하이고, 이전 주기에서의 출력값에서 현재 주기에서의 출력값을 뺀 값이 내연 발전기의 출력 감발율 이하가 되도록 제어 파라미터를 산출할 수 있다.The control amount calculating unit calculates a control amount of the internal combustion engine by subtracting the output value in the current cycle from the output value in the current cycle and equal to or less than the output evaporation rate of the internal combustion engine, The control parameter can be calculated so as to be equal to or less than the output deceleration rate.

또한, 본 발명의 마이크로그리드 운영 장치는 데이터 취득부를 통해 수행되는 측정 정보와 기상 정보의 수집과, 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량의 산출은 기설정된 주기마다 반복 수행되고, 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 검증부를 더 포함할 수 있다.In addition, the micro-grid operating apparatus of the present invention collects measurement information and meteorological information performed through the data acquisition unit, and calculates the predicted power generation amount and the predicted load amount for each second period, And a verifying unit for verifying the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period by comparing the predicted load with the measurement information collected in the current period.

또한, 제어부는 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 상기 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내인 경우에만, 상기 제어 파라미터를 이용하여 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행할 수 있다.
Also, the control unit may control the generator, the energy storage unit, and the energy storage unit using the control parameter only when the difference between the predicted power generation amount and the predicted load amount calculated in the previous period and the measured power generation amount and the measured load included in the measurement information is within a predetermined threshold error range. And control of the load.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력 계통과 분리되어 운영되는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 운영 방법은 데이터 취득부에 의해, 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 단계; 예측부에 의해, 측정 정보와 기상 정보를 근거로 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계; 제어량 산출부에 의해, 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 상기 제 2 기간별로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및 제어부에 의해, 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 발전기들 중 내연 발전기 및 에너지 저장부는 부하에 연결된 배전 선로에 병렬로 연결될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a stand-alone micro grid system operating independently of a power grid of the present invention, Collecting measurement information and weather information; Calculating a predicted generation amount and a predicted load of the renewable generation facility among the generators for a second period based on the measurement information and the weather information by the prediction unit; Calculating a control parameter for the generators, the energy storage unit, and the load for the second period based on the predicted power generation amount and the predicted load amount for the second period by the control amount calculating unit; And performing control on the generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters by the control unit, and the internal combustion generator and the energy storage unit of the generators may be connected in parallel to the distribution line connected to the load.

또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 방법은 저장부 상태 판단부에 의해, 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교함으로써, 에너지 저장부에 대한 상태를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the independent microgrid operating method of the present invention further includes a step of determining a state of the energy storing unit by comparing the remaining charged amount stored in the energy storing unit with a preset normal charging range by the storing unit state determining unit can do.

또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 방법은 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과할 경우, 제어부에 의해, 내연 발전기에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 충전 잔량이 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the independent microgrid operating method of the present invention is characterized in that when the remaining charge amount exceeds the normal charge range, the control unit stops the operation to the internal combustion electric generator, and the controllable unit including the water supply pump and the unused dump load And controlling the charge remaining amount to fall within the normal charge range by causing the load to be driven and stopping at least one of the renewable generation facilities.

또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 방법은 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 미만인 경우, 제어부에 의해, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 충전 잔량이 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the independent microgrid operating method of the present invention is characterized in that when the remaining charge amount is less than the normal charge range, the control unit activates at least one facility of the renewable power generation facilities, and performs control including a water supply pump and an unused dump load And stopping the operation of the possible load so that the remaining charged amount falls within the normal charging range.

또한, 제어 파라미터를 산출하는 단계는 제 2 기간별로 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소가 되도록 이루어질 수 있다.In addition, the step of calculating the control parameter may be performed so that the sum of the fuel cost and the starting cost of the internal combustion engine becomes minimum for the second period.

또한, 내연 발전기의 연료 비용은 내연 발전기의 최소 부하에 대한 발전 비용, 상기 내연 발전기의 작동 상태, 최소 부하 이상의 각 발전 구간에서의 한계 비용 및 출력을 근거로 산출될 수 있다.Further, the fuel cost of the internal combustion engine may be calculated based on the power generation cost for the minimum load of the internal combustion engine, the operating state of the internal combustion engine, the marginal cost in each power generation section over the minimum load, and the output.

또한, 제어 파라미터를 산출하는 단계는 내연 발전기에 대해 현재 주기에서의 출력값에서 이전 주기에서의 출력값을 뺀 값이 내연 발전기의 출력 증발율 이하이고, 이전 주기에서의 출력값에서 현재 주기에서의 출력값을 뺀 값이 내연 발전기의 출력 감발율 이하가 되도록 이루어질 수 있다.The step of calculating the control parameter may further include calculating a control parameter based on a value obtained by subtracting the output value in the previous cycle from the output value in the current cycle for the internal combustion engine and a value obtained by subtracting the output value in the current cycle from the output value in the previous cycle Is less than or equal to the output decay rate of the internal combustion engine generator.

또한, 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 단계 및 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계는 기설정된 주기마다 반복 수행되고, 본 발명의 마이크로그리드 운영 방법은 검증부에 의해, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of collecting the measurement information and the meteorological information, and the step of calculating the predicted generation amount and the predicted load amount for the second period are repeatedly performed every predetermined period, and the microgrid operating method of the present invention, And comparing the predicted power generation amount and the predicted load amount with the measured information collected in the current period to thereby perform verification of the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period.

또한, 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 단계는, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내인 경우에만 이루어질 수 있다.The step of performing control on the generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters may include the steps of: calculating a difference between the predicted generation amount and the predicted load calculated in the previous cycle and the measured generation amount and the measured load included in the measurement information, It can only be done within the error range.

본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법에 따르면, 기존의 소규모 내연발전이 주가 되는 에너지시스템이 아닌, 소규모 신재생발전원이 주가 되는 시스템에 적합하도록 설계되었고, 소규모의 독립된 신재생에너지 단지에서 출력되는 신재생에너지 발전량과 부하량을 예측하여 배터리의 충전 및 방전, 그리고 내연 발전기 출력과 제어 가능한 부하량을 계획하여 전체적인 부하를 평준화(Load Leveling and Peak Shift) 함으로서 배터리의 SOC를 최적으로 관리할 수 있으며, 결과적으로 시스템 구성 중 가장 고 비용 기기인 에너지 저장부(배터리)의 교체 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.According to the independent microgrid operating apparatus and method of the present invention, the existing small-scale internal combustion power generation system is designed not to be the main energy system but to be suitable for a system in which a small-scale new-generation power generation source is dominant. (SOC) of the battery can be managed by predicting the amount of new and renewable energy generation and load, charging and discharging the battery, and setting the output of the internal combustion engine generator and the controllable load amount so as to perform load leveling and peak shift. As a result, it is possible to drastically reduce the replacement cost of the energy storage unit (battery), which is the most expensive equipment in the system configuration.

또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 장치 및 방법에 따르면, 기존의 복잡한 운영시스템(EMS)을 사용하지 않고 소규모에 적합한 필수 운영 모듈만을 탑재하여 운영 장치의 규모를 획기적으로 줄였으며, 소규모 신재생에너지 기반의 에너지 시스템에 적합한 효과가 있다.In addition, according to the independent micro grid operating apparatus and method of the present invention, only the essential operating modules suitable for a small scale are mounted without using the existing complex operating system (EMS), thereby dramatically reducing the size of the operating apparatus, Based energy system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 운영 장치에 대한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량이 기설정된 정상 충전 범위를 초과하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 운영 장치를 통한 제어 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량이 기설정된 정상 충전 범위 미만인 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 운영 장치를 통한 제어 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량을 증가시키는 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량을 감소시키는 제어 방법에 대한 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram of a stand-alone micro grid operating system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a standalone microgrid operating system in accordance with an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are graphs for explaining control results of the independent microgrid operating apparatus according to an embodiment of the present invention when the remaining charge amount stored in the energy storage unit exceeds a predetermined normal charging range.
FIGS. 4A and 4B are graphs for explaining control results of a stand-alone microgrid operating apparatus according to an embodiment of the present invention when the charge remaining amount stored in the energy storage unit is less than a predetermined normal charge range.
5 is a flowchart illustrating a method of operating a stand-alone micro grid according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a control method of increasing the charge remaining amount stored in the energy storage unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a control method of reducing the charge remaining amount stored in the energy storage unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 시스템(1000)에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a standalone microgrid operating system 1000 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 독립형 마이크로그리드 운영 시스템(1000)에 대한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 운영 시스템(1000)은 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템과, 이를 운영하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)를 포함하여 구성된다. 먼저, 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템을 살펴보자.1 is a conceptual diagram of a standalone microgrid operating system 1000 according to an embodiment of the present invention. 1, a stand-alone micro-operating system 1000 according to an embodiment of the present invention includes a small-scale stand-alone micro-grid system and a stand-alone micro-grid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention ). First, let's look at a small stand-alone microgrid system.

