KR101844430B1 - Energy Storage System and control device and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 전기 에너지를 저장하고, 전력 계통에 대하여 충방전을 수행하는 에너지 저장 장치; 및 상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 생성된 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하며, 상기 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an energy storage system and its control device and method.
An energy storage system according to the present invention includes: an energy storage device for storing electric energy and performing charge / discharge with respect to a power system; And setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device, calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting a parameter generated based on a charged state of the energy storage device, And controlling the charging and discharging of the energy storage device.

Figure R1020150027598
Figure R1020150027598

Description

에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법 {Energy Storage System and control device and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy storage system,

본 발명은 에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 저장 시스템을 주파수 조정용으로 설치할 경우 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC; State of Charge)에 기초하여 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어하는 에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system and a control apparatus and method thereof, and more particularly, to an energy storage system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to an energy storage system, An energy storage system for efficiently controlling discharge, and a control apparatus and method thereof.

정보통신 기술(ICT; Information Communication Technology)의 발달과 함께 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하여 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid) 기술이 개발되었다.With the development of Information Communication Technology (ICT), Smart Grid technology has been developed, which is a next-generation intelligent power grid that optimizes energy efficiency by exchanging real-time information in both directions between power suppliers and consumers.

그리고, 최근에는 화석 에너지의 고갈문제와 환경문제를 해결하기 위하여 태양광, 풍력 등과 같은 신재생 에너지원에 대한 관심이 더욱 높아지고 있으며, 이러한 신재생 에너지원의 간헐적인 출력 특성을 안정화시키고 발전과 수요의 시차를 극복하기 위하여 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)의 중요성이 증대되고 있다.In recent years, interest in renewable energy sources such as solar power and wind power has been increasing in order to solve the problem of depletion of fossil energy and environmental problems, and stabilization of intermittent output characteristics of such a renewable energy source, The importance of an energy storage system (ESS) has been increasing in order to overcome the time lag of the energy storage system.

이와 관련하여, 도 1은 신재생 에너지원(Energy Source)으로부터 전력 계통(Grid)으로 전송되는 전기 에너지에 대해 종래기술에 따른 에너지 저장 시스템이 충방전을 수행하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.In this regard, FIG. 1 is a view schematically illustrating charging and discharging of an energy storage system according to the related art to electric energy transmitted from a renewable energy source to a power system (Grid).

도 1을 참조하면, 태양광, 풍력 등과 같은 신재생 에너지원(10)에서 생산된 전기 에너지(PWind)는 전력 계통(30)으로 공급되며, 에너지 저장 시스템(20)은 신재생 에너지원(10)과 전력 계통(30) 사이에 연결되어 신재생 에너지원(10)에서 전력 계통(30)으로 공급되는 전기 에너지를 충전하고 필요시 방전함으로써, 전력 계통(30)으로 공급되는 전기 에너지(PGrid)를 제어한다.1, an electric energy P Wind generated from a renewable energy source 10 such as solar light, wind power and the like is supplied to a power system 30 and an energy storage system 20 is connected to a renewable energy source 10 and the electric power system 30 to charge and discharge electric energy supplied from the renewable energy source 10 to the electric power system 30 so that electric energy P Grid ).

에너지 저장 시스템(20)은 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치(22)와 이를 제어하는 제어 장치(21)로 구성될 수 있으며, 에너지 저장 장치(22)는 충전 시 신재생 에너지원(10)에서 공급된 전기 에너지를 예컨대 화학 에너지로 변환하여 저장하고 방전 시 예컨대 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력 계통(30)으로 공급한다.The energy storage system 20 may comprise an energy storage device 22 for storing electrical energy and a control device 21 for controlling the energy storage device 22, For example, chemical energy, and supplies the electric energy to the power system 30 at the time of discharging, for example, converting the chemical energy into electric energy.

한편, 종래기술에 따른 에너지 저장 시스템(20)을 주파수 조정용으로 사용할 경우, 제어 장치(21)는 전력 계통(30)에서 측정해 온 주파수 기준값(FBatt , Ref)에 상응하는 전력 기준값(PBatt , Ref)을 산출하고, 상기 산출된 전력 기준값(PBatt,Ref)에 기초하여 에너지 저장 장치(22)의 충방전을 제어하였다.When the energy storage system 20 according to the related art is used for frequency adjustment, the controller 21 calculates a power reference value P Batt ( Ref ) corresponding to the frequency reference value F Batt , Ref measured in the power system 30 , Ref ), and controls the charging and discharging of the energy storage device 22 based on the calculated power reference value (P Batt, Ref ).

