KR101850426B1 - 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 태양광 모듈 및 배터리의 전력이 모두 방전 시에는 상용 전력 계통으로 전력을 공급받는 제1 부하; 상기 상용 전력 계통의 유입 전력량을 측정하는 계량계; 상용 전력 계통 유입 전력량을 상기 계량계로 확인 후 일정치 이하로 부족할 경우 태양광 모듈 및 배터리의 전력을 공급받는 제2 부하; 상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 ON 상태로 전환하고, 상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하도록 하는 제1 스위치(SW1); 상기 상용 전력 계통의 품질을 측정하는 상용전력 품질 측정부; 상기 상용전력 품질 측정부를 통해 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어나 효율저하 및 인버터 소손, 전력 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적 하락하는 경우 제3 스위치(SW3)와 동시에 ON 상태로 만들어 디젤 발전기의 전력을 이용하도록 하여 인버터 효율의 하락을 막는 제2 스위치(SW2); 상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하와 제2 부하에 직접 공급되도록 ON 상태를 유지하고, 상기 상용 전력 계통 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하도록 하는 제3 스위치(SW3);를 포함하는 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 각 부하단에 태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 부하단에 전력공급이 부족할 때에는 발전기와 상용 전력 계통의 전력을 적절히 연계하여 부하에 전력 공급이 차질없도록 전력계통의 운영효율을 최적화하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 태양광 모듈 및 배터리의 전력이 모두 방전 시에는 상용 전력 계통으로 전력을 공급받는 제1 부하; 상기 상용 전력 계통의 유입 전력량을 측정하는 계량계; 상용 전력 계통 유입 전력량을 상기 계량계로 확인 후 일정치 이하로 부족할 경우 태양광 모듈 및 배터리의 전력을 공급받는 제2 부하; 상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 제1 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 ON 상태로 전환하고, 상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하도록 하는 제1 스위치(SW1); 상기 상용 전력 계통의 품질을 측정하는 상용전력 품질 측정부; 상기 상용전력 품질 측정부를 통해 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어나 인버터 소손, 전력 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적으로 하락하는 경우 제1 스위치(SW1)를 OFF로 하여 상용 전력 계통의 전원을 차단시키고, 제3 스위치(SW3)와 동시에 ON 상태로 만들어 디젤 발전기의 전력을 이용하도록 하여 인버터 효율의 하락을 방지하는 제2 스위치(SW2); 상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하에 직접 공급되도록 ON 상태를 유지하고, 상기 상용 전력 계통 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하도록 하는 제3 스위치(SW3);를 포함하는 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 국내 전력시장의 특징은 산업용 소비자의 전기소비 패턴 변화로 평균 부하 증가율에 비하여 최대전력 증가율이 급격히 증가하고 있다. 또한 전체적인 부하율은 점차 낮아지고 있는 반면, 계절별 및 시간대별 부하변동은 커지는 경향을 보이고 있다. 이러한 상황에서 안정적인 전력수급을 위하여 시간대별 전기부하를 평준화하여 전력피크에 적극 대응하고 대규모 정전사고 등에 효과적으로 대응하는 방안으로 에너지저장시스템의 이용이 급부상하고 있다.
또한 전력공급 예비력 저하 문제, 신재생에너지 도입 비중 확대로 계통에 미치는 출력 변동을 고려할 때 에너지저장시스템의 필요성은 더욱 증진될 것으로 예상되는 바이다.
에너지저장시스템의 활용은 전력계통에서 전력 수요와 공급의 불균형을 해소하기 위해 사용되는 전력 저장장치로 발전소~송전~변전소~배전~수용가에 이르는 전 과정에서 다양한 용도로 이루어질 수 있다.