도 1에 도시된 것처럼, 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템은 내연 발전기(10), 에너지 저장 장치(20), 전력 변환기(30), 변압기(40), 부하(51, 52, 53) 및 신재생 에너지 발전 설비(61, 62)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템은 배전 선로(dl)로의 효율적인 전력 공급을 위해 내연 발전기(10)와 에너지 저장 장치(20)를 병렬로 구성한 것을 특징으로 한다. 1, a small stand-alone microgrid system includes an internal combustion generator 10, an energy storage device 20, a power converter 30, a transformer 40, loads 51, 52 and 53, And may include facilities (61, 62). 1, a small scale independent micro grid system according to an embodiment of the present invention includes an internal combustion engine 10 and an energy storage device 20 in parallel for efficient power supply to a distribution line dl .

내연 발전기(10)는 디젤을 연료로 하여 발전을 수행하는 기능을 한다. 이렇게 내연 발전기(10)를 통해 생성된 전력은 에너지 저장 장치(20)의 충전에 이용되거나, 또는 배전선로(dl)를 통해 부하(51, 52, 53)로 공급될 수 있다. The internal combustion engine generator 10 functions to perform power generation using diesel as fuel. Thus, the power generated by the internal combustion engine generator 10 can be used for charging the energy storage device 20, or can be supplied to the load 51, 52, 53 via the distribution line dl.

에너지 저장 장치(20)는 내연 발전기(10)로부터 발전된 전력을 저장하고, 필요 시, 부하(50)로 전력을 공급하는 기능을 한다. 여기서, 에너지 저장 장치(20)는 배터리 등으로 구성될 수 있다. 즉, 부하(51, 52, 53)에 공급되는 전력은 내연 발전기(10) 및 에너지 저장 장치(20)로부터 배전 선로(dl)를 따라, 변압기(40)를 거쳐 공급이 이루어진다.The energy storage device 20 functions to store the electric power generated from the internal combustion engine generator 10 and supply electric power to the load 50 when necessary. Here, the energy storage device 20 may be constituted by a battery or the like. That is, the power supplied to the loads 51, 52, and 53 is supplied from the internal combustion engine 10 and the energy storage device 20 along the power distribution line dl via the transformer 40.

또한, 신재생 에너지 발전 설비(61, 62)는 신재생 에너지 예를 들어, 풍력 및 태양광을 이용하여 발전하는 기능을 한다. 여기서, 신재생 에너지의 경우, 기상 조건에 따라 발전량의 변화폭이 크므로, 신재생 에너지의 운영을 위해서는 이러한 기상 조건을 고려하는 것이 중요하다.The renewable energy generation facilities 61 and 62 function to generate electricity using renewable energy, for example, wind power and solar energy. Here, in the case of renewable energy, it is important to consider such weather conditions for the operation of new and renewable energy because the variation in the amount of generated electricity depends on the weather conditions.

이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 대한 설명이 이루어진다. 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)는 상술한 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템에 특화된 기능을 탑재한 것을 특징으로 한다. 즉, 종래의 마이크로그리드 운영 시스템의 경우, 여러 운전 어플리케이션-데이터베이스-SCADA의 계층 구조를 따르는 점에 기인하여, 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이러한 기능은 내연 발전기들의 유효 전력과 무효 전력을 제어하여 계통의 전압과 주파수를 유지시키는 제 1 기능, 서로 다른 비용함수를 가진 내연발전기들을 각 발전량에 따른 한계비용을 고려하여, 발전량을 재배분 해주는 제 2 기능, 다양한 계통 상황도를 표시하는 제 3 기능, 계통의 조류량을 계산하는 제 4 기능, 그리고 계통 고장 발생 시 선로와 변압기, 발전기 등의 구성기기들 중 어느 부분에서 고장이 발생했으며, 고장 유형이 무엇인지 분석하는 제 5 기능이 이에 해당한다.A description will now be given of a stand-alone microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As described above, the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized in that the microgrid operating system 100 includes a function specific to the small-scale independent microgrid system. That is, in the case of the conventional micro grid operating system, various functions can be performed due to the hierarchical structure of various operation application-database-SCADA. For example, such a function may include a first function of maintaining the voltage and frequency of the system by controlling the active power and the reactive power of the internal combustion electric power generators, and the first function of maintaining the voltage and frequency of the system by considering the marginal cost, The second function to redistribute, the third function to display various status of the system, the fourth function to calculate the amount of algae in the system, and the failure of any component of the line, transformer, And a fifth function for analyzing what type of failure is occurring.

다만, 제 1 기능 및 제 2 기능의 경우, 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템의 경우, 다양한 내연 발전기들이 존재하지 않기에 부적합하다. 그리고, 제 3 기능의 경우, 반드시 필요한 포인트만 보여주는 수준으로 줄일 필요가 있고, 제 4 기능의 경우, 소규모 발전 단지에서는 하나의 모선에 발전원들과 부하들이 함께 있는 것으로 봐도 무방하기에 과도한 기능이다. 마지막으로, 제 5 기능 역시, 소규모 마이크로그리드 시스템에서 반드시 필요한 기능은 아니다.However, in the case of the first function and the second function, in the case of a small scale stand-alone micro grid system, it is not suitable because there are no various internal combustion generators. In the case of the third function, it is necessary to reduce it to a level showing only the necessary points. In the case of the fourth function, in the case of the small-scale power generation complex, there is an excessive function . Finally, the fifth function is also not a necessary function in a small microgrid system.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)는 제어 포인트가 단순하고 연산이 가벼운 소규모 독립계통 운영을 하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 운영 장치(100)는 위에서 언급한 배터리의 잦은 충전 또는 방전에 의해 배터리의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 이하, 도 2를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 대한 설명이 이루어진다.Accordingly, the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is intended to perform a small independent system operation with a simple control point and a light operation. In addition, the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized in that the lifetime of the battery is prevented from being shortened by frequent charging or discharging of the battery. Hereinafter, with reference to FIG. 2, a description will be given of a standalone microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 대한 블록도이다. 상술한 바와 같이, 독립형 마이크로그리드 시스템의 경우, 전력계통과 분리된 독립된 계통이며, 기후 조건에 따라 출력이 랜덤하게 변동하는 태양광과 풍력과 같은 신재생 에너지원이 주 전원이다. 이에 따라, 배터리 즉, 에너지 저장부(20)의 역할이 매우 큰 비중을 가지고 있다. 배터리의 경우 매우 고가의 장비이며, 외기 온도나 습도 외에도 충전량 및 방전량 등의 사용 환경에 따라 수명에 큰 영향을 받는다. 외기 온도나 습도는 항온 항습 설비를 통해 일정하게 유지할 수 있지만, 배터리의 충전량 및 방전량을 제어하기는 어렵다.2 is a block diagram of a stand alone microgrid operating system 100 in accordance with an embodiment of the present invention. As described above, in the case of the stand-alone micro grid system, the main power source is a renewable energy source such as solar power and wind power in which the output varies randomly according to climatic conditions. Accordingly, the role of the battery, that is, the energy storage unit 20, is very important. The battery is very expensive equipment, and it is greatly influenced by the service life such as the amount of charge and the amount of discharge in addition to the outside temperature and humidity. The ambient temperature and humidity can be kept constant through the constant temperature and humidity facility, but it is difficult to control the charge and discharge amount of the battery.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)는 이러한 배터리를 주 제어 전원으로 운용하는 마이크로그리드 계통에서 부하량 및 신재생에너지 발전량 예측 데이터를 기반으로 배터리의 가용 에너지 용량을 고려하여 제어 가능한 내연 발전기(10) 및 부하 자원에 대한 기동정기 계획 및 경제 급전을 수행하여 배터리의 충방전 범위를 최적으로 제어하는 것을 그 목적으로 한다. 이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 통신부(110), 데이터 취득부(120), 예측부(130), 저장부 상태 판단부(140), 제어량 산출부(150), 검증부(160) 및 제어부(170)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 포함된 각 구성들은 본 발명의 설명을 위해 각각 구분된 것이고, 예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU) 또는 마이크로 프로세서 등과 같이 하나의 처리부를 통해 각 기능이 수행될 수 있다.Accordingly, the stand-alone micro grid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can calculate the available energy capacity of the battery based on the load amount and the renewable energy generation amount prediction data in the micro grid system operating the battery as the main control power source And to optimally control the charging / discharging range of the battery by performing start-up periodical planning and economical power supply to the internal combustion engine 10 which can be controlled in consideration of load resources. 2, the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a communication unit 110, a data acquisition unit 120, a prediction unit 130, A control unit 140, a control amount calculating unit 150, a verifying unit 160, and a control unit 170. Herein, each of the configurations included in the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is divided for the description of the present invention, and each of the configurations, for example, a central processing unit (CPU) Each function can be performed through one processing unit.

이하, 도 2를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 운영 장치(100)에 대한 설명이 이루어진다.Hereinafter, an independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, 통신부(110)는 외부 서버(70)와, 독립형 마이크로그리드 시스템과의 통신을 수행하는 기능을 한다. 여기서, 외부 서버(70)는 예를 들어, 기상 정보를 제공하는 기상청 서버 등이 포함될 수 있다. 상술한 바와 같이, 신재생 에너지의 경우 그 특성상 기상 정보가 중요하기에, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)는 예를 들어, 기상청 서버와 같은 외부 서버(70)와의 연동 과정을 수행할 수 있다.First, the communication unit 110 performs communication with the external server 70 and the independent micro-grid system. Here, the external server 70 may include, for example, a weather station server that provides weather information. As described above, in the case of renewable energy, meteorological information is important because of its characteristics. Therefore, the stand-alone micro grid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can be operated by an external server 70 such as a meteorological server An interlocking process can be performed.