하지만, 종래기술의 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 계통에서 측정해 온 주파수 기준값(FBatt , Ref)에 상응하여 전력 기준값(PBatt,Ref)을 산출할 때 일률적인 파라미터(즉, 고정된 Δdf/dp)를 적용하여 전력 기준값(PBatt,Ref)을 산출하기 때문에 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 전혀 고려되지 않았으며, 따라서 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어하지 못하는 문제점이 있었다.However, when calculating the power reference value P Batt, Ref according to the frequency reference value F Batt , Ref measured in the power system, (P batt, Ref ) is calculated by applying a fixed Δdf / dp to the energy storage device, so that the charging state (SOC) of the energy storage device is not considered at all, There was a problem.

한국공개특허 제10-2015-0005040호Korean Patent Publication No. 10-2015-0005040

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 에너지 저장 시스템을 주파수 조정용으로 설치할 경우 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC; State of Charge)에 기초하여 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어하는 에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an energy storage system, An energy storage system for efficiently controlling charging and discharging, and a control device and method thereof.

본 발명의 다른 목적은 주파수 기준값에 기초하여 전력 기준값 산출 시 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)에 따라서 전력 기준값 산출을 위한 파라미터(기울기)를 조정함으로써 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어하는 에너지 저장 시스템 및 그 제어 장치와 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an energy storage device that can control the charging / discharging efficiency of the energy storage device by adjusting the parameter (slope) for calculating the power reference value according to the SOC of the energy storage device when calculating the power reference value based on the frequency reference value. A storage system, and a control device and method thereof.

상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 에너지 저장 시스템은, 전기 에너지를 저장하고, 전력 계통에 대하여 충방전을 수행하는 에너지 저장 장치; 및 상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 생성된 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하며, 상기 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, an energy storage system according to an aspect of the present invention includes: an energy storage device for storing electric energy and performing charge / discharge with respect to a power system; And setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device, calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting a parameter generated based on a charged state of the energy storage device, And controlling the charging and discharging of the energy storage device.

그리고, 본 발명의 일 형태에 따른 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치는, 상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하는 주파수 기준값 설정부; 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 생성된 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하는 전력 기준값 산출부; 및 상기 산출된 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 충방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A controller for an energy storage device according to an embodiment of the present invention includes a frequency reference value setting unit for setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device; A power reference value calculation unit for calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting a parameter generated based on a state of charge of the energy storage device; And a charge / discharge controller for controlling charge / discharge of the energy storage device based on the calculated power reference value.

바람직하게는, 상기 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치는, 상기 에너지 저장 장치를 원하는 충전상태로 유지시키기 위한 충전상태 기준값을 설정하는 충전상태 설정부; 상기 에너지 저장 장치의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값을 생성하는 충전상태 측정부; 및 상기 충전상태 기준값과 상기 충전상태 측정값에 기초하여 상기 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부를 더 포함한다.Preferably, the controller for the energy storage device further includes a charge state setting unit for setting a charge state reference value for maintaining the energy storage device in a desired charge state; A charge state measuring unit for measuring a charge state of the energy storage device to generate a charge state measurement value; And a parameter calculation section for calculating the parameter based on the charge state reference value and the charge state measurement value.

한편, 본 발명의 일 형태에 따른 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법은, 상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 파라미터를 산출하는 단계; 상기 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for an energy storage device, the method comprising: setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device, and calculating a parameter based on a charged state of the energy storage device; Calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting the parameter; And controlling charge / discharge of the energy storage device based on the calculated power reference value.

바람직하게는, 상기 파라미터를 산출하는 단계는, 상기 에너지 저장 장치를 원하는 충전상태로 유지시키기 위한 충전상태 기준값을 설정하는 과정; 상기 에너지 저장 장치의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값을 생성하는 과정; 및 상기 충전상태 기준값과 상기 충전상태 측정값에 기초하여 상기 파라미터를 산출하는 과정을 포함한다.Advantageously, the step of calculating the parameter comprises: setting a charge state reference value for maintaining the energy storage device in a desired charge state; Measuring a state of charge of the energy storage device to generate a state of charge measurement value; And calculating the parameter based on the charge state reference value and the charge state measurement value.