에너지저장시스템의 발전서비스 이용은 전력계통의 기존 발전기와 연계하여 발전자원으로 전력시장에서 전력판매와 보조서비스 제공을 위한 활용과 전기를 저장한 후 필요 시 공급하여 피크수요 시점의 전력부하 조절을 통해 전력계통의 운영효율을 최적화하는 데 이용될 수 있다. 송전망 서비스로는 송배전망에 연계하여 송배전망의 안정적 운영을 위해 필요한 각종 전력설비의 역할을 에너지저장시스템이 담당하여, 신규 설비투자의 지연과 전력계통의 신뢰성 안정성을 높일 수 있다. 수용가 측면에서는 에너지저장시스템을 이용하여 전기 생산 및 소비 환경의 변화로 발생하는 전력 계통의 품질 및 신뢰성 저하를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 특히 신재생에너지 발전과 전기자동차 충전에 따른 전력수급의 변동성이 높아져 전력망의 불안정성이 심해질 수 있는 상황에서 에너지저장시스템은 변동성이 높은 전기의 공급과 수요를 조절하고 수시로 변화하는 주파수를 조정하여 전력망의 신뢰도 향상 기능을 수행한다. 돌발적 정전과 같은 전력 계통의 비상 상황에 대비할 수 있을 뿐만 아니라 또한 수용가 측면에서 과거 공급자에게 전적으로 의존하던 전기 공급에서 벗어나 필요시 자체 공급으로 전기요금을 절감하고, 외부계통의 문제로 야기될 수 있는 구역 내 전력계통의 문제에 효과적으로 대응할 수 있다. 이러한 에너지저장시스템의 효과는 다양한 용도로 실증적용을 통해 입증되고 있는 만큼 명확하다.
도 1에 도시된 바와 같이 한국등록특허 제1264142호는 태양광발전 등 신재생에너지 생산 설비를 현재의 기술기준을 만족하면서도 보다 적극적으로 비상용전력 등으로 활용할 수 있도록 하고, 역송되지만 보상받을 수 없는 잉여의 발전량을 활용하여 수용가 측면에서 에너지 비용을 최적화할 수 있는 신재생에너지시스템에 관한 것이다.
따라서 종래의 인버터는 태양광발전 등 신재생에너지에 의해 충전한 후 부하의 필요한 용량만큼 방전시키고, 기존의 배터리 충전기는 계통에 전기적으로 연결되어 있거나, 태양광과 인버터 사이에 설치되어 있었다.
즉 계통 정전 등 사고 발생 시에 비상용 조명이나 주요 부하에 연속적으로 전력을 공급할 수 있게 됨으로써 별도의 비상용 발전기 등의 설비를 갖추지 않고도 비상용 전력을 제공할 수 있다고 하지만 축전지를 통해 전력을 저장하여 피크부하 시에 방전을 하는 단순한 방법 밖에 사용할 수 밖에 없고 인버터 효율이 지속적 하락하거나 부하에 문제가 생겼을 경우 용이하게 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양광 모듈 및 배터리에 의한 부하에 우선 공급하되 부하단의 전력 공급이 부족할 경우, 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어날 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적 하락하는 경우, 상용전력 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 등을 고려하여 안정적 전력을 공급하도록 할 수 있는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 back to back 인버터를 부하전용으로 설치하여 시스템에 여러가지 방안으로 전력을 제어하도록 하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 비오는 날과 같이 태양광 발전없이 지속적 부하를 사용할 경우 배터리 전원으로 발전하고, 부족분은 상용 전력 계통의 전력으로 보완하며, 또한 계통이 저전압, 저주파수가 발생한 경우에는 제1 스위치(SW1)를 개방하고 발전기로 부하에 전원을 공급하여 부하단에 전력이 차질없도록 전력계통의 운영효율을 최적화할 수 있는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상용전원, 발전기가 정전압, 정주파수일 경우 제3 스위치(SW3)을 ON 시켜서 인버터를 통과하지 않고 부하에 공급되므로 효율을 높이고, 전원의 전압 및 주파수가 정상치 미달하였을 경우 제3 스위치(SW3)를 OFF하고 양방향 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든후 부하에 안정적 전원을 공급하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 태양광 모듈, 배터리 및 상용 전력 계통이 전기적으로 연계되어 인버터와 컨버터에 의해 전력 변환되는 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템에 있어서, 태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 태양광 모듈 및 배터리의 전력이 모두 방전 시에는 상용 전력 계통으로 전력을 공급받는 제1 부하; 상기 상용 전력 계통의 유입 전력량을 측정하는 계량계; 상용 전력 계통 유입 전력량을 상기 계량계로 확인 후 일정치 이하로 부족할 경우 태양광 모듈 및 배터리의 전력을 공급받는 제2 부하; 상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 제1 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 ON 상태로 전환하고, 상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하도록 하는 제1 스위치(SW1); 상기 상용 전력 계통의 품질을 측정하는 상용전력 품질 측정부; 상기 상용전력 품질 측정부를 통해 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어나 인버터 소손, 전력 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적으로 하락하는 경우 제1 스위치(SW1)를 OFF로 하여 상용 전력 계통의 전원을 차단시키고, 제3 스위치(SW3)와 동시에 ON 상태로 만들어 디젤 발전기의 전력을 이용하도록 하여 인버터 효율의 하락을 방지하는 제2 스위치(SW2); 상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하에 직접 공급되도록 ON 상태를 유지하고, 상기 상용 전력 계통 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하도록 하는 제3 스위치(SW3);를 포함한다.