데이터 취득부(120)는 통신부를 통해, 외부 서버(70)와 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 각 구성들로부터 정보를 수집할 수 있다. 구체적으로, 데이터 취득부(120)는 외부 서버(70), 내연 발전기(10), 에너지 저장부(20) 및 부하(50)로부터 정보를 수집할 수 있다. 여기서, 정보는 내연 발전기(10), 에너지 저장부(20) 및 부하(50)에 대한 측정 정보와, 외부 서버(70)로부터 수집된 기상 정보를 포함한다. 여기서, 측정 정보는 신재생 발전 설비(60)에 대해 측정된 실측 발전량, 부하(60)에 대해 측정된 제어 가능 부하량 및 제어 불가능 부하량 등이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어 가능 부하는 자동 전원 제어(ASC) 스케쥴링 가능한 펌프, 에어컨 부하 등이 이에 해당될 수 있다.The data acquisition unit 120 can collect information from the external servers 70 and the respective configurations included in the independent microgrid system through the communication unit. Specifically, the data acquisition unit 120 may collect information from the external server 70, the internal combustion engine 10, the energy storage unit 20, and the load 50. Here, the information includes measurement information on the internal combustion engine 10, the energy storage 20, and the load 50, and weather information collected from the external server 70. Here, the measurement information may include an actual generation amount measured for the renewable power generation facility 60, a controllable load amount measured for the load 60, and an uncontrollable load amount. For example, controllable loads may include automatic power control (ASC) schedulable pumps, air conditioning loads, and so on.

예측부(130)는 데이터 취득부(120)를 통해 취득된 측정 정보와 기상 정보를 근거로, 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비(60)의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 기능을 한다. 이를 위해, 예측부(130)는 신재생 발전 설비(60)의 발전량을 예측하는 발전량 예측 모듈(131)과, 부하(50)의 부하량을 예측하는 부하량 예측 모듈(132)을 포함할 수 있다.Based on the measurement information and the weather information acquired through the data acquiring unit 120, the predicting unit 130 predicts the second period-related estimated generation amount and the predicted load amount of the renewable generation facility 60 among the generators . The prediction unit 130 may include a power generation amount predicting module 131 for predicting a power generation amount of the new and renewable power generation facility 60 and a load amount prediction module 132 for predicting a load amount of the load 50. [

여기서 제 1 기간은 제 2 기간보다 길다. 예를 들어, 제 1 기간은 하루 또는 2일과 같은 일 단위, 그리고 제 2 기간은 1시간 또는 2시간과 같은 시간 단위일 수 있다. 일반적으로, 부하 패턴은 하루 단위로 유사하게 반복이 이루어진다. 이에 따라, 제 1 기간의 경우, 필요에 따라 24시간, 48시간과 같이, d일 * 24 시간과 같이 설정될 수 있다.Wherein the first period is longer than the second period. For example, the first period may be a day unit such as one day or two days, and the second period may be a time unit such as one hour or two hours. In general, the load pattern is similarly repeated every day. Accordingly, in the case of the first period, it can be set as d * 24 hours, such as 24 hours and 48 hours as necessary.

여기서, 발전량 예측 모듈(131)은 외부 서버(70)에서 수집된 기상 정보를 근거로, 기설정된 주기(예를 들어, 15분) 단위로 생성된 풍속 및 일사량 패턴을 이용하여, 풍력 발전량 및 태양광 발전량을 예측하는 기능을 한다. 다만, 상술한 외부 서버(70)의 여건에 따라 기상 예보를 활용할 수 없는 경우가 있기 때문에, 기상 예보 활용의 가치가 높고 낮음에 따라 예측 방법을 달리할 수 있도록 기상 예보와 기존 관측 데이터를 기반으로 한 패턴에 가중치를 반영하여 발전량을 예측하는 방식을 채택한다.Here, the generation amount estimation module 131 calculates the amount of wind power generation and the amount of solar radiation using the wind speed and radiation pattern generated in units of a predetermined period (for example, 15 minutes) based on the weather information collected by the external server 70 It functions to predict the amount of photovoltaic generation. However, since the weather forecast may not be utilized according to the conditions of the external server 70 described above, the weather forecast and the existing observation data are used so that the prediction method may be different depending on the value of the weather forecast utilization value is high or low. We adopt a method of estimating power generation amount by reflecting the weight on one pattern.

즉, 발전량 예측 모듈(131)은 외부 서버(70)로부터 수신된 기상 정보를 근거로 향후 제 2 기간 동안의 일사량을 추출하고, 계측된 일사량 정보를 근거로 최근 일사량 패턴을 도출하며, 기상 정보를 근거로 추출된 일사량 값과, 계측된 정보를 근거로 도출된 일사량 패턴을 근거로 태양광 발전량을 도출할 수 있다. 또한, 발전량 예측 모듈(131)은 외부 서버(70)로부터 수신된 기상 정보를 근거로 향후 제 2 기간 동안의 풍속을 추출하고, 계측된 일사량 정보를 근거로 최근 풍속 패턴을 도출하며, 기상 정보를 근거로 추출된 풍속과, 계측된 정보를 근거로 도출된 풍속 패턴을 근거로 풍속 발전량을 도출할 수 있다. That is, the power generation estimation module 131 extracts the solar radiation amount for the second period on the basis of the weather information received from the external server 70, derives the latest solar radiation pattern based on the measured radiation amount information, Solar power generation can be derived based on the extracted solar radiation value based on the measured information and the solar radiation pattern derived from the measured information. Also, the power generation amount predicting module 131 extracts the wind speed for the second period on the basis of the weather information received from the external server 70, derives the recent wind speed pattern based on the measured irradiation amount information, Based on the extracted wind velocity and the wind speed pattern derived from the measured information, the wind speed generation amount can be derived.

그리고, 부하량 예측 모듈(132)은 위에서 설명한 제어 가능 부하가 아닌, 제어 불가능 부하에 대해서만 부하 예측을 수행하는 기능을 한다. 여기서, 예측 부하 값은 기설정된 제 1 기간(예를 들어, 24시간 또는 48시간) 동안의 3상 일괄 유효전력 및 무효전력 부하를 의미할 수 있다.The load prediction module 132 performs the load prediction only for the uncontrollable load, not the controllable load described above. Here, the predicted load value may mean a three-phase bulk active power and a reactive power load for a predetermined first period (for example, 24 hours or 48 hours).

또한, 데이터 취득부(120)와 예측부(130)를 통한 정보 취득 및 발전량과 부하량의 예측은 기설정된 주기 마다 반복되어 수행될 수 있다. 여기서, 기설정된 주기는 예를 들어, 15분 또는 30분과 같이, 상술한 제 2 기간보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the information acquisition through the data acquisition unit 120 and the prediction unit 130 and the prediction of the amount of power generation and the amount of load can be repeatedly performed at predetermined intervals. Here, it is preferable that the predetermined period is set to be shorter than the second period, for example, 15 minutes or 30 minutes.

제어량 산출부(150)는 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 제 2 기간별로 발전기들(10, 60), 에너지 저장부(20) 및 부하(50)에 대한 제어 파라미터를 산출하는 기능을 한다. 여기서, 각 구성들에 대한 제어 파라미터는 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소화 되는 것을 목적 함수 조건으로 결정할 수 있고, 이는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The control amount calculating unit 150 has a function of calculating control parameters for the generators 10 and 60, the energy storage unit 20, and the load 50 for the second period based on the predicted generation amount and the predicted load amount for the second period do. Here, the control parameter for each configuration can be determined as the objective function condition that the sum of the fuel cost and the start-up cost of the internal combustion engine is minimized, which can be expressed by Equation 1 below.

Figure 112015085761018-pat00001
Figure 112015085761018-pat00001

수학식 1에서 변수 k는 에너지 저장부(20) 즉, 배터리의 연료 비용을 나타내고, SOC는 최종 저장 전력량을 나타낸다. 제약조건으로는 내연 발전기(10)와 에너지 저장부(20)의 물리적 특성과 에너지 수급균형이 반영된다. 그리고, FLC는 t 시간의 내연 발전기 i의 연료 비용(원/h)을 나타낸다. 구체적으로, FLCi ,j는 아래의 수학식 2와 같이, 최소부하 발전비용 FLCm i ,t와, i 발전기 on/off 상태(ui,t), 최소 부하 이상의 각 발전 구간(b)에서 한계 비용(MCi ,b) 및 출력(gi,t,b)로 표현될 수 있다.In Equation (1), the variable k represents the fuel cost of the energy storage unit 20, that is, the battery, and the SOC represents the final stored power amount. The physical conditions and energy balance between the internal combustion engine 10 and the energy storage unit 20 are reflected as constraints. And FLC represents the fuel cost (yuan / h) of the internal combustion engine i at time t. Specifically, the FLC i , j is calculated from the minimum load generation cost FLC m i , t , the i generator on / off state (u i, t ), the minimum load, Can be expressed as a marginal cost (MC i , b ) and an output (g i, t, b ).