본 발명에 따르면, 주파수 기준값에 기초하여 전력 기준값 산출 시 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC; State of Charge)에 따라서 전력 기준값 산출을 위한 파라미터(기울기)를 조정함으로써, 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 높은 경우 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하며 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 낮은 경우 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하여, 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention, by adjusting the parameter (slope) for calculating the power reference value in accordance with the state of charge (SOC) of the energy storage device when calculating the power reference value based on the frequency reference value, The charge and discharge of the energy storage device can be efficiently controlled by discharging more than the case where the energy storage device is high and discharging more and charging and discharging less than when the state of charge SOC of the energy storage device is low.

도 1은 신재생 에너지원으로부터 전력 계통으로 전송되는 전기 에너지에 대해 종래기술에 따른 에너지 저장 시스템이 충방전을 수행하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 주파수 조정용 에너지 저장 시스템에서 주파수 기준값에 기초하여 전력 기준값을 산출하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 3은 신재생 에너지원으로부터 전력 계통으로 전송되는 전기 에너지에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템이 충방전을 수행하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)에 따라서 전력 기준값 산출을 위한 파라미터(기울기)를 산출하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 주파수 기준값에 기초하여 전력 기준값을 산출하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법의 흐름도이다.
도 7은 도 6의 단계 S620에 대한 상세 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 조정용 에너지 저장 시스템을 모델로 시뮬레이션을 수행한 결과를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a view schematically showing charging and discharging of an energy storage system according to a conventional technology with respect to electric energy transmitted from a renewable energy source to a power system.
2 is a view for explaining a method of calculating a power reference value based on a frequency reference value in an energy storage system for frequency tuning according to the related art.
FIG. 3 is a view schematically illustrating charging / discharging of an energy storage system according to an embodiment of the present invention with respect to electric energy transferred from a renewable energy source to a power system.
4 is a diagram illustrating a method of calculating a parameter (slope) for calculating a power reference value according to a state of charge (SOC) of an energy storage device in an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of calculating a power reference value based on a frequency reference value in an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a control method for an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed flowchart of step S620 of FIG.
FIG. 8 shows a simulation result of a model of an energy storage system for frequency tuning according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention unnecessarily obscure.

도 3은 신재생 에너지원으로부터 전력 계통으로 전송되는 전기 에너지에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템이 충방전을 수행하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view schematically illustrating charging / discharging of an energy storage system according to an embodiment of the present invention with respect to electric energy transferred from a renewable energy source to a power system.

도 3을 참조하면, 태양광, 풍력 등과 같은 신재생 에너지원(100)에서 생산된 전기 에너지(PWind)는 전력 계통(300)으로 공급되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(200)은 신재생 에너지원(100)과 전력 계통(300) 사이에 연결되어 신재생 에너지원(100)에서 전력 계통(300)으로 공급되는 전기 에너지를 충전하고 필요시 방전함으로써, 전력 계통(300)으로 공급되는 전기 에너지(PGrid)를 제어한다.3, electric energy (P Wind ) generated from a renewable energy source 100 such as sunlight, wind power and the like is supplied to a power system 300 and is supplied to an energy storage system 300 according to an embodiment of the present invention. 200 is connected between the renewable energy source 100 and the power system 300 to charge and discharge the electric energy supplied from the renewable energy source 100 to the power system 300 so that the power system 300 (P Grid ) supplied to the power source (not shown).

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(200)은 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치(220)와 이를 제어하는 제어 장치(210)를 포함하며, 에너지 저장 장치(220)는 충전 시 신재생 에너지원(100)에서 공급된 전기 에너지를 예컨대 화학 에너지로 변환하여 저장하고 방전 시 예컨대 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력 계통(300)으로 공급한다. 참고로, 에너지 저장 장치(220)는 리튬이온전지(LIB), 나트륨황전지(NaS), 레독스흐름전지(RFB) 등과 같이 공지된 기술을 이용하여 구현할 수 있다.The energy storage system 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an energy storage device 220 for storing electric energy and a control device 210 for controlling the energy storage device 220, For example, chemical energy, and converts the electrical energy supplied from the energy source 100 into chemical energy, for example, and converts the chemical energy into electric energy at the time of discharging, and supplies the electrical energy to the power system 300. For reference, the energy storage device 220 may be implemented using a known technique such as a lithium ion battery (LIB), a sodium sulfur battery (NaS), a redox flow battery (RFB), or the like.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치(210)는 주파수 기준값 설정부(211), 충전상태 설정부(212), 충전상태 측정부(213), 파라미터 산출부(214), 전력 기준값 산출부(215), 충방전 제어부(216) 등을 포함한다.The control device 210 includes a frequency reference value setting unit 211, a charge state setting unit 212, a charge state measuring unit 213, a parameter calculating unit 214, Unit 215, a charge / discharge control unit 216, and the like.