상기 태양광 모듈, 상용 전력 계통, 디젤 발전기에 의한 충방전을 위해 배터리 충전기용 컨버터의 위치가 외부가 아닌 양방향 인버터와 태양광 컨버터 사이에 위치한다.
본 발명은 상용 전력 계통의 이상을 점검하기 위해, 마이크로 프로세서에 의해 계량계의 이상 유무를 주기적으로 점검하는 단계; 상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 제1 스위치(SW1)를 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하는 단계; 상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 제1 스위치(SW1)를 ON 상태로 전환하여 공급하는 단계;를 더 포함한다.
상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 부하에 공급하는 전력이 부족할 경우 1차 상용 전력으로 대체하기 위해 양방향 인버터에 연결된 제1 스위치(SW1)을 ON 상태로 전환하는 단계; 상용 전력 계통의 이상 시에는 제1 스위치(SW1)를 OFF한 후, 디젤 발전기를 기동하고 제2 스위치(SW2)를 ON하여 지속적인 전력이 공급되도록 하는 단계;를 더 포함한다.
상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하와 제2 부하에 직접 공급되도록 제3 스위치(SW3)를 ON 상태를 유지하는 단계; 상용전력 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 제3 스위치(SW3)를 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하는 단계;를 더 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 인버터를 통과하지 않고 부하에 공급되므로 효율을 높이고, 전력의 전압 및 주파수가 정상치 미달하였을 경우 제3 스위치(SW3)를 OFF하고 양방향 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 부하에 안정적 전력을 공급할 수 있다.
또한 본 발명은 품질이 제어범위를 벗어나 효율저하 및 인버터소손, 전력 정류 불가인 경우, 인버터 효율이 지속적 하락하기 때문에 발전기 전력을 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3)를 ON하여 사용하고, 발전기 전력 품질문제시에는 백업용 인버터를 사용하여 품질 문제를 해결할 수 있다.
또한 본 발명은 1번 부하에 공급되는 전원을 태양과 및 배터리 전원을 우선으로 하고, 모두 방전시에는 상용 전력 계통의 상용전원으로 하며, 상용전원의 품질이 지속적 하락하여 전력 품질의 문제시에는 백업용 인버터를 통하여 전력품질을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 계통 일부 이상 시에는 계통전력변환을 통해 하이브리드장치를 통해 전력품질 정상적 수준으로 변환하며, 계통 붕괴수준(저전압, 저주파수 강도가 높음)인 경우에는 마이크로디젤발전기를 통해 부하에 전력을 공급하도록 하여 전력품질을 확보할 수 있다.
도 1은 종래 발명의 일실시예에 따라 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 순서를 보여주는 플로우 챠트 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 순서를 보여주는 플로우 챠트 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 태양광 모듈(20), 배터리(30), 제1 부하(42), 계량계(46), 제2 부하(41), 제1 내지 3 스위치(SW1, SW2, SW3), 상용 전력 계통(45), 상용전력 품질 측정부(47), 컨버터(11, 12), 양방향 인버터(13), 정전압 정주파수 인버터(14) 등으로 이루어진다.
