KR101888410B1 - 마이크로 그리드 운영 시스템 - Google Patents

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KR101888410B1 KR1020160162881A KR20160162881A KR101888410B1 KR 101888410 B1 KR101888410 B1 KR 101888410B1 KR 1020160162881 A KR1020160162881 A KR 1020160162881A KR 20160162881 A KR20160162881 A KR 20160162881A KR 101888410 B1 KR101888410 B1 KR 101888410B1
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조휘창
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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 분산전원, 에너지 저장장치 및 디젤 발전기를 포함하는 발전 설비의 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 계측 데이터를 수집하는 통신부; 상기 계측 데이터를 이용하여 상기 발전 설비의 운전 상태와 운전 모드를 판단하는 운전 모드 판단부; 상기 운전 모드에 따라 부하에서 요구되는 총 부하량 대비 상기 발전 설비 각각의 출력량을 산출하는 연산부; 및 상기 출력량에 따라 상기 발전 설비를 제어하기 위한 제어 명령을 출력하는 제어부를 포함하는 마이크로 그리드 운영 시스템을 제공한다.

Description

마이크로 그리드 운영 시스템{MANAGEMENT SYSTEM FOR MICRO-GRID}
본 발명의 일실시예는 마이크로 그리드 운영 시스템에 관한 것이다.
마이크로 그리드(Micro-Grid)는 태양광, 풍력발전과 같은 다양한 신재생에너지발전원과 계통내 전력에너지를 저장하기 위한 에너지 저장장치(ESS), 부족한 에너지를 보충하기 위한 디젤 발전기 및 그 전력에너지를 사용하는 부하를 포함하는 전력계통이다. 이러한 마이크로그리드는 미래 친환경 신전력공급 시스템으로서 신재생에너지의 이용 효율 향상과 전력 공급 신뢰도 및 전력품질 향상에 기여할 수 있다. 그러나 마이크로 그리드가 구성되는 지역적 특성이 모두 상이하기 때문에 이러한 발전원들의 출력변동에 따른 디젤발전기의 발전출력 최적화 알고리즘이 필요하다.
또한, 마이크로 그리드는 전력계통내에 존재하는 다양한 설비들의 안정적인 운전을 위하여 SCADA기능을 수행하는 마이크로 그리드 운영시스템을 운영하고 있다. 이러한 운영시스템에서는 설비의 제어 및 계측과 같은 기본적인 전력계통 관리기능만을 제공하기 때문에 분산전원 및 에너지 저장장치에 대한 운영방식은 운영사의 지침이나 운전원 결정에 의해서 결정된다고 할 수 있다. 에너지 저장장치의 제조사에서 제공하는 운전범위와 상이하게 운전될 경우, 에너지 저장장치의 배터리 수명이 제조사에서 제공한 데이터보다 급격하게 감소할 수 있는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마이크로 그리드내의 다수의 발전 설비 및 에너지 저장장치에서 계측되는 데이터를 기반으로 디젤 발전기의 운전비용 최소화를 목적으로 하는 마이크로 그리드 운영 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 분산전원, 에너지 저장장치 및 디젤 발전기를 포함하는 발전 설비의 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 계측 데이터를 수집하는 통신부; 상기 계측 데이터를 이용하여 상기 발전 설비의 운전 상태와 운전 모드를 판단하는 운전 모드 판단부; 상기 운전 모드에 따라 부하에서 요구되는 총 부하량 대비 상기 발전 설비 각각의 출력량을 산출하는 연산부; 및 상기 출력량에 따라 상기 발전 설비를 제어하기 위한 제어 명령을 출력하는 제어부를 포함하는 마이크로 그리드 운영 시스템을 제공한다.
상기 운전 모드 판단부는 상기 디젤 발전기는 운전 상태이고, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 0으로, 상기 디젤 발전기 및 상기 분산 전원은 운전 상태이고, 상기 에너지 저장장치는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 1로, 상기 디젤발전기, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치가 운전 상태인 경우를 운전 모드 2로, 상기 디젤 발전기는 미운전 상태이고, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치는 운전 상태인 경우를 운전 모드 3으로 판단할 수 있다.
상기 연산부는 상기 운전 모드 0인 경우, 총 부하량에 따라 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 산출할 수 있다.