Figure 112015085761018-pat00002
Figure 112015085761018-pat00002

또한, STCi ,j는 t 시간의 내연 발전기 i의 기동 비용으로, 기동시에만 비용으로 추가되는 부분을 나타낸다. 다음은 시간 t에 따라 변화하는 부하에 대해 신재생에너지 발전단지 내 에너지 수급 균형을 유지하면서 비용 최소화가 가능한 목적 함수의 최적 해를 구하기 위해 비상발전기의 출력 증발율 및 감발율을 고려하였으며, 이러한 비상발전기의 시간에 대한 물리적 출력 조건은 다음과 같다.Also, STC i , j represents the start-up cost of the internal combustion engine i at time t, which is added as a cost only at startup. Next, the output evaporation rate and the deceleration rate of the emergency generator are considered in order to obtain the optimum solution of the objective function that minimizes the cost while maintaining the balance of energy supply and demand in the renewable energy generation complex for the load varying with time t. The physical output conditions for the time are as follows.

Figure 112015085761018-pat00003
Figure 112015085761018-pat00003

여기서, RURi와 RDRi는 각각 비상발전기 i의 출력 증발율[kW/h]와 출력 감발율[kW/h]을 나타낸다. Here, RUR i and RDR i represent the output evaporation rate [kW / h] and the output decay rate [kW / h] of the emergency generator i, respectively.

그리고, gi,t와 gi,t- 1는 각각 t 시간과 t-1 시간의 내연 발전기 i의 출력[kW]을 나타낸다. t 시간에서의 내연 발전기 i의 on/off 상태 ui,j(0 또는 1)는 비상발전기 i의 기동상태 si ,t(0 또는 1)와 정지상태 di ,t(0 또는 1)로 나타낼 수 있다. 이는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.And, g i, t and g i, t- 1 represent the output [kW] of internal combustion generator i at time t and time t-1, respectively. The on / off state u i, j (0 or 1) of the internal combustion generator i at time t is defined as the start state s i , t (0 or 1) and d i , t (0 or 1) of the emergency generator i . This can be expressed by the following equation (4).

Figure 112015085761018-pat00004
Figure 112015085761018-pat00004

제어부(170)는 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 기능을 한다.The control unit 170 controls the generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters.

저장부 상태 판단부(150)는 에너지 저장부(20)에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교함으로써, 에너지 저장부(20)에 대한 상태를 판단하는 기능을 한다. 에너지 저장부(20) 즉, 저장부의 경우, 별도의 연료 비용이 없으므로, 충전 및 방전에 대한 효율로 에너지 저장부(20)의 충전 잔량(SOC)를 표현할 수 있다. 이때, 시간 t에 대한 에너지 저장부(20)의 충전 상태 x(0 또는 1)와 방전 상태 y(0 또는 1)에 따른 충전량(gx i ,t)과 방전량(gy i ,t)은 각각 최대 충전값(gX i,t)과 최대 방전값(gY i,t)을 초과할 수 없다. 이는 아래의 수학식 5 내지 7과 같이 표현될 수 있다.The storage state determination unit 150 determines the state of the energy storage unit 20 by comparing the charge remaining amount stored in the energy storage unit 20 with a predetermined normal charge range. In the case of the energy storage unit 20, that is, the storage unit, since there is no additional fuel cost, the charge remaining amount (SOC) of the energy storage unit 20 can be expressed with efficiency for charging and discharging. At this time, the amount of charge g x i , t and the amount of discharge g y i , t according to the state of charge x (0 or 1) and discharge state y (0 or 1) Can not exceed the maximum charge value (g X i, t ) and the maximum discharge value (g Y i, t ), respectively. This can be expressed by the following equations (5) to (7).

Figure 112015085761018-pat00005
Figure 112015085761018-pat00005

Figure 112015085761018-pat00006
Figure 112015085761018-pat00006

Figure 112015085761018-pat00007
Figure 112015085761018-pat00007

즉, 에너지 저장부(20)의 충전 및 방전 출력은 에너지 저장부(20)의 물리적 용량 이내에 있어야 하고, SOC 역시 아래의 수학식 8과 같이, 배터리의 수명을 고려하여 적정 범위로 상한 제약(SOCM i ,t) 및 하한 제약(SOCm i ,t) 을 주는 것이 중요하다. 바람직하게, 상한 제약은 70 내지 90% 범위로, 그리고 하한 제약은 10 내지 30%의 범위로 설정될 수 있다. 상술한 SOC와 상한 제약(SOCM i ,t) 및 하한 제약(SOCm i ,t) 간의 관계는 아래의 수학식 8과 같이 정리될 수 있다.That is, the charge and discharge output of the energy storage unit 20 should be within the physical capacity of the energy storage unit 20, and the SOC may be expressed by the following formula (8) M i , t ) and the lower bound constraint (SOC m i , t ). Preferably, the upper limit can be set in the range of 70 to 90%, and the lower limit can be set in the range of 10 to 30%. Relationship between the SOC and the above-described upper limit constraints (SOC M i, t) and the lower limit constraints (SOC m i, t) can be summarized as shown in equation (8) below.

Figure 112015085761018-pat00008
Figure 112015085761018-pat00008

이에 따라, 제어부(170)를 통해, 에너지 저장부(20)의 충전 잔량이 상한 제약과 하한 제약 사이의 정상 충전 범위를 비교하는 과정이 요구된다. 즉, 제어부(170)를 통한 판단 결과, 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과할 경우, 에너지 저장부(20)의 충전 잔량을 정상 충전 범위 내로 감소시키는 과정이 필요하다. 즉, 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과할 경우, 제어부(170)는 내연 발전기(10)에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 충전 잔량 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어할 수 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하자. 도 3a 및 도 3b에서 x 축은 시간을 나타내고, y축은 충전 잔량 즉, SOC를 나타낸다. 그리고, 막대 그래프에 대한 y축은 내연 발전기를 통해 발전되는 전력량(kW)과, 상수도 펌프 즉, 부하를 통해 소모되는 부하량(kW)을 나타낸다.Accordingly, a process of comparing the normal charging range between the upper limit and the lower limit of the charge remaining amount of the energy storage unit 20 through the control unit 170 is required. That is, if it is determined through the controller 170 that the remaining charge amount exceeds the normal charge range, it is necessary to reduce the remaining charge amount of the energy storage unit 20 to within the normal charge range. That is, when the charge remaining amount exceeds the normal charge range, the control unit 170 stops operation of the internal combustion engine 10 and drives the controllable load including the water supply pump and the unused dump load, The operation of at least one of the renewable generation facilities is stopped so that the charge remaining amount can be controlled to fall within the normal charge range. 3A and 3B. In FIGS. 3A and 3B, the x-axis represents time and the y-axis represents charge remaining amount, that is, SOC. The y-axis for the bar graph represents the amount of power (kW) generated by the internal combustion engine generator and the amount of water (kW) consumed by the water pump, that is, the load.

본 예시에서, 정상 충전 범위에서 상한 제약을 80%로 가정할 때, 35시에서 41시 구간에서 충전 잔량이 정상 충전 범위를 벗어남을 알 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 따르면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제어부(170)를 통한 내연 발전기(10)에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 하는 일련의 과정을 거치게 된다. 이에 따라, 도 3b에서 영역(33)에 도시된 바와 같이, 상수도 펌프의 전력량이 증가하고, 영역(32)에 도시된 바와 같이, SOC는 상한 제약을 초과하지 않게 된다.In this example, assuming that the upper limit is 80% in the normal charge range, it can be seen that the charge remaining amount is out of the normal charge range in the period from 35 to 41 hours. However, according to the independent microgrid operating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3B, the operation of the internal combustion engine generator 10 through the control unit 170 is stopped, A controllable load including a non-use dump load is driven and a series of processes are performed to stop the operation of at least one of the renewable generation facilities. Thus, as shown in region 33 in FIG. 3B, the amount of power in the water pump increases and, as shown in region 32, the SOC does not exceed the upper limit.

다시, 도 2를 참조하자. 이번에는 제어부(170)를 통한 판단 결과, 충전 잔량이 정상 충전 범위도 존재할 수 있다. 이 경우에는 충전 잔량을 정산 충전 범위 내로 증가시키는 과정이 필요하다. 즉, 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인 경우, 제어부(170)는 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어를 수행할 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하자. 도 3과 마찬가지로, 도 4a 및 도 4b에서 x 축은 시간을 나타내고, y축은 충전 잔량 즉, SOC를 나타낸다. 그리고, 막대 그래프에 대한 y축은 내연 발전기를 통해 발전되는 전력량(kW)과, 상수도 펌프 즉, 부하를 통해 소모되는 부하량(kW)을 나타낸다.Referring again to FIG. As a result of the determination through the control unit 170, there may be a normal charge range of the charge remaining amount. In this case, it is necessary to increase the remaining charge amount to within the set charge range. That is, when the charge remaining amount is less than the normal charge range, the control unit 170 activates at least one facility of the renewable power generation facilities, stops the operation of the controllable load including the water pump and the unused dump load, Can be controlled to fall within the normal charging range. 4A and 4B. Like FIG. 3, the x-axis represents time in FIGS. 4A and 4B, and the y-axis represents charge remaining amount, that is, SOC. The y-axis for the bar graph represents the amount of power (kW) generated by the internal combustion engine generator and the amount of water (kW) consumed by the water pump, that is, the load.