상기 태양광 모듈(20)을 통해 생성된 전력은 제1 부하(42)와 제2 부하(41)가 필요한 용량만큼 우선 공급하고, 잉여 전력은 배터리(30)에 충전하여 충전전력 등의 정보를 포함하는 전력 정보를 저장한다.
종래의 상기 충전기는 계통에 있거나, 태양광과 인버터 사이에 설치되어 있었지만, 본 발명은 태양광 모듈(20), 상용 전력 계통(45), 디젤 발전기(40)에 의한 충·방전을 위해 배터리 충전기용 컨버터(12)의 위치가 외부가 아닌 양방향 인버터(13)와 태양광 컨버터(11) 사이에 위치한다.
따라서 배터리(30)의 SOC(충전상태)가 충분치 않을 경우 방전중단하며, 기본적인 보호용 충전을 위해서는 기존의 태양광 전력 외에 상용 전력 계통(45)과, 디젤 발전기(40)를 이용할 수 있다.
즉 상기 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)에 의한 부하에 공급하는 전력이 부족할 경우 1차로 상용 전력 계통의 상용 전력으로 대체하기 위해 양방향 인버터(13)에 연결된 SW1을 ON 상태로 전환하고, 상용 전력 계통(45)의 품질이 제어범위를 벗어나 효율저하 및 인버터 소손, 전력 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터(13, 14) 효율이 지속적 하락하는 경우 스위치(SW3)와 동시에 스위치(SW2)를 ON 상태로 만들어 디젤 발전기(40)의 전력을 이용하도록 하며, 상용전력 또는 디젤 발전기(40)의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 SW3를 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터(14)를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하(42)에 안정적 전력을 공급하도록 할 수 있다.
이하 부하의 사용과 스위치(SW)의 동작에 의한 실시예를 설명한다.
먼저 본 발명은 1차 공급으로 태양광 모듈(20)을 이용해 태양광발전을 이용하여 충전하고, 2차 공급으로 부족분은 배터리(30)를 이용하고, 3차 공급으로는 상용전력으로 공급이 순차적으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이 외에도 디젤 발전기(40)와 같은 외부 전력원이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예로서 비오는 날과 같이 태양광 모듈(20)에 의한 태양광 발전 없이 지속적 제1 부하를 사용할 경우 배터리(30)로 우선 발전하고, 부족분은 상용 전력 계통(45)과 연계하여 차질없이 전력을 공급한다.
또한, 상용 전력 계통(45)이 저전압, 저주파수가 발생한 경우에는 SW1을 개방하고 디젤 발전기(40)로 제1 부하(42), 제2 부하(41)에 전력을 공급한다.
스위치(SW1)은 상기 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)에 의한 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통(45)으로 대체하기 위해 ON 상태로 전환하고, 상기 상용 전력 계통(45)이 정전 등과 같은 이상 시에는 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기(40)를 기동하도록 하는 스위치이다.
또한, 스위치(SW1)은 상기 태양광 모듈(20)의 생산전력이 부하의 전력 공급 및 배터리(30)에 충전 전력을 저장하고도 생산 전력이 남은 경우에는 상용 전력 계통(45)으로 전력을 전송하는 스위치이다.
즉, 본 발명에 따른 인버터 발전기 병렬운전 및 단독운전 기능으로서, 기본 계통과 병렬운전을 기본으로 하며, 계통이상(주파수, 전압 이상) 시에는 제1 스위치(SW1)를 OFF 하고 디젤 발전기(40)를 보조전력으로 사용할 수도 있다.
스위치(SW2)는 상기 상용전력 품질 측정부(47)를 통해 상기 상용전력 품질 측정부를 통해 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어나 인버터 소손, 전원 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적으로 하락하는 경우 제1 스위치(SW1)를 OFF로 하여 상용 전력 계통의 전원을 차단시키고, 제3 스위치(SW3)와 동시에 ON 상태로 만들어 디젤 발전기의 전력을 이용하도록 하여 인버터 효율의 하락을 방지하는 스위치이다.