상기 연산부는 상기 운전 모드 1인 경우, 총 부하량 대비 상기 분산 전원의 출력량에 따라 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 산출할 수 있다.
상기 연산부는 기 설정된 풍력발전기의 출력제한값에 따라 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 조절할 수 있다.
상기 연산부는 상기 디젤 발전기 각각의 최소출력제한값을 유지하기 위하여 상기 풍력발전기의 출력제한값을 이용하여 태양광발전기의 출력 제한값을 연산할 수 있다.
상기 연산부는 상기 운전 모드 2 또는 3인 경우, 총 부하량 대비 상기 디젤 발전기 및 상기 분산 전원의 출력량에 따라 상기 에너지 저장장치의 출력량을 산출할 수 있다.
상기 연산부는 상기 에너지 저장장치의 출력량이 PCS의 최대충전용량보다 큰 경우 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.
상기 에너지 저장장치의 출력량이 PCS의 최대방전용량보다 큰 경우 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다.
본 발명인 마이크로 그리드 운영 시스템은 마이크로 그리드내의 다수의 발전 설비 및 에너지 저장장치에서 계측되는 데이터를 기반으로 디젤 발전기의 운전비용을 최소화할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 그리드 시스템의 개념도이고,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 그리드 운영 시스템의 구성 블록도이고,
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 그리드 운영 시스템의 동작 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 그리드 시스템의 개념도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 그리드 운영 시스템의 구성 블록도이다. 도1및 도2를 참조하면, 마이크로 그리드 시스템은 마이크로 그리드 운영 시스템(100), 분산전원(200), 디젤 발전기(300), 에너지 저장장치(400)를 포함하여, 계통 연계점을 통해서 복수의 부하를 포함하는 부하단(500)과 접속되어 있다.
디젤 발전기(300)는 중유와 같은 화석연료를 에너지원으로 하는 발전설비이며, 에너지 저장장치(400) 및 분산전원(200)과 함께 부하단(500)에 대한 전력 공급을 담당한다. 따라서 본 실시형태에서는 이와 같은 화석연료를 에너지원으로 하는 내연력 발전설비의 예로 디젤 발전기를 예로 들어서 설명하나, 반드시 중유를 사용하는 디젤 발전기에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 석탄을 연료로 사용하는 발전설비 등도 포함하여 화석연료를 에너지원으로 하는 내연력 발전설비 모두를 포함할 수 있다.
에너지 저장장치(400)는 예를 들어 충전 및 방전이 가능한 2차 전지나 커패시터 등으로 구성되며, 디젤 발전기(300) 및 분산전원(200)과 함께 부하단(500)에 대한 전력 공급을 담당한다. 설명의 편의상 이하의 설명에서는 에너지 저장장치(400)가 배터리인 것으로 하여 설명한다.
분산전원(200)은 예를 들어 풍력발전기, 태양광발전기 등과 같이 재생 가능한 에너지를 이용한 발전설비이다. 분산전원(200)은 날씨나 계절 등의 영향에 따라서 출력이 변동된다는 특성이 있으므로 에너지 저장장치(400)에 대한 충전 및 방전을 통해서 출력을 가능한 한 평준화시키는 것이 필요하다. 또한, 필요에 따라서는 디젤 발전기(300)의 가동에 의한 부족분의 보충을 통해서 부하단이 요구하는 전력의 수요와 재생 가능 에너지를 이용하는 분산전원(200)의 출력 간의 균형의 유지가 필요하다.
부하단(500)은 예를 들어 일반 가정이나 공장 등과 같이 전력을 소비하는 전력 소비자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 다른 마이크로 그리드 운영 시스템은 통신부(110), 모드 판단부(120), 연산부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
통신부(110)는 분산전원(200), 에너지 저장장치(400) 및 디젤 발전기(300)를 포함하는 발전 설비의 RTU(Remote Terminal Unit) (미도시)로부터 계측 데이터를 수집할 수 있다. 통신부(110)는 TCP/IP통신을 이용하여 마이크로 그리드 시스템에 존재하는 모든 발전 설비 및 RTU와 데이터 통신을 수행할 수 있다.