본 예시에서, 정상 충전 범위에서 하한 제약을 20%로 가정할 때, 10시에서 11시 구간에서 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만임을 알 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치(100)에 따르면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어부(170)를 통한 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시키는 일련의 과정을 거치게 된다. 이에 따라, 도 4b에서 영역(42)에 도시된 바와 같이, 내연 발전량이 증가하고, SOC는 하한 제약을 위배하지 않게 된다. 다시, 도 2를 참조하자.In this example, assuming that the lower limit is 20% in the normal charge range, it can be seen that the charge remaining amount is less than the normal charge range in the period from 10:00 to 11:00. However, according to the independent microgrid operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4B, at least one facility of the renewable power generation facilities through the control unit 170 is operated, The controllable load including the pump and the unused dump load is stopped. Accordingly, as shown in the area 42 in FIG. 4B, the internal combustion power generation amount increases, and the SOC does not violate the lower limit. Referring again to FIG.

검증부(160)는 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 기능을 한다. 상술한 바와 같이, 데이터 취득부(120)를 통해 수행되는 측정 정보와 기상 정보의 수집과, 예측부(130)를 통해 수행되는 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량의 산출은 기설정된 주기마다 반복 수행된다. 여기서, 기설정된 주기는 제 2 기간보다 짧다. 위에서 설명한 것처럼, 신재생 에너지의 경우, 기상 상황에 따라 그 발전량의 변경될 수 있으므로, 상술한 검증 과정을 통해 이전 주기에서의 예측량이 이번 주기에서의 측정값과 유사한지 판단한다.The verification unit 160 performs verification of the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period by comparing the predicted power generation amount and the predicted load amount calculated in the previous period with the measurement information collected in the current period. As described above, the acquisition of the measurement information and the weather information performed through the data acquisition unit 120 and the calculation of the predicted generation amount and the predicted load amount for the second period performed through the prediction unit 130 are repeated do. Here, the preset period is shorter than the second period. As described above, in the case of renewable energy, it is possible to change the amount of generated electricity according to the weather conditions. Therefore, it is judged whether the predicted quantity in the previous cycle is similar to the measured value in the previous cycle.

즉, 제어부(170)를 통해 이루어지는 제어 파라미터를 이용한 제어 과정은 검증부(160)에서 판단된 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내인 경우에만 이루어진다. 만일, 검증 결과, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위를 벗어나면, 상술한 예측 과정, 제어 파라미터의 산출 및 검증 과정을 재수행함으로써 해당 예측 값을 교정할 수 있다. 이에 따라, 제어부(170)는 예측값과 측정 값 간의 차가 임계 오차 범위를 벗어나지 않을 때에만 상술한 제어 과정을 수행하게 된다.That is, the control process using the control parameters through the control unit 170 may be performed in the following manner. That is, the control unit 170 determines whether the difference between the predicted power generation amount and the predicted load amount calculated in the previous period determined by the verification unit 160, Only within the error range. If the difference between the predicted power generation amount and the predicted load amount calculated in the previous period and the measured power generation amount and the measured load included in the measurement information exceeds the predetermined threshold error range as a result of the verification, calculation and verification of the above- The prediction value can be corrected by performing the re-execution. Accordingly, the control unit 170 performs the control process only when the difference between the predicted value and the measured value does not deviate from the threshold error range.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 방법에 대한 흐름도이다. 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 시스템은 발전기들, 에너지 저장부 및 부하를 포함하는 소규모 독립형 마이크로그리드 시스템과, 본 발명의 일 실시에에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 장치를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 시스템에서, 발전기들 중 내연 발전기와 에너지 저장부는 부하에 연결된 배전 선로에 병렬로 연결될 수 있다. 5 is a flowchart illustrating a method of operating a stand-alone micro grid according to an embodiment of the present invention. As described above, the stand-alone microgrid operating system according to an embodiment of the present invention includes a small stand-alone microgrid system including generators, an energy storage unit and a load, and a standalone microgrid operating system according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. In the independent microgrid operating system according to an embodiment of the present invention, the internal combustion engine and the energy storage unit of the generators may be connected in parallel to the distribution line connected to the load.

이하, 도 5를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 방법에 대한 설명이 이루어진다. 또한, 이하에서는 위에서 언급된 부분과 중복되는 사항은 생략하여 설명이 이루어진다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, a description will be given of a method of operating a stand-alone micro grid according to an embodiment of the present invention. In the following description, elements overlapping with those described above are omitted.

먼저, 데이터 취득부에 의해, 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 단계(S110)가 이루어진다. 위에서 설명한 바와 같이, 측정 정보는 내연 발전기와 신재생 에너지 발전 설비들을 포함하는 발전기들에 대한 발전량 정보와, 부하들에 대한 부하량 정보를 포함한다. 또한, 여기서 부하량 정보는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 방법을 통해 제어 가능한 부하를 나타내는 제어 가능 부하와, 제어가 불가능한 제어 불가능 부하량이 포함될 수 있다.First, the data acquisition unit collects measurement information and weather information of the generators, the energy storage unit, and the load included in the independent microgrid system (S110). As described above, the measurement information includes power generation information for generators including an internal combustion engine and renewable energy generation facilities, and load information for loads. Here, the load information may include a controllable load indicating a load that can be controlled through the independent microgrid operating method according to an embodiment of the present invention, and an uncontrollable load amount that is not controllable.

그 후, 저장부 상태 판단부에 의해, 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교하는 단계(S120)가 이루어진다. 구체적으로, S120 단계는 상기 충전 잔량이 기설정된 정상 충전 범위에 속하는지 판단하는 단계이다. 위에서 설명한 바와 같이, 에너지 저장부의 경우, 배터리 등으로 구성될 수 있는 이러한 배터리는 그 특성상 잦은 충전 및 방전 시, 그리고 과도한 충전 상태 또는 방전 상태일 때, 그 수명이 급격히 감소하는 문제점이 존재한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 운영 방법에 따르면, 에너지 저장부의 충전 잔량을 확인하고, 해당 충전 잔량이 정상 충전 범위 내에 속하게 함으로써 에너지 저장부의 수명을 보다 늘릴 수 있다. S120 단계에서의 판단 결과, 충전 잔량이 정상 충전 범위에 속하는 경우, 제어는 S130 단계로 전달된다. 그렇지 않은 경우, 제어는 S170 단계로 전달된다. 먼저, 충전 잔량이 정상 충전 범위에 속하지 않는 경우를 살펴보자.Thereafter, the storage state determination unit compares the remaining charge amount stored in the energy storage unit with a predetermined normal charge range (S120). Specifically, step S120 is a step of determining whether the remaining charged amount falls within a preset normal charging range. As described above, in the case of an energy storage unit, such a battery, which can be constituted by a battery or the like, has a problem that its life is drastically reduced at frequent charging and discharging, excessive charging or discharging. Accordingly, according to the independent microgrid operating method of the embodiment of the present invention, the remaining charge amount of the energy storage unit can be checked, and the life of the energy storage unit can be further increased by making the remaining charge amount fall within the normal charge range. If it is determined in step S120 that the remaining charge amount falls within the normal charge range, control is passed to step S130. Otherwise, control is passed to step S170. First, let's look at a case where the charge remaining amount does not fall within the normal charge range.

S170 단계는 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인지를 판단하는 단계이다. 즉, 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인 경우는 현재 에너지 저장부가 과도한 방전 상태임을 알 수 있다. 반대로, 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과한 경우는, 현재 에너지 저장부과 과충전된 상태임을 알 수 있다. 이에 따라, S170 단계에서의 판단 결과, 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만으로 판단된 경우, 제어는 S180 단계로 전달되어, 에너지 저장부의 충전 잔량을 증가시키는 제어가 수행된다. 반대로, S170 단계에서의 판단 결과, 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과한 것으로 판단된 경우, 제어는 S190 단계로 전달되어, 에너지 저장부의 충전 잔량을 감소시키는 제어가 수행된다.In step S170, it is determined whether the remaining charge amount is less than the normal charge range. That is, when the remaining charge amount is less than the normal charge range, it can be seen that the present energy storage portion is in an excessive discharge state. Conversely, when the remaining charge amount exceeds the normal charge range, it is known that the energy storage unit is overcharged. As a result, if it is determined in step S170 that the remaining charge amount is less than the normal charge range, control is passed to step S180 to perform control to increase the charge remaining amount of the energy storage unit. Conversely, if it is determined in step S170 that the remaining charge amount exceeds the normal charge range, the control is transferred to step S190 to perform control to reduce the remaining charge amount of the energy storage unit.

구체적으로, S180 단계는 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인 경우, 제어부에 의해, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계이다. 여기서, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키는 과정은 기설정된 우선 순위에 따라 설비의 선택이 이루어질 수 있다.Specifically, in step S180, when the charge remaining amount is less than the normal charge range, the control unit activates at least one facility of the renewable generation facilities and stops the operation of the controllable load including the water supply pump and the unused dump load So that the remaining charged amount falls within the normal charging range. Here, the process of operating at least one of the renewable power generation facilities may be performed according to a predetermined priority.