스위치(SW3)는 상기 상용 전력 계통(45) 또는 디젤 발전기(40)가 정전압, 정주파수일 경우 인버터(13, 14)를 통과하지 않고 상기 제1 부하(42)와 제2 부하(41)에 직접 공급되도록 ON 상태를 유지하고, 상기 상용 전력 계통(45) 또는 디젤 발전기(40)의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터(14)를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하(42)에 안정적 전력을 공급하도록 하는 스위치이다.
제1 부하(42)는 태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)의 전력이 모두 방전 시에는 상용 전력 계통(45)으로 전력을 공급받는 부하이다.
이 때 특정 외부 현상으로 인해 상용전력의 품질이 지속적 하락하면 인버터 내부 백업용 인버터를 통하여 전력을 공급할 수 있다.
제2 부하(41)는 상용 전력 계통(45) 유입 전력량을 상기 계량계(46)로 확인 후 일정치 이하로 부족할 경우 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)의 전력을 공급받는 부하이다.
본 발명은 태양광 생산 전력이 배터리(30)에 충전 전력을 저장하고 부하에 전력을 공급하는 계통정상인 경우에는 제1 스위치(SW1) 내지 제3 스위치(SW3)를 모두 OFF시켜 제1 부하(42)에 전력을 공급한다.
또한, 계통 일부 이상 시에는 계통전력변환을 통해 하이브리드장치를 통해 전력품질 정상적 수준으로 변환하며, 계통 붕괴수준(저전압, 저주파수 강도가 높음)인 경우에는 마이크로디젤발전기를 통해 부하에 전력을 공급한다.
이하 본 발명의 실시를 위한 신재생에너지를 이용한 전력 공급 방법에 대하여 자세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 먼저 상용전력 품질 측정부(47)가 상기 상용 전력 계통(45)의 이상을 점검한다(S201).
이 때 외부에 부착된 마이크로 프로세서에 의해 계량계(46) 등의 이상 유무를 주기적으로 점검할 수 있다.
그리고 상기 상용 전력 계통(45)의 정전 등과 같은 이상 시에는 SW1을 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기(40)를 기동한다(S202).
상기 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)에 의한 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통(45)으로 대체하기 위해 SW1을 ON 상태로 전환하여 공급한다(S2021).
도 4에 도시된 바와 같이 상기 태양광 모듈(20) 및 배터리(30)에 의한 부하에 공급하는 전력이 부족할 경우 1차로 상용 전력으로 대체하기 위해 양방향 인버터(13)에 연결된 SW1을 ON 상태로 전환한다(S301, S302).
그리고 상용 전력 계통(45)의 이상 시에는 스위치(SW1)를 OFF한 후, 디젤 발전기(40)를 기동하고 SW2를 ON하여 지속적인 전력이 공급되도록 한다(S306).
도 5에 도시된 바와 같이 상기 상용전력 또는 디젤 발전기(40)가 정전압, 정주파수일 경우 인버터(13, 14)를 통과하지 않고 상기 제1 부하(42)와 제2 부하(41)에 직접 공급되도록 스위치(SW3)를 ON 상태를 유지한다(S203, S204).
그리고 상기 상용 전력 계통(45) 또는 디젤 발전기(40)의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 스위치(SW3)를 OFF 상태로 한다(S205, S206).
즉 상용전력 또는 디젤 발전기(40)의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 스위치(SW3)를 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터(14)를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하(42)에 안정적 전력을 공급한다(S207).
또는 상기 발전기 전력 품질문제시에는 백업용 인버터를 통하여 전력품질을 확보한 후 사용하는 것이 바람직하다.