주파수 기준값 설정부(211)는 에너지 저장 장치(220)의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값(FBatt , Ref)을 설정한다. 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템을 주파수 조정용으로 사용할 경우, 상기 주파수 기준값은 예컨대 전력 계통(300)에서 측정해 온 주파수(FGrid)를 이용할 수 있다. 참고로, 국내의 경우 전력 계통의 주파수는 60Hz를 기준으로 ±0.2Hz 범위까지 허용되므로, 본 발명은 60±0.2Hz 범위 내에서 기준 주파수를 변경하여 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)를 관리한다.The frequency reference value setting unit 211 sets a frequency reference value (F Batt , Ref ) for charge / discharge control of the energy storage device 220. When the energy storage system according to the present invention is used for frequency adjustment, the frequency reference value may be a frequency (F Grid ) measured in the power system 300, for example. For reference, since the frequency of the power system is allowed to be within the range of ± 0.2 Hz based on 60 Hz, the present invention manages the state of charge (SOC) of the energy storage device by changing the reference frequency within the range of 60 ± 0.2 Hz .

충전상태 설정부(212)는 에너지 저장 장치(220)를 원하는 충전상태(SOC)로 유지시키기 위한 충전상태 기준값(SOCRef)을 설정한다. 충전상태 기준값은 40 ~ 60% 범위 내에서 설정하는 것이 좋으며, 바람직하게는 50%로 설정한다.The charge state setting unit 212 sets a charge state reference value SOC Ref for keeping the energy storage device 220 in a desired state of charge (SOC). The charging state reference value is preferably set within a range of 40 to 60%, and preferably set to 50%.

충전상태 측정부(213)는 에너지 저장 장치(220)의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값(SOC)을 생성한다.The charge state measuring unit 213 measures a state of charge of the energy storage device 220 to generate a state of charge state value SOC.

파라미터 산출부(214)는 충전상태 기준값과 충전상태 측정값에 기초하여, 예컨대 충전상태 측정값과 충전상태 기준값의 차(SOC - SOCRef)에 기초하여 전력 기준값 산출을 위한 파라미터를 산출한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파라미터는 주파수 기준값(FBatt , Ref)에 상응하여 전력 기준값(PBatt,Ref)을 산출할 때 적용할 기울기(Δdf/dp)이고(도 2 및 도 5 참조), 이는 전력 변동에 대한 주파수 변동의 상관관계를 나타내며 음의 실수 값을 갖는다.The parameter calculating unit 214 calculates a parameter for calculating the power reference value based on the difference between the measured state of charge and the state of charge (SOC - SOC Ref ) based on the state of charge reference value and the state of charge measurement. According to a preferred embodiment of the present invention, the parameter is a slope (? Df / dp) to be applied when calculating the power reference value (P Batt, Ref ) corresponding to the frequency reference value (F Batt , Ref ) ), Which represents the correlation of the frequency variation to the power fluctuation and has a negative real value.

이와 관련하여, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)에 따라서 전력 기준값 산출을 위한 파라미터(기울기)를 산출하는 방식을 설명하는 도면이다.In this regard, FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a parameter (slope) for power reference value calculation in accordance with the state of charge (SOC) of the energy storage device in the energy storage system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4(a)는 에너지 저장 시스템(200)이 충전을 수행할 때(예컨대, 주파수 기준값이 60Hz 이상인 경우) 적용할 기울기(Δdf/dp)를 산출하기 위한 것으로, 에너지 저장 장치(220)의 충전상태(SOC)가 높으면 보다 적게 충전하도록 음의 절대값이 큰 기울기(Δdf/dp)를 산출하고, 에너지 저장 장치(220)의 충전상태(SOC)가 낮으면 보다 많이 충전하도록 음의 절대값이 작은 기울기(Δdf/dp)를 산출한다.4A is a diagram for calculating a slope Δdf / dp to be applied when the energy storage system 200 performs charging (for example, when the frequency reference value is 60 Hz or more) (Df / dp) in which the absolute value of the sound is large so as to be less charged when the state of charge SOC of the energy storage device 220 is high and when the state of charge SOC of the energy storage device 220 is low, (? Df / dp) is calculated.