그리고, S190 단계는 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위를 초과할 경우, 제어부에 의해, 발전기들 중 내연 발전기에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계이다. S180 단계와 마찬가지로, 제어 가능 부하와 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 정지시키는 과정은 기설정된 우선 순위에 따라 설비의 선택이 이루어질 수 있다.In step S190, when the charge remaining amount exceeds the normal charge range, the controller stops operation of the internal combustion generator among the generators and controls the controllable load including the water supply pump and the unused dump load And stopping the operation of at least one of the new and renewable power generation facilities so as to control the charge remaining amount to fall within the normal charge range. As with step S180, the process of stopping the facility of at least one of the controllable load and the renewable generation facilities can be performed according to a predetermined priority.

이제, 충전량이 정상 충전 범위 이내인 경우, 이루어지는 과정에 대한 설명이 이루어진다. S130 단계는 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계이다. 구체적으로, S130 단계는 예측부에 의해, S110 단계에서 수집된 측정 정보와 기상 정보를 근거로 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계를 나타낸다. 상술한 바와 같이, S130 단계에서 언급된 예측 발전량은 신재생 발전 설비에 대한 값을 나타내고, 예측 부하량은 부하의 예측 부하량을 나타낸다. 여기서, 예측 발전량과 예측 부하량, 그리고 이들에 대한 산출 방법은 위에서 도 2를 참조로 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.Now, when the charged amount is within the normal charging range, a description is made of the process to be performed. Step S130 is a step of calculating a predicted generation amount and a predicted load. Specifically, in step S130, the predicted power generation amount and the predicted load amount of the renewable generation facility of the generators for the first period are calculated based on the measurement information and the weather information collected in step S110 by the predictor . As described above, the predicted power generation amount mentioned in the step S130 represents a value for a renewable power generation facility, and the predicted load amount represents a predicted load amount of the load. Here, the predicted power generation amount, the predicted load amount, and the calculation method therefor have been described in detail with reference to FIG. 2, and further description thereof will be omitted.

그 후, 제어량 산출부에 의해, S130 단계를 통해 산출된 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 제 2 기간별로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어 파라미터를 산출하는 단계(S140)가 수행된다. 상술한 바와 같이, S140 단계는 제 2 기간별로 상기 발전기들 중 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소가 되도록 이루어질 수 있다. 또한, 내연 발전기의 연료 비용은 내연 발전기의 최소 부하에 대한 발전 비용, 내연 발전기의 작동 상태, 최소 부하 이상의 각 발전 구간에서의 한계 비용 및 출력을 근거로 산출될 수 있다. 그리고, 이러한 제어 파라미터는 현재 주기에서의 출력에서 이전 주기에서의 출력을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 증발율 이하이고, 이전 주기에서의 출력에서 현재 주기에서의 출력을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 감발율 이하가 되도록 산출될 수 있다. 이러한 제어 파라미터에 대한 산출 방법은 위에서 도 2를 참조로 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.Thereafter, the control amount calculating unit calculates a control parameter for the generators, the energy storage unit, and the load in the second period based on the second period-specific predicted power generation amount and the predicted load amount calculated in step S130 (step S140) . As described above, in step S140, the sum of the fuel cost and the startup cost of the internal combustion engine among the generators may be minimized for the second period. In addition, the fuel cost of the internal combustion engine can be calculated based on the power generation cost for the minimum load of the internal combustion engine, the operating state of the internal combustion engine generator, the marginal cost in each power generation section over the minimum load, and the output. In this control parameter, a value obtained by subtracting the output in the previous cycle from the output in the current cycle is equal to or lower than the output evaporation rate of the internal combustion engine, and a value obtained by subtracting the output in the current cycle from the output in the previous cycle is equal to or smaller than the output It can be calculated so as to be equal to or less than the decay rate. Since the method of calculating the control parameters has been described in detail with reference to FIG. 2, further description thereof will be omitted.

그 후, 검증부에 의해, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 단계(S150)가 이루어진다. 상술한 바와 같이, S110 단계를 통해 수행되는 측정 정보와 기상 정보의 수집과, S130 단계를 통해 수행되는 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량의 산출은 기설정된 주기마다 반복 수행된다. 여기서, 기설정된 주기는 제 2 기간보다 짧다. 위에서 설명한 것처럼, 신재생 에너지의 경우, 기상 상황에 따라 그 발전량의 변경될 수 있으므로, 상술한 검증 과정을 통해 이전 주기에서의 예측량이 이번 주기에서의 측정값과 유사한지 판단한다. S150 단계에서의 판단 결과, 예측값과 측정값의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내에 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어는 S160 단계로 전달된다. 그렇지 않은 경우, 제어는 S130 단계로 전달되어 상술한 예측 프로세스를 재수행 함으로써, 상기 예측값의 오차가 오차 범위 내로 들어오도록 제어를 수행한다.Thereafter, the verification unit compares the predicted generation amount and the predicted load amount calculated in the previous cycle with the measurement information collected in the current cycle to perform the verification of the predicted generation amount and the predicted load calculated in the previous cycle (S150) . As described above, the measurement information and the meteorological information collection performed in step S110, and the calculation of the predicted generation amount and the predicted load in the second period, which are performed through step S130, are repeatedly performed at predetermined intervals. Here, the preset period is shorter than the second period. As described above, in the case of renewable energy, it is possible to change the amount of generated electricity according to the weather conditions. Therefore, it is judged whether the predicted quantity in the previous cycle is similar to the measured value in the previous cycle. As a result of the determination in step S150, if it is determined that the difference between the predicted value and the measured value is within the predetermined threshold error range, control is passed to step S160. Otherwise, control passes to step S130 and the above-described prediction process is performed again to control the error of the predicted value to fall within the error range.

S160 단계는 제어부에 의해, 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 과정을 수행한다. 구체적으로, S160 단계는 S150 단계를 통해 판단된 검증 과정이 통과되는 경우에만 수행되고, 그렇지 않은 경우 제어는 S110 단계로 전달되어 상술한 과정을 재수행하게 된다.In operation S160, the control unit controls the generators, the energy storage unit, and the load based on the control parameters. Specifically, step S160 is performed only when the verification process determined in step S150 is passed. Otherwise, control is passed to step S110, and the above-described process is re-executed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량을 증가시키는 제어 방법에 대한 흐름도이다. 이하, 도 6을 참조로, S180 단계에 대한 설명이 더 이루어진다. 위에서 도 5를 참조로 설명한 바와 같이, S180 단계는 에너지 저장부의 충전 잔량이 정상 충전 범위 미만인 경우, 제어부를 통해 이루어지는 단계를 나타낸다.6 is a flowchart illustrating a control method of increasing the charge remaining amount stored in the energy storage unit according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 6, step S180 is further described. As described above with reference to FIG. 5, step S180 is a step performed through the control unit when the remaining charge amount of the energy storage unit is less than the normal charge range.

먼저, 신재생 발전 설비가 작동 중인지 판단하는 단계(S181)가 수행된다. S181 단계에서의 판단 결과, 신재생 발전 설비가 작동 중인 것으로 판단된 경우, 제어는 S183 단계로 전달된다. 그렇지 않은 경우, 제어는 S182 단계로 전달된다.First, a step S181 for determining whether the renewable power generation facility is in operation is performed. As a result of the determination in step S181, if it is determined that the renewable power generation facility is in operation, the control is transferred to step S183. Otherwise, control passes to step S182.

S183 단계는 작동 가능한 발전 설비가 존재하는지 확인하는 단계이다. S183 단계에서의 확인 결과, 작동 가능한 발전 설비가 존재하는 경우, 제어는 S184 단계로 전달되어, 해당 발전 설비를 작동시킨다. 여기서, S184 단계는 무작위로 발전 설비를 동작시키는 것이 아닌, 기설정된 우선 순위에 따라 발전 설비를 동작시킬 수 있다. 그리고, S183 단계에서의 확인 결과, 작동 가능한 발전 설비가 존재하지 않는 경우, 제어는 S182 단계로 전달된다.Step S183 is a step for confirming whether or not an operable power generation facility exists. If it is determined in step S183 that there is an operable power generation facility, control is passed to step S184 to activate the power generation facility. Here, in step S184, the power generation facility may be operated according to a predetermined priority, instead of operating the power generation facility at random. If it is determined in step S183 that there is no operable power generation facility, the control is transferred to step S182.

S182 단계는 제어 가능 부하가 작동 중인지 확인하는 단계이다. 상술한 바와 같이, 제어 가능 부하는 자동 전원 제어(ASC) 스케쥴링 가능한 펌프, 에어컨 부하 등이 이에 해당될 수 있다. S182 단계에서의 판단 결과, 제어 가능 부하가 작동 중인 것으로 확인된 경우, 제어는 S185 단계로 전달되어, 해당 부하를 작동 중지시키는 단계가 수행된다. S184 단계와 마찬가지로, 부하의 작동 중지는 무작위로 이루어지는 것이 아닌, 기설정된 우선 순위에 따라 이루어질 수 있다. S182 단계에서의 판단 결과, 제어 가능한 부하가 작동 중이지 않은 경우, 즉, 제어 가능한 부하가 존재하지 않는 경우, 제어는 S120 단계로 전달되어 도 5에 도시된 과정들을 재 수행하게 된다.Step S182 is a step of checking whether the controllable load is operating. As described above, the controllable load may be an automatic power control (ASC) schedulable pump, an air conditioner load, or the like. As a result of the determination in step S182, if it is determined that the controllable load is in operation, control is passed to step S185, and the step of disabling the load is performed. As with step S184, the suspension of the load can be made according to a predetermined priority, not randomly. As a result of the determination in step S182, if the controllable load is not in operation, that is, if there is no controllable load, the control is transferred to step S120 to re-execute the processes shown in FIG.