또한, 통신부(110)는 제어부(140)의 제어에 따라 각 발전 설비를 제어하기 위한 제어 명령을 전송 할 수 있다.
모드 판단부(120)는 계측 데이터를 이용하여 발전 설비의 운전 상태와 운전 모드를 판단할 수 있다. 모드 판단부(120)는 디젤 발전기(300)는 운전 상태이고, 분산 전원(200) 및 에너지 저장장치(400)는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 0으로, 디젤 발전기(300) 및 분산 전원(200)은 운전 상태이고, 에너지 저장장치(400)는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 1로, 디젤발전기(300), 분산 전원(200) 및 에너지 저장장치(400)가 운전 상태인 경우를 운전 모드 2로, 디젤 발전기(300)는 미운전 상태이고, 분산 전원(200) 및 에너지 저장장치(400)는 운전 상태인 경우를 운전 모드 3으로 판단할 수 있다.
모드 판단부(120)는 예를 들면, 최근 20분 계측 데이터의 평균값을 이용하여 각 발전 설비의 운전 상태를 판단하고, 이에 따라 운전 모드를 판단할 수 있다.
운전 모드는 정적으로 고정되는 것은 아니며 아래의 조건에 따라 모드의 전환이 가능할 수 있다.
예를 들면 운전 모드 0에서 분산전원(200)의 기동시 또는 분산전원(200)의 고장복구 후 계통에 다시 연계하는 경우 운전 모드 1로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드1에서 분산전원(200)의 운전 정지시 또는 분산전원(200)의 운전중 고장이 발생한 경우 운전 모드 0으로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드 0에서 에너지 저장장치(400)와 관련된 내부고장이 복구되어 정상적으로 운전되는 경우 운전 모드 2로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드 2에서 에너지 저장장치(400)의 운전중 에너지 저장장치(400)와 관련된 내부고장이 발생한 경우 운전 모드0으로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드 3에서 마이크로그리드 내 현재시간 총 부하량이 분산전원(200)의 총 발전량을 초과하며, 에너지 저장장치(400)의 배터리 충전량(SOC)이 15% 미만인 경우 운전 모드 2로 변경 될 수 있다.
또한 예를 들면, 운전 모드 2에서 분산전원(200)의 총 발전량이 마이크로그리드 내 총 부하량을 초과하며, 에너지 저장장치(400)의 배터리 충전량(SOC)이 15% 초과한 경우 운전 모드 3으로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드 1에서 에너지 저장장치(400)의 고장이 복구되어 분산전원(200)의 발전제한이 풀리며, 에너지 저장장치(400)의 운전상태가 CVCF로 변경되는 경우 운전 모드 2로 변경될 수 있다.
또한, 예를 들면, 운전 모드 3에서, 에너지 저장장치(400)에 고장이 발생하여 발전원의 운전상태가 디젤발전기(300) Droop Control 운전 및 분산전원(200) 운전정지로 변경되는 경우 운전 모드 0으로 변경될 수 있다.
연산부(130)는 운전 모드에 따라 부하에서 요구되는 총 부하량 대비 발전 설비 각각의 출력량을 산출할 수 있다.
예를 들면, 연산부(130)는 운전 모드 0인 경우, 총 부하량에 따라 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수를 산출할 수 있다. 이 때, 총 발전량의 정격 전압 및 주파수는 디젤 발전기(300)의 출력에 의하여 결정될 수 있다.
또한, 예를 들면, 연산부(130)는 운전 모드 1인 경우, 총 부하량 대비 분산 전원(200)의 발전량에 따라 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수를 산출할 수 있다. 연산부(130)는 하기 수학식 1에 따라 디젤 발전기(300)의 출력량을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016118141412-pat00001
수학식 1에서 CapacityDiesel은 디젤 발전기(300)의 출력량이고, Load Powerfore는 총 부하량이고, WTPowerfore는 풍력 발전기(210)의 발전량이고, PVPowerfore는 태양광 발전기(220)의 발전량이고, R은 예비율(%)이다. 수학식 1에서 디젤 발전기(300)의 출력량이 음수인 경우 분산전원(200)의 발전량이 총 부하량 보다 크기 때문에 디젤 발전기(300)는 Droop control상태로 유지시키고 별도의 제어가 필요하지 않다. 그러나 디젤 발전기(300)의 출력량이 양수인 경우 분산전원(200)의 발전량이 총 부하량 보다 작기 때문에 디젤 발전기(300)의 출력량을 증가시켜야 한다. 이 때 필요한 디젤 발전기(300)의 출력량이 단일 디젤 발전기(300)의 출력량을 초과할 경우 가용이 필요한 디젤 발전기(300)의 운전 대수를 함께 산출한다.