그리고, 도 4(b)는 에너지 저장 시스템(200)이 방전을 수행할 때(예컨대, 주파수 기준값이 60Hz 이하인 경우) 적용할 기울기(Δdf/dp)를 산출하기 위한 것으로, 에너지 저장 장치(220)의 충전상태(SOC)가 높으면 보다 많이 방전하도록 음의 절대값이 작은 기울기(Δdf/dp)를 산출하고, 에너지 저장 장치(220)의 충전상태(SOC)가 낮으면 보다 적게 방전하도록 음의 절대값이 큰 기울기(Δdf/dp)를 산출한다.4 (b) is for calculating the slope (? Df / dp) to be applied when the energy storage system 200 performs discharge (for example, when the frequency reference value is 60 Hz or less) (Df / dp) in which the negative absolute value is small so as to discharge more when the state of charge (SOC) of the energy storage device 220 is high and when the state of charge (SOC) of the energy storage device 220 is low, (Df / dp). ≪ / RTI >

다시 도 3을 참조하면, 전력 기준값 산출부(215)는 파라미터 산출부(214)에서 산출된 파라미터(Δdf/dp)를 적용하여 주파수 기준값 설정부(211)에서 설정된 주파수 기준값(FBatt , Ref)에 상응하는 전력 기준값(PBatt,Ref)을 산출한다.3, the power reference value calculating unit 215 calculates the frequency reference value (F Batt , Ref ) set in the frequency reference value setting unit 211 by applying the parameter? Df / dp calculated in the parameter calculating unit 214, And calculates a power reference value (P Batt, Ref ) corresponding to the power reference value.

이와 관련하여, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 주파수 기준값에 기초하여 전력 기준값을 산출하는 방식을 설명하는 도면이다.In this regard, FIG. 5 is a diagram illustrating a method of calculating a power reference value based on a frequency reference value in an energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 높은 경우 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 파라미터(Δdf/dp)를 산출하고, 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 낮은 경우 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 파라미터(Δdf/dp)를 산출하는데, 그 결과 도 5에 나타난 바와 같이, 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 높으면 높을수록 종래기술(도 2 참조)에 비해 위쪽 청색 점선 방향으로 이동하여 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하며, 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 낮으면 낮을수록 종래기술(도 2 참조)에 비해 아래쪽 적색 점선 방향으로 이동하여 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하게 된다.As described with reference to FIG. 4, in the present invention, the parameter (? Df / dp) is calculated so as to charge less and discharge more than when the state of charge SOC of the energy storage device is high, (Df / dp) so as to charge and discharge less than when the energy storage device is low, as a result, as shown in Fig. 5, the higher the state of charge (SOC) of the energy storage device is, (SOC) of the energy storage device is lower than that of the prior art (refer to FIG. 2), and moves in the direction of the lower red dotted line as compared with the conventional technology It charges a lot and discharges less.

마지막으로, 충방전 제어부(216)는 전력 기준값 산출부(215)에서 산출된 전력 기준값(PBatt,Ref)에 기초하여 에너지 저장 장치(220)의 충방전을 제어한다. 이 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 충방전 제어부(216)는 에너지 저장 장치(220)에서 충방전되는 전력(PBatt)을 피드백받아 폐루프 제어를 수행한다.
Finally, the charging / discharging control unit 216 controls the charging and discharging of the energy storage device 220 based on the power reference value P Batt, Ref calculated by the power reference value calculation unit 215. In this case, according to the preferred embodiment of the present invention, charge / discharge control unit 216 performs feedback control of closed loop by receiving power P Batt to be charged / discharged in energy storage device 220.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법의 흐름도이다. 그리고, 도 7은 도 6의 단계 S620에 대한 상세 흐름도이다.6 is a flowchart of a control method for an energy storage device according to an embodiment of the present invention. 7 is a detailed flowchart of step S620 of FIG.

도 6을 참조하면, 단계 S610에서, 주파수 기준값 설정부(211)는 에너지 저장 장치(220)의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값(FBatt,Ref)을 설정한다. 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템을 주파수 조정용으로 사용할 경우, 상기 주파수 기준값은 예컨대 전력 계통(300)에서 측정해 온 주파수(FGrid)를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 6, in step S610, the frequency reference value setting unit 211 sets a frequency reference value (F Batt, Ref ) for charge / discharge control of the energy storage device 220. When the energy storage system according to the present invention is used for frequency adjustment, the frequency reference value may be a frequency (F Grid ) measured in the power system 300, for example.