11, 12 : 컨버터
13 : 양방향 인버터
14 : 정전압 정주파수 인버터
20 : 태양광 모듈
30 : 배터리
41 : 제2 부하
42 : 제1 부하
45 : 상용 전력 계통
46 : 계량계
47 : 상용전력 품질 측정부
13 : 양방향 인버터
14 : 정전압 정주파수 인버터
20 : 태양광 모듈
30 : 배터리
41 : 제2 부하
42 : 제1 부하
45 : 상용 전력 계통
46 : 계량계
47 : 상용전력 품질 측정부
Claims (5)
- 태양광 모듈, 배터리 및 상용 전력 계통이 전기적으로 연계되어 인버터와 컨버터에 의해 전력 변환되는 신재생에너지를 이용한 전력 공급 시스템에 있어서,
태양광 및 배터리 전력이 우선으로 공급되고, 태양광 모듈 및 배터리의 전력이 모두 방전 시에는 상용 전력 계통으로 전력을 공급받는 제1 부하;
상기 상용 전력 계통의 유입 전력량을 측정하는 계량계;
상용 전력 계통 유입 전력량을 상기 계량계로 확인 후 일정치 이하로 부족할 경우 태양광 모듈 및 배터리의 전력을 공급받는 제2 부하;
상기 태양광 모듈 및 배터리에 의한 제1 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 ON 상태로 전환하고, 상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하도록 하는 제1 스위치(SW1);
상기 상용 전력 계통의 품질을 측정하는 상용전력 품질 측정부;
상기 상용전력 품질 측정부를 통해 상용 전력 계통의 품질이 제어범위를 벗어나 인버터 소손, 전력 정류 불가인 것으로 판단된 경우 또는 상기 인버터 효율이 지속적으로 하락하는 경우 제1 스위치(SW1)를 OFF로 하여 상용 전력 계통의 전원을 차단시키고, 제3 스위치(SW3)와 동시에 ON 상태로 만들어 디젤 발전기의 전력을 이용하도록 하여 인버터 효율의 하락을 방지하는 제2 스위치(SW2);
상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하에 직접 공급되도록 ON 상태를 유지하고, 상기 상용 전력 계통 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하도록 하는 제3 스위치(SW3);를 포함하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양광 모듈, 상용 전력 계통, 디젤 발전기에 의한 충방전을 위해 배터리 충전기용 컨버터의 위치가 외부가 아닌 양방향 인버터와 태양광 컨버터 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템. - 제1항에 기재된 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템을 이용하여 상용 전력 계통의 이상을 점검하기 위해, 마이크로 프로세서에 의해 계량계의 이상 유무를 주기적으로 점검하는 단계;
상기 상용 전력 계통의 이상 시에는 제1 스위치(SW1)을 OFF 상태로 만들어 디젤 발전기를 기동하는 단계;
태양광 모듈 및 배터리에 의한 제1 부하에 공급하는 전력의 부족분은 상용 전력 계통으로 대체하기 위해 제1 스위치(SW1)를 ON 상태로 전환하여 제1 부하에 전력을 공급하는 단계;
상용 전력 계통의 이상시에는 제1 스위치(SW1)를 OFF한 후, 디젤 발전기를 기동하고 제2 스위치(SW2)를 ON하여 지속적으로 제1 부하에 전력을 공급되도록 하는 단계;
상기 상용전력 또는 디젤 발전기가 정전압, 정주파수 일 경우 인버터를 통과하지 않고 상기 제1 부하에 직접 공급되도록 제3 스위치(SW3)를 ON 상태를 유지하는 단계;
상용전력 또는 디젤 발전기의 전압 및 주파수가 정상치에 미달하였을 경우 제3 스위치(SW3)를 OFF 상태로 하여 정전압 정주파수 인버터를 통해 정전압, 정주파를 만든 후 제1 부하에 안정적 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 방법.
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| KR1020170143702A KR101850426B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템 및 그 방법 |
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| KR101850426B1 true KR101850426B1 (ko) | 2018-04-19 |
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| KR1020170143702A KR101850426B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 하이브리드를 활용한 안정적 전력 공급 시스템 및 그 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230106135A (ko) | 2022-01-03 | 2023-07-12 | 고려대학교 산학협력단 | 재생에너지 보급 증가 환경에서의 송전계통운영 및 배전계통운영 협조 방법 |
| KR102632144B1 (ko) * | 2023-01-25 | 2024-02-02 | 대신전력(주) | 계통 전력과 태양광 발전부 및 배터리 관리부의 연계를 통한 전기자동차 충전 시스템 |
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| KR101742599B1 (ko) * | 2016-08-26 | 2017-06-15 | 주식회사 주왕산업 | 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템 |
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2017
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