연산부(130)는 기 설정된 풍력 발전기(210)의 출력제한값에 따라 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수를 조절할 수 있다. 연산부(130)는 예를 들면, 풍력발전기(210)의 설비 용량의 30%를 출력제한값으로 설정하고, 나머지 70%의 출력값을 디젤 발전기(300)의 출력량으로 산출할 수 있다. 연산부(130)는 개별 디젤 발전기(300)의 출력량에 따라 가용 가능한 출력량을 산정하고, 복수개의 디젤 발전기(300)가 필요한 경우 필요한 디젤 발전기(300)의 운전 대수를 함께 산출할 수 있다. 분산전원(200)의 발전량은 불확정성이 크고 변동이 크기 때문에 분산전원(200) 중 발전 변동의 불확실성이 더 큰 풍력 발전기(210)의 발전량을 제한하고, 나머지 발전량을 디젤 발전기(300)의 출력으로 조절함으로써 부하단(500)에 안정적인 전력 공급이 가능할 수 있다.
연산부(130)는 디젤 발전기(300) 각각의 최소출력제한값을 유지하기 위하여 풍력 발전기(210)의 출력제한값을 이용하여 태양광 발전기(220)의 출력 제한값을 연산할 수 있다. 기상 조건의 변화로 태양광 발전기(220)의 출력이 갑자기 상승하여 예측한 태양광 발전 출력보다 크게 높은 발전량이 생산될 경우, 디젤 발전기(300)는 Droop control에 의하여 자체 출력량을 줄이게 되는데 이 과정에서 디젤 발전기(300)의 출력량이 기준치 이하로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 디젤 발전기(300)의 최소출력제한값을 설정하게 된다. 연산부(130)는 디젤 발전기(300)의 최소출력제한값 산출시에 풍력 발전기(210)의 출력이 제한된 상태를 고려한 상태에서 태양광 발전기(220)의 발전량을 설정할 때, 풍력 발전기(210)의 출력이 설비 용량을 초과할 수 있다는 점을 고려하여야 하기 때문에 풍력 발전기(210)의 출력 제한값을 이용하여 태양광 발전기(220)의 출력 제한값을 연산할 수 있다.
연산부(130)는 아래의 수학식 2에 따라 태양광 발전기(220)의 출력 제한값을 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016118141412-pat00002
수학식 2에서, PCSnow는 현재 PCS의 용량, DPnow는 디젤 발전기(300)의 출력량, WTfore 풍력 발전기(210)의 발전량, PVfore는 태양광 발전기(220)의 발전량, WTlimit은 풍력 발전기(210)의 출력 제한값, WTnow는 풍력 발전기(210)의 출력량, Loadnow는 총 부하량이다.
연산부(130)는 운전 모드 2 또는 3인 경우, 총 부하량 대비 디젤 발전기(300) 및 분산 전원(200)의 출력량에 따라 에너지 저장장치(400)의 출력량을 산출할 수 있다. 연산부(130)는 아래 수학식 3에 따라 에너지 저장장치(400)의 출력량을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016118141412-pat00003
수학식 3에서, capacityPCS는 에너지 저장장치(400)의 출력량이고, Load Powerfore는 총 부하량이고, WTPowerfore는 풍력 발전기(210)의 발전량이고, PVPowerfore는 태양광 발전기(220)의 발전량이고, Dieselnow는 디젤 발전기(300)의 출력량이고, R은 예비율(%)이다.
연산부(130)는 에너지 저장장치(400)의 출력량이 PCS(전력 변환 장치) (미도시)의 최대충전용량보다 큰 경우 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다. 에너지 저장장치(400)의 출력량이 PCS의 최대충전용량보다 큰 경우는 마이크로 그리드 내에 발전량이 충분한 상태이므로 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 감소시킴으로써 효율을 개선할 수 있다.