한편, 단계 S620에서, 충전상태 설정부(212), 충전상태 측정부(213), 주파수 오프셋 산출부(214)는 상호 연동하여 에너지 저장 장치(220)의 충전상태에 기초하여 전력 기준값 산출을 위한 파라미터(기울기)를 산출한다(도 4 참조). 참고로, 단계 S610과 단계 S620는 별도로 수행되는 것으로 그 실행 순서에 상관이 없으며 함께 수행되어도 무방하다.In step S620, the charge state setting unit 212, the charge state measuring unit 213, and the frequency offset calculating unit 214 are interlocked with each other to calculate the power reference value based on the charge state of the energy storage device 220 And calculates a parameter (slope) (see Fig. 4). For reference, steps S610 and S620 are performed separately, and they do not matter in the order of execution, and may be performed together.

도 7을 참조하여 단계 S620에 대해 상술하면, 단계 S622에서, 충전상태 설정부(212)는 에너지 저장 장치(220)를 원하는 충전상태(SOC)로 유지시키기 위한 충전상태 기준값(SOCRef)을 설정한다. 그리고, 단계 S624에서, 충전상태 측정부(213)는 에너지 저장 장치(220)의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값(SOC)을 생성한다. 그리고, 단계 S626에서, 주파수 오프셋 산출부(214)는 충전상태 기준값과 충전상태 측정값에 기초하여, 예컨대 충전상태 측정값과 충전상태 기준값의 차(SOC - SOCRef)에 기초하여 전력 기준값 산출을 위한 기울기(Δdf/dp)를 산출한다.7, in step S620, the charge state setting unit 212 sets a charge state reference value SOC Ref for maintaining the energy storage device 220 in a desired state of charge (SOC) do. In step S624, the charge state measuring unit 213 measures the state of charge of the energy storage device 220 to generate a state of charge state value SOC. Then, in step S626, the frequency offset calculating section 214 calculates the power reference value calculation based on the difference between the charge state measurement value and the charge state reference value (SOC - SOC Ref ), based on the charge state reference value and the charge state measurement value (&Quot; df / dp ").

다시 도 6을 참조하면, 단계 S630에서, 전력 기준값 산출부(215)는 파라미터 산출부(214)에서 산출된 파라미터(Δdf/dp)를 적용하여 주파수 기준값 설정부(211)에서 설정된 주파수 기준값(FBatt,Ref)에 상응하는 전력 기준값(PBatt,Ref)을 산출한다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 전력 기준값(PBatt , Ref)은 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 높으면 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 산출되며, 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC)가 낮으면 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 산출된다.6, in step S630, the power reference value calculation unit 215 applies the parameter? Df / dp calculated by the parameter calculation unit 214 to the frequency reference value F and it calculates a power reference value (P Batt, Ref) corresponding to Batt, Ref). In this case, as described above, the power reference value (P Batt , Ref ) is calculated so as to charge less and discharge more when the state of charge (SOC) of the energy storage device is high, It is calculated to charge more and discharge less.

마지막으로, 단계 S640에서, 충방전 제어부(216)는 전력 기준값 산출부(215)에서 산출된 전력 기준값(PBatt,Ref)에 기초하여 에너지 저장 장치(220)의 충방전을 제어한다.
Finally, in step S640, the charge and discharge control unit 216 controls the charging and discharging of the energy storage device 220 based on the power reference value P Batt, Ref calculated by the power reference value calculation unit 215.

한편, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 조정용 에너지 저장 시스템을 모델로 시뮬레이션을 수행한 결과를 나타낸 것으로, 1MWh의 에너지 저장 시스템 1개를 신재생 에너지원과 전력 계통 사이에 연결한 경우이다 Meanwhile, FIG. 8 shows a result of model simulation of an energy storage system for frequency tuning according to an embodiment of the present invention. When one energy storage system of 1 MWh is connected between a renewable energy source and a power system to be