또한, 위의 설명에서 충전 잔량을 증가시키기 위해, 먼저 신재생 발전 설비에 대한 확인 이후, 제어 가능한 부하가 작동 중인지 확인하는 것으로 설명되었으나, 이는 단지 예시일뿐이고, 부하를 먼저 확인하고, 그 이후, 발전 설비의 확인을 수행하는 방식도 가능하다.Also, in order to increase the charge remaining amount in the above explanation, it has been described as first checking whether the controllable load is operating after confirming the renewable power generation facility, but this is merely an example, It is also possible to perform the verification of the power generation facilities.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량을 감소시키는 제어 방법에 대한 흐름도이다. 이하, 도 7을 참조로, S190 단계에 대한 설명이 더 이루어진다. 위에서 도 5를 참조로 설명한 바와 같이, S190 단계는 에너지 저장부의 충전 잔량이 정상 충전 범위를 초과하는 경우, 제어부를 통해 이루어지는 단계를 나타낸다.7 is a flowchart illustrating a control method of reducing the charge remaining amount stored in the energy storage unit according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 7, step S190 is further described. As described above with reference to FIG. 5, step S190 represents a step performed through the control unit when the remaining charge amount of the energy storage unit exceeds the normal charge range.

먼저, 내연 발전기가 작동 중인지 판단하는 단계(S191)가 수행된다. S191 단계에서의 판단 결과, 내연 발전기가 작동 중인 것으로 판단된 경우, 제어는 S192 단계로 전달되어, 내연 발전기에 대한 작동을 중지시킨다. 상술한 바와 같이, 에너지 저장부는 내연 발전기에서 발전된 전력을 저장하는 기능을 하나, 과도하게 충전된 경우, 에너지 저장부의 수명을 단축시킬 수 있다. 이에 따라, 에너지 저장부의 과도한 충전 상태에서 내연 발전기가 작동되는 경우, 내연 발전기의 작동 중지 과정이 필요하다. S191 단계에서의 판단 결과, 내연 발전기가 작동 중이지 않은 경우, 제어는 S193 단계로 전달된다.First, a step S191 for determining whether the internal combustion engine generator is operating is performed. As a result of the determination in step S191, if it is determined that the internal combustion engine is in operation, control is passed to step S192 to stop the operation of the internal combustion engine. As described above, the energy storage unit has a function of storing power generated from the internal combustion engine, but can shorten the life of the energy storage unit when the battery is overcharged. Accordingly, when the internal combustion engine generator is operated in an excessive charge state of the energy storage section, a process of stopping the internal combustion engine generator is required. As a result of the determination in step S191, if the internal combustion engine generator is not in operation, control is passed to step S193.

S193 단계는 신재생 발전 설비를 통한 발전량이 부하량 이상인지 판단하는 단계이다. S193 단계를 통한 판단 결과, 신재생 발전 설비를 통한 발전량이 부하량 이상인 경우, 제어는 S194 단계로 전달된다. 그렇지 않은 경우, 제어는 S120 단계로 전달되어, 도 5에 도시된 단계들을 재수행하게 된다.In step S193, it is determined whether the amount of power generated by the renewable power generation facility is greater than the load. As a result of the determination in step S193, if the power generation amount through the renewable power generation facility is equal to or greater than the load amount, control is passed to step S194. Otherwise, control passes to step S120, where the steps shown in FIG. 5 are performed again.

S194 단계는 제어 가능한 펌프 중, 작동시킬 수 있는 펌프가 존재하는지 판단하는 단계이다. S194 단계에서의 판단 결과, 제어 가능한 펌프들 중 작동시킬 수 있는 펌프가 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어는 S195 단계로 전달되어 해당 펌프를 작동시키는 과정이 수행된다. 그 이후, 제어는 S193 단계로 전달되어, 상술한 판단 과정을 재수행한다. 또한, S194 단계에서의 판단 결과, 제어 가능한 펌프들 중, 추가로 작동시킬 수 있는 펌프가 존재하지 않는 경우, 제어는 S196 단계로 전달된다.In step S194, it is determined whether or not there is a pump capable of operating among the controllable pumps. If it is determined in step S194 that there is a pump that can be operated among the controllable pumps, the control is transferred to step S195 so that the corresponding pump is operated. Thereafter, control is passed to step S193 to re-execute the above-described determination process. If it is determined in step S194 that there is no pump that can be operated further among the controllable pumps, control is passed to step S196.

S196 단계는 작동시킬 수 있는 더미 부하가 존재하는지 판단하는 단계이다. S196 단계에서의 판단 결과, 작동 가능한 더미 부하가 존재하는 경우, 제어는 S197 단계로 전달되어 해당 더미 부하를 작동시키는 과정이 수행된다. 그 이후, 제어는 S193 단계로 전달되어, 상술한 판단 과정을 재수행한다. 또한, S196 단계에서의 판단 결과, 제어 가능한 더미 부하들 중, 추가로 작동시킬 수 있는 더미 부하가 존재하지 않는 경우, 제어는 S198 단계로 전달된다.Step S196 is a step of determining whether there is a dummy load that can be operated. As a result of the determination in step S196, if there is an operable dummy load, the control is transferred to step S197 and a process of operating the corresponding dummy load is performed. Thereafter, control is passed to step S193 to re-execute the above-described determination process. If it is determined in step S196 that there is no dummy load that can be further activated among controllable dummy loads, control is passed to step S198.

S198 단계는 작동 중지시킬 수 있는 신재생 발전 설비가 존재하는지 판단하는 단계이다. S198 단계에서의 판단 결과, 작동 중지 시킬 수 있는 신재생 발전 설비가 존재하는 경우, 제어는 S199 단계로 전달되어 해당 신재생 발전 설비를 작동 중지시키는 과정이 수행된다. 그 이후, 제어는 S193 단계로 전달되어, 상술한 판단 과정을 재수행한다. 또한, S196 단계에서의 판단 결과, 신재생 발전 설비들 중, 작동 중지 시킬 수 있는 설비가 존재하지 않는 경우, 제어는 S193 단계로 전달된다.In step S198, it is determined whether there is a renewable generation facility that can be shut down. As a result of the determination in step S198, if there is a renewable power generation facility that can be shut down, the control is transferred to step S199 to stop the renewable power generation facility. Thereafter, control is passed to step S193 to re-execute the above-described determination process. As a result of the determination in step S196, if there is no facility that can suspend the renewable power generation facilities, control is passed to step S193.

S190 단계에 대한 설명에서, S194 단계, S196 단계 및 S198 단계를 통해 이루어지는 과정들은 상기 단계들의 순서로 순차적으로 이루어지는 것으로 설명되었으나, 이는 예시일 뿐이고, 다양한 순서로 판단을 수행하고 이에 따른 제어가 수행되는 것도 가능하다. 또한, S195 단계, S197 단계 및 S199 단계에서 수행되는 제어는 무작위로 설비를 선택하여 작동 또는 작동 중지시키는 것이 아닌, 기설정된 우선 순위에 따라 이루어진다는 점이 이해되어야 한다.
In the description of step S190, the processes performed in steps S194, S196, and S198 are sequentially performed in the order of the steps described above. However, this is only an example, and the determination is performed in various orders, It is also possible. Also, it should be understood that the control performed in steps S195, S197, and S199 is performed according to predetermined priorities, not by randomly selecting and operating the equipment.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 독립형 마이크로그리드 운영 장치
110 : 통신부 120 : 데이터 취득부
130 : 예측부 131 : 발전량 예측 모듈
132 : 부하량 예측 모듈 140 : 저장부 상태 판단부
150 : 제어량 산출부 160 : 검증부
170 : 제어부
100: Standalone Micro Grid Operator
110: communication unit 120: data acquisition unit
130: Prediction unit 131: Power generation prediction module
132: load amount prediction module 140:
150: control amount calculating unit 160:
170:

Claims (18)