연산부(130)는 에너지 저장장치(400)의 출력량이 PCS의 최대방전용량보다 큰 경우 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다. 에너지 저장장치(400)의 출력량이 PCS의 최대방전용량보다 큰 경우에는 마이크로 그리드 내에 부하량이 과다하게 걸려있는 경우이므로 디젤 발전기(300)의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킴으로써 에너지 저장장치(400)에 걸려있는 과다한 부하를 분담할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 풍력 발전기(210) 및 태양광 발전기(220)의 출력 제한값 중 적어도 하나를 해제시킬 수 있다.
제어부(140)는 출력량에 따라 발전 설비를 제어하기 위한 제어 명령을 출력할 수 있다. 제어부(140)는 통신부(110)를 통하여 제어 명령을 각 발전 설비 및 RTU로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 PCS의 SOC가15%~85%면 정상 범위인 것으로 판단하고, 10%이상 15%미만이거나 또는 85%초과 90%이하인경우 주의 경고 신호를 출력할 수 있다.
연산부(130)는 PCS의 SOC가 10%미만이거나 또는 90%초과인 경우 디젤 발전기(300) 의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있으며, 제어부(140)는 풍력 발전기(210) 및 태양광 발전기(220)의 출력 제한값 중 적어도 하나를 해제시킬 수 있다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 그리드 운영 시스템의 동작 순서도이다.
도3을 참고하면, 마이크로 그리드 운영 시스템은 설비의 디젤 발전기, 분산 전원, 에너지 저장장치 및 부하단으로부터 계측값을 수집하고, 수집한 계측값의 최근 20분 평균 데이터를 이용하여 운전 모드를 판단한다(S301~302).
도4를 참고하면, 운전 모드 1에서, 마이크로 그리드 운영 시스템은 총 부하량 대비 분산 전원의 발전량에 따라 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 산출한다. 마이크로 그리드 운영 시스템은 디젤 발전기의 출력량이 음수인 경우 분산전원의 발전량이 총 부하량 보다 크기 때문에 별도의 제어를 수행하지 않는다. 그러나 디젤 발전기의 출력량이 양수인 경우 분산전원의 발전량이 총 부하량 보다 작기 때문에 디젤 발전기의 출력량을 증가시켜야 한다(S401~402).
마이크로 그리드 운영 시스템은 필요한 디젤 발전기의 출력량이 단일 디젤 발전기의 출력량을 초과할 경우 가용이 필요한 디젤 발전기의 운전 대수를 함께 산출한다. 이 때, 마이크로 그리드 운영 시스템은 기 설정된 풍력발전기의 출력제한값에 따라 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 조절한다(S403).
다음으로, 마이크로 그리드 운영 시스템은 디젤 발전기 각각의 최소출력제한값을 유지하기 위하여 풍력발전기의 출력제한값을 이용하여 태양광발전기의 출력 제한값을 연산한다(S404).
도5를 참고하면, 운전 모드 2 또는 3에서, 마이크로 그리드 운영 시스템은 총 부하량 대비 디젤 발전기의 출력량 및 분산 전원의 발전량에 따라 에너지 저장장치의 출력량을 산출한다(S501~502).
마이크로 그리드 운영 시스템은 에너지 저장장치의 출력량이 PCS(전력 변환 장치)의 최대충전용량보다 큰 경우 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다(S503~504).
마이크로 그리드 운영 시스템은 에너지 저장장치의 출력량이 PCS의 최대방전용량보다 큰 경우 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다(S505~506).
도6을 참고하면, 마이크로 그리드 운영 시스템은 PCS의 SOC를 기준치와 비교하여 정상 범위 여부를 판단한다. 마이크로 그리드 운영 시스템은 PCS의 SOC가15%~85%면 정상 범위인 것으로 판단한다(S601~603).
마이크로 그리드 운영 시스템은 PCS의 SOC가 10%이상 15%미만이거나 또는 85%초과 90%이하인경우 주의 경고 신호를 출력할 수 있다(S604~605).
마이크로 그리드 운영 시스템은 PCS의 SOC가 10%미만이거나 또는 90%초과인경우 디젤 발전기 의 출력량 및 운전 대수 중 적어도 하나를 증가시킨다. 이 때, 마이크로 그리드 운영 시스템은 풍력 발전기 및 태양광 발전기의 출력 제한값 중 적어도 하나를 해제시킨다(S606~607).