구체적으로, 도 8(a)는 신재생 에너지원에서 생산되는 전력(PWind)과 전력 계통으로 실제 공급되는 전력(PGrid)의 변화를 시간의 경과에 따라 나타낸 것이고, 도 8(b)는 에너지 저장 장치를 위한 주파수 기준값(FGrid)(참고로, 이는 전력 계통에서 측정해 온 주파수이다)의 변화를 시간의 경과에 따라 나타낸 것이다. 그리고, 도 8(c)는 에너지 저장 장치의 충전상태(SOC; State of Charge)의 변화를 시간의 경과에 따라 나타낸 것이고, 도 8(d)는 에너지 저장 장치에서 충방전되는 전력(PBatt)의 변화를 시간의 경과에 따라 나타낸 것이다.Specifically, Fig. 8 (a) shows a change in power (P Wind ) produced in the renewable energy source and power (P Grid ) actually supplied to the power system with passage of time, and Fig. 8 The change in frequency reference value (F Grid ) for the energy storage device (for reference, this is the frequency measured in the power system) is represented by the passage of time. And, Figure 8 (c) is a state of charge of the energy storage device; will showing changes in (SOC State of Charge) with the passage of time, FIG. 8 (d) is charged and power (P Batt) to be discharged from the energy storage device As the time elapses.

도 8을 참조하면, 신재생 에너지원에서 생산된 전력(PWind)은 로우패스 필터(Low Pass Filter)를 통과한 효과를 나타내며 전력 계통으로 전력(PGrid)이 공급되는데, 이 때 에너지 저장 장치는 그 차이에 해당하는 전력(PBatt)만큼 충방전을 수행한다.
Referring to FIG. 8, the power P Wind generated from the renewable energy source has an effect of passing through a low pass filter and power P Grid is supplied to the power system. At this time, (P Batt ) corresponding to the difference.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 에너지 저장 장치에 대한 충전상태 측정값(SOC)과 충전상태 기준값(SOCRef)에 기초하여 전력 오프셋 산출을 위한 파라미터(기울기)를 산출하는데, 이 경우 충전상태 측정값(SOC)이 낮으면 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 파라미터를 생성하고 충전상태 측정값(SOC)이 높으면 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 파라미터를 생성하여, 에너지 저장 장치의 충방전을 효율적으로 제어한다.
As described above, according to the present invention, a parameter (slope) for calculating the power offset is calculated based on the measured state of charge (SOC) and the state of charge reference value (SOC Ref ) for the energy storage device. It is possible to generate the parameters to charge more and discharge less when the measured value SOC is low and to generate the parameters to charge less and discharge more when the measured state of charge SOC is high, .

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징들을 변경하지 않고서 다른 구체적인 다양한 형태로 실시할 수 있는 것이므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

10, 100: 신재생 에너지원 20, 200: 에너지 저장 시스템
21, 210: 제어 장치 22, 220: 에너지 저장 장치
30, 300: 전력 계통 211: 주파수 기준값 설정부
212: 충전상태 설정부 213: 충전상태 측정부
214: 파라미터 산출부 215: 전력 기준값 산출부
216: 충방전 제어부10, 100: New and renewable energy sources 20, 200: Energy storage system
21, 210: control device 22, 220: energy storage device
30, 300: power system 211: frequency reference value setting unit
212: Charging state setting unit 213: Charging state measuring unit
214: parameter calculating unit 215: power reference value calculating unit
216: charge / discharge control section

Claims (12)