전력 계통과 분리되어 운영되는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 운영 장치로서,
상기 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 데이터 취득부;
상기 측정 정보와 기상 정보를 근거로 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 예측부;
상기 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 상기 제 2 기간별로 상기 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어 파라미터를 산출하는 제어량 산출부; 및
상기 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 발전기들 중 내연 발전기와 상기 에너지 저장부는 상기 부하에 연결된 배전 선로에 병렬로 연결되고,
상기 제어량 산출부는,
상기 제 2 기간별로 상기 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소가 되도록 상기 제어 파라미터를 산출하고,
상기 내연 발전기의 연료 비용은 상기 내연 발전기의 최소 부하에 대한 발전 비용, 상기 내연 발전기의 작동 상태, 최소 부하 이상의 각 발전 구간에서의 한계 비용 및 출력값을 근거로 산출되며,
상기 제 1 기간은 상기 제 2 기간보다 긴 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
An operating device for a stand-alone microgrid system operating separately from a power system,
A data acquisition unit for collecting measurement information and weather information for the generators, the energy storage unit, and the load included in the independent microgrid system;
A predictor for calculating a predicted generation amount and a predicted load of the renewable generation facility among the generators for a second period based on the measurement information and the weather information for the first period;
A control amount calculating unit for calculating control parameters for the generators, the energy storage unit, and the load for each of the second periods based on the predicted generation amount and the predicted load amount for the second period; And
An energy storage unit and a load based on the control parameter, wherein the internal combustion generator and the energy storage unit of the generators are connected in parallel to a power distribution line connected to the load,
Wherein the control-
Calculating the control parameter such that the sum of the fuel cost and the starting cost of the internal combustion engine becomes minimum for the second period,
The fuel cost of the internal combustion engine is calculated on the basis of a power generation cost for the minimum load of the internal combustion engine generator, an operating state of the internal combustion engine generator, a marginal cost in each power generation section over a minimum load,
Wherein the first period is longer than the second period.
제1항에 있어서,
상기 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교함으로써, 상기 에너지 저장부에 대한 상태를 판단하는 저장부 상태 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a storage unit status determination unit for determining a status of the energy storage unit by comparing a remaining charge amount stored in the energy storage unit with a predetermined normal charge range.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위를 초과할 경우, 상기 내연 발전기에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Stopping operation of the internal combustion engine when the remaining charge amount exceeds the normal charge range, driving a controllable load including a water supply pump and an unused dump load, So that the remaining charge amount falls within the normal charge range by causing one operation to be stopped.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 미만인 경우, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
When the charge remaining amount is less than the normal charge range, operating the at least one facility of the renewable generation facilities and stopping the operation of the controllable load including the water supply pump and the unused dump load, Of the microgrid system. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어량 산출부는,
상기 내연 발전기에 대해 현재 주기에서의 출력값에서 이전 주기에서의 출력값을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 증발율 이하이고, 이전 주기에서의 출력값에서 현재 주기에서의 출력값을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 감발율 이하가 되도록 상기 제어 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control-
Wherein a value obtained by subtracting an output value in a current period from an output value in a current cycle is equal to or lower than an output evaporation rate of the internal combustion engine with respect to the internal combustion engine, The control parameter is calculated so as to be equal to or less than a predetermined value.
제1항에 있어서,
상기 데이터 취득부를 통해 수행되는 측정 정보와 기상 정보의 수집과, 상기 예측부를 통해 이루어지는 상기 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량의 산출은 기설정된 주기마다 반복 수행되고, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
The method according to claim 1,
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the acquisition of the measurement information and the meteorological information performed by the data acquisition unit and the calculation of the predicted generation amount and the predicted load amount by the second period are repeated at predetermined intervals, Further comprising a verifying unit for verifying the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period by comparing the load with the measurement information collected in the current period.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과, 현재 주기에서 수집된 상기 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내인 경우에만, 상기 제어 파라미터를 이용하여 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Only when the difference between the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period and the measured power generation amount included in the measurement information collected in the current period is within a predetermined threshold error range, Wherein the control unit performs control over the energy storage unit and the load.
전력 계통과 분리되어 운영되는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대한 운영 방법으로서,
데이터 취득부에 의해, 상기 독립형 마이크로그리드 시스템에 포함된 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 단계;
예측부에 의해, 상기 측정 정보와 기상 정보를 근거로 차후 제 1 기간에 대해 발전기들 중 신재생 발전 설비의 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계;
제어량 산출부에 의해, 상기 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 근거로 상기 제 2 기간별로 상기 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및
제어부에 의해, 상기 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 발전기들 중 내연 발전기 및 상기 에너지 저장부는 상기 부하에 연결된 배전 선로에 병렬로 연결되고,
상기 제어 파라미터를 산출하는 단계는,
상기 제 2 기간별로 상기 내연 발전기의 연료 비용과 기동 비용의 합이 최소가 되도록 이루어지고,
상기 내연 발전기의 연료 비용은 상기 내연 발전기의 최소 부하에 대한 발전 비용, 상기 내연 발전기의 작동 상태, 최소 부하 이상의 각 발전 구간에서의 한계 비용 및 출력을 근거로 산출되며,
상기 제 1 기간은 상기 제 2 기간보다 긴 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
An operating method for a stand-alone microgrid system operating separately from a power grid,
Collecting measurement information and meteorological information on generators, an energy storage unit, and a load included in the independent microgrid system by a data acquisition unit;
Calculating a predicted generation amount and a predicted load amount of the renewable generation facility among the generators for a second period based on the measurement information and the weather information by the prediction unit;
Calculating a control parameter for the generators, the energy storage unit, and the load for each of the second periods based on the predicted power generation amount and the predicted load amount for the second period by the control amount calculating unit; And
And controlling the generator, the energy storage, and the load based on the control parameter by the control unit, wherein the internal combustion generator and the energy storage unit of the generators are connected in parallel to the distribution line connected to the load And,
The step of calculating the control parameter includes:
The sum of the fuel cost and the starting cost of the internal combustion engine is made minimum for the second period,
The fuel cost of the internal combustion engine is calculated on the basis of a power generation cost for the minimum load of the internal combustion engine, an operating state of the internal combustion engine generator, a marginal cost in each power generation section over a minimum load,
Wherein the first period is longer than the second period.
제10항에 있어서,
저장부 상태 판단부에 의해, 상기 에너지 저장부에 저장된 충전 잔량과, 기설정된 정상 충전 범위를 비교함으로써, 상기 에너지 저장부에 대한 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
11. The method of claim 10,
Further comprising the step of determining the state of the energy storage unit by comparing the remaining charge amount stored in the energy storage unit with a preset normal charge range by the storage unit status determination unit, How to operate.
제11항에 있어서,
상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위를 초과할 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 내연 발전기에 대한 작동을 중지하고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프(dump) 부하를 포함하는 제어 가능 부하를 구동시키며, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 작동이 정지되게 함으로써 상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
12. The method of claim 11,
When the remaining charge amount exceeds the normal charge range, the controller stops operation of the internal combustion engine, drives a controllable load including a water supply pump and an unused dump load, Further comprising controlling the charge remaining amount to fall within the normal charge range by causing the operation of at least one of the power generation facilities to be stopped.
제11항에 있어서,
상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 미만인 경우, 상기 제어부에 의해, 신재생 발전 설비들 중 적어도 하나의 설비를 작동시키고, 상수도 펌프 및 비사용 덤프 부하를 포함하는 제어 가능 부하의 작동을 중지시킴으로써 상기 충전 잔량이 상기 정상 충전 범위 내에 속하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
12. The method of claim 11,
When the remaining charge amount is less than the normal charge range, at least one facility of the renewable generation facilities is operated by the control unit, and the operation of the controllable load including the water supply pump and the unused dump load is stopped, Further comprising controlling the remaining amount to fall within the normal charging range.
삭제delete 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 제어 파라미터를 산출하는 단계는,
상기 내연 발전기에 대해 현재 주기에서의 출력값에서 이전 주기에서의 출력값을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 증발율 이하이고, 이전 주기에서의 출력값에서 현재 주기에서의 출력값을 뺀 값이 상기 내연 발전기의 출력 감발율 이하가 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
11. The method of claim 10,
The step of calculating the control parameter includes:
Wherein a value obtained by subtracting an output value in a current period from an output value in a current cycle is equal to or lower than an output evaporation rate of the internal combustion engine with respect to the internal combustion engine, Rate of the microgrid. ≪ / RTI >
제10항에 있어서,
상기 측정 정보와 기상 정보를 수집하는 단계 및 상기 제 2 기간별 예측 발전량 및 예측 부하량을 산출하는 단계는 기설정된 주기마다 반복 수행되고,
검증부에 의해, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과 현재 주기에서 수집된 측정 정보를 비교함으로써, 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량에 대한 검증을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
11. The method of claim 10,
The step of collecting the measurement information and the weather information and the step of calculating the predicted generation amount and the predicted load amount for the second period are repeatedly performed every predetermined period,
The verification unit may further include a step of verifying the predicted generation amount and the predicted load amount calculated in the previous cycle by comparing the predicted generation amount and the predicted load amount calculated in the previous cycle with the measurement information collected in the current cycle Wherein the microgrid system is a stand-alone microgrid system.
제17항에 있어서,
상기 제어 파라미터를 근거로 발전기들, 에너지 저장부 및 부하에 대한 제어를 수행하는 단계는,
상기 이전 주기에서 산출된 예측 발전량 및 예측 부하량과, 현재 주기에서 수집된 상기 측정 정보에 포함된 측정 발전량 및 측정 부하량 간의 차가 기설정된 임계 오차 범위 이내인 경우에만 이루어지는 것을 특징으로 하는, 독립형 마이크로그리드 운영 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein controlling the generators, the energy storage, and the load based on the control parameters comprises:
Characterized in that the determination is made only when the difference between the predicted power generation amount and the predicted load calculated in the previous period and the measured power generation amount and the measured load included in the measurement information collected in the current period is within a predetermined threshold error range. Way.
KR1020150124783A 2015-09-03 2015-09-03 Apparatus and method for operating stand-alone microgrid KR101704252B1 (en)

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