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
100: 마이크로 그리드 운영 시스템
200: 분산전원
300: 디젤 발전기
400: 에너지 저장장치
500: 부하단

Claims (9)

  1. 풍력 발전기와 태양광 발전기를 포함하는 분산전원, 에너지 저장장치 및 디젤 발전기를 포함하는 발전 설비의 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 계측 데이터를 수집하는 통신부;
    상기 계측 데이터를 이용하여 상기 발전 설비의 운전 상태와 운전 모드를 판단하는 모드 판단부;
    상기 운전 모드에 따라 부하에서 요구되는 총 부하량 대비 상기 발전 설비 각각의 출력량을 산출하는 연산부; 및
    상기 출력량에 따라 상기 발전 설비를 제어하기 위한 제어 명령을 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 모드 판단부는 상기 디젤 발전기는 운전 상태이고, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 0으로, 상기 디젤 발전기 및 상기 분산 전원은 운전 상태이고, 상기 에너지 저장장치는 미운전 상태인 경우를 운전 모드 1로, 상기 디젤발전기, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치가 운전 상태인 경우를 운전 모드 2로, 상기 디젤 발전기는 미운전 상태이고, 상기 분산 전원 및 상기 에너지 저장장치는 운전 상태인 경우를 운전 모드 3으로 판단하며,
    상기 연산부는 상기 운전 모드 1에서 총 부하량 대비 분산 전원의 발전량에 따라 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 산출하고, 상기 디젤 발전기의 출력량이 단일 디젤 발전기의 출력량을 초과할 경우 기 설정된 풍력 발전기의 출력제한값에 따라 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 조절하며, 디젤 발전기 각각의 최소출력제한값을 유지하기 위하여 상기 풍력 발전기의 출력제한값을 이용하여 상기 태양광 발전기의 출력 제한값을 연산하는 마이크로 그리드 운영 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 따라 상기 디젤 발전기의 출력량을 산출하는 마이크로 그리드 운영 시스템
    [수학식 1]
    Figure 112018016439499-pat00010

    (수학식 1에서 CapacityDiesel은 디젤 발전기의 출력량이고, Load Powerfore는 총 부하량이고, WTPowerfore는 풍력 발전기의 발전량이고, PVPowerfore는 태양광 발전기의 발전량이고, R은 예비율(%)이다)

  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 운전 모드 0인 경우, 총 부하량에 따라 상기 디젤 발전기의 출력량 및 운전 대수를 산출하는 마이크로 그리드 운영 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 하기 수학식 2에 따라 상기 태양광 발전기의 출력 제한값을 연산하는 마이크로 그리드 운영 시스템.
    [수학식 2]
    Figure 112018016439499-pat00011

    (수학식 1에서, PCSnow는 현재 PCS의 용량, DPnow는 디젤 발전기의 출력량, WTfore 풍력 발전기의 발전량, PVfore는 태양광 발전기의 발전량, WTlimit은 풍력 발전기의 출력 제한값, WTnow는 풍력 발전기의 출력량, Loadnow는 총 부하량이다)
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 디젤 발전기의 출력량이 음수인 경우 상기 디젤 발전기를 Droop control상태로 유지시키는 마이크로 그리드 운영 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 운전 모드 2 또는 3인 경우, 총 부하량 대비 상기 디젤 발전기 및 상기 분산 전원의 발전량에 따라 상기 에너지 저장장치의 출력량을 산출하는 마이크로 그리드 운영 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 운전 모드 2 또는 3인 경우 하기 수학식 3에 따라 상기에너지 저장장치의 출력량을 산출하는 마이크로 그리드 운영 시스템.
    [수학식 3]
    Figure 112018016439499-pat00012

    (수학식 3에서, capacityPCS는 에너지 저장장치의 출력량이고, Load Powerfore는 총 부하량이고, WTPowerfore는 풍력 발전기의 발전량이고, PVPowerfore는 태양광 발전기의 발전량이고, Dieselnow는 디젤 발전기의 출력량이고, R은 예비율(%)이다)
  8. 삭제
  9. 삭제
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