에너지 저장 시스템에 있어서,
전기 에너지를 저장하고, 전력 계통에 대하여 충방전을 수행하는 에너지 저장 장치; 및
상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 생성된 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하며, 상기 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
상기 제어 장치는
상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하는 주파수 기준값 설정부;
상기 에너지 저장 장치를 원하는 충전상태로 유지시키기 위한 충전상태 기준값을 설정하는 충전상태 설정부;
상기 에너지 저장 장치의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값을 생성하는 충전상태 측정부;
상기 충전상태 기준값과 상기 충전상태 측정값에 기초하여 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부;
상기 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하는 전력 기준값 산출부; 및
상기 산출된 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 충방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.In an energy storage system,
An energy storage device for storing electric energy and performing charge and discharge with respect to the electric power system; And
A frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device is set, a power reference value corresponding to the frequency reference value is calculated by reflecting a parameter generated based on the charge state of the energy storage device, And a control device for controlling charge / discharge of the energy storage device,
The control device
A frequency reference value setting unit for setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device;
A charge state setting unit for setting a charge state reference value for maintaining the energy storage device in a desired charge state;
A charge state measuring unit for measuring a charge state of the energy storage device to generate a charge state measurement value;
A parameter calculation unit for calculating a parameter based on the charge state reference value and the charge state measurement value;
A power reference value calculation unit for calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting the parameter; And
And a charge / discharge control unit for controlling charge / discharge of the energy storage device based on the calculated power reference value. 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 에너지 저장 장치에 대한 충전상태가 기 설정된 충전상태 기준값보다 낮으면 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하고, 상기 에너지 저장 장치에 대한 충전상태가 기 설정된 충전상태 기준값보다 높으면 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls charging and discharging of the energy storage device so that the charging state of the energy storage device is charged more and discharged less when the charging state of the energy storage device is lower than a predetermined charging state reference value, And controls charging and discharging of the energy storage device to charge less and discharge more when the charging state reference value is higher than the set charging state reference value. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 파라미터는 전력 변동에 대한 주파수 변동의 상관관계를 나타내는 기울기인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the parameter is a slope indicative of a correlation of frequency variations with respect to power fluctuations. 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치로서,
상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하는 주파수 기준값 설정부;
상기 에너지 저장 장치를 원하는 충전상태로 유지시키기 위한 충전상태 기준값을 설정하는 충전상태 설정부;
상기 에너지 저장 장치의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값을 생성하는 충전상태 측정부;
상기 충전상태 기준값과 상기 충전상태 측정값에 기초하여 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부;
상기 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하는 전력 기준값 산출부; 및
상기 산출된 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 충방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치.A control device for an energy storage device,
A frequency reference value setting unit for setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device;
A charge state setting unit for setting a charge state reference value for maintaining the energy storage device in a desired charge state;
A charge state measuring unit for measuring a charge state of the energy storage device to generate a charge state measurement value;
A parameter calculation unit for calculating a parameter based on the charge state reference value and the charge state measurement value;
A power reference value calculation unit for calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting the parameter; And
And a charge / discharge controller for controlling charge / discharge of the energy storage device based on the calculated power reference value. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 파라미터 산출부는 상기 충전상태 측정값이 상기 충전상태 기준값보다 낮으면 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 파라미터를 산출하고, 상기 충전상태 측정값이 상기 충전상태 기준값보다 높으면 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치.6. The method of claim 5,
The parameter calculator calculates a parameter to charge more and discharge less when the measured charge value is lower than the reference value of the charge state, and if the measured charge value is higher than the charge state reference value, And the parameter is calculated. 제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 파라미터는 전력 변동에 대한 주파수 변동의 상관관계를 나타내는 기울기인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 장치.The method according to claim 5 or 7,
Wherein the parameter is a slope indicative of a correlation of frequency variations with respect to power fluctuations. 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법으로서,
상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 주파수 기준값을 설정하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전상태에 기초하여 파라미터를 산출하는 단계;
상기 파라미터를 반영하여 상기 주파수 기준값에 상응하는 전력 기준값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 전력 기준값에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 파라미터를 산출하는 단계는,
상기 에너지 저장 장치를 원하는 충전상태로 유지시키기 위한 충전상태 기준값을 설정하는 과정;
상기 에너지 저장 장치의 충전상태를 측정하여 충전상태 측정값을 생성하는 과정; 및
상기 충전상태 기준값과 상기 충전상태 측정값에 기초하여 상기 파라미터를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법.A control method for an energy storage device,
Setting a frequency reference value for charge / discharge control of the energy storage device, and calculating a parameter based on the charged state of the energy storage device;
Calculating a power reference value corresponding to the frequency reference value by reflecting the parameter; And
And controlling charging and discharging of the energy storage device based on the calculated power reference value,
Wherein the step of calculating the parameter comprises:
Setting a charge state reference value for maintaining the energy storage device in a desired charge state;
Measuring a state of charge of the energy storage device to generate a state of charge measurement value; And
And calculating the parameter based on the charge state reference value and the charge state measurement value. 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 파라미터 산출은, 상기 충전상태 측정값이 상기 충전상태 기준값보다 낮으면 보다 많이 충전하고 보다 적게 방전하도록 파라미터를 산출하고, 상기 충전상태 측정값이 상기 충전상태 기준값보다 높으면 보다 적게 충전하고 보다 많이 방전하도록 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the parameter calculation comprises calculating a parameter to charge more and discharge less if the measured charge state value is less than the charge state reference value and to charge less if the measured charge state value is higher than the charge state reference value, Wherein the parameter is computed for the energy storage device. 제9항 또는 제11항에 있어서,
상기 파라미터는 전력 변동에 대한 주파수 변동의 상관관계를 나타내는 기울기인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치를 위한 제어 방법.The method according to claim 9 or 11,
Wherein the parameter is a slope indicative of a correlation of a frequency variation with respect to a power variation.
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