KR101926396B1 - 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치 - Google Patents

교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치에 관한 것으로, 현재까지 보편적으로 이용되었던 직류용 피크전력 저감장치와는 다르게 교류기반의 고속철도 변전소에 적합한 에너지 저장장치 시스템 구축을 지향하고, 이를 위해서 고압의 단상 교류전압과 연계되어 동작하기 위한 전력변환장치로 멀티레벨 인버터를 적용하고 전력변환장치를 제어하기 위한 집중제어방식의 제어기, 고속철도 변전소의 부하패턴의 신속한 파악 및 적용이 가능하도록 수요전력 연산을 수행하여 고속철도 변전소의 소비패턴과 운행 계획을 고려한 효율적인 전력운용과, 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치를 제공함에 그 목적이 있다.

Description

교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치{Energy Storage apparatus for AC High Speed Railway}
본 발명은 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 고속열차 제동시 발생하는 회생에너지 및 변전소 전력을 통해 에너지를 저장하고 이를 이용하여 고속철도의 부하패턴에 따른 충방전 개시 여부 제어를 통해 효율적인 수요전력 공급을 달성할 수 있게 한 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 일반적으로, 철도분야의 전력수요는 평균부하와 피크부하의 차이가 크기 때문에 적은 에너지 저장장치 용량으로 큰 피크전력 저감이 가능한 부하패턴을 가지고 있고, 이러한 부하 패턴에 의해서 에너지 저장장치 시스템의 투자대비 효과가 매우 크다.
또한, 에너지 저장장치 시스템은 차량의 잦은 기동과 제동이 반복되는 과정에서 발생하는 회생에너지의 이용률 향상 및 가선전압 안정화에 기여할 수 있다.
이러한 에너지 저장장치는 1,500V의 직류전원을 사용하는 도시철도를 중심으로 활발하게 적용되고 있다. 도시철도의 직류 급전시스템은 3~3.5km정도의 짧은 변전소간 거리 및 빈번한 열차의 기동, 정차 특성으로 회생에너지 발생과 그 이용률이 높아 철도선진국을 비롯하여 국내에도 이미 적용되어 운영 중이다.
도 1은 도시철도 변전소에 적용되는 직류용 에너지 저장장치의 구성을 도시한 도면으로, 이를 참조하면, 교류전원을 직류전원으로 변환하는 순방향 정류기(4)와 피크전력 저감을 위한 에너지 저장장치 장치(10)로 구성된다.
변전소(20)로부터 3상의 교류전원을 공급받아 정류기(4)를 통하여 1,500Vdc의 직류전원으로 변환하여 에너지 저장장치(10)에 피크저감을 위한 전력을 비축하거나 열차(2)의 회생에너지를 이용하여 배터리를 충전한다.
열차(2) 기동시에는 순시적으로 증가하는 전력량을 에너지 저장장치(10)로부터 공급받음으로써 피크전력 저감 기능을 수행한다.
한편, 2004년부터 운행되고 있는 KTX(Korea Train eXpress)와 같은 고속철도는 도시철도보다 대용량의 부하로서, 변전소간의 거리가 상대적으로 멀기 때문에 멀리 떨어진 전동차량에 전력을 공급하기 위해서 고압의 단상 교류전압(예를 들어, 55kV)을 이용하여 급전시스템 구성이 필수적이다.
또한, 고속철도 사용량이 매년 급속히 증가하는 상황에서 고속열차의 정시율을 유지하기 위해 변전소 급전구간 내에 계획된 열차보다 더 많은 열차가 운행될 수 있고, 이 경우 다수의 열차가 동시 가속 또는 감속시 발생하는 순시 피크전력은 매우 크게 증가하게 된다.
따라서, 고속철도 변전소의 피크전력을 공급하기 위한 교류용 에너지저장장치 개발의 중요성은 점차 증가되는 추세이다. 이를 위해서는 직류대비 회생에너지의 활용도가 낮고, 추가적인 설비가 요구되는 등 경제적 불리함을 극복해야하며 고속철도의 부하패턴을 고려한 에너지 저장장치 시스템 운용이 수반되어야 한다.
* 선행기술 문헌 : ‘에너지저장시스템 적용에 의한 에너지 절감 효과에 관한 연구’, 한국철도학회논문지 제12권 제9호, 2009.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 현재까지 보편적으로 이용되었던 직류용 피크전력 저감장치와는 다르게 교류기반의 고속철도 변전소에 적합한 에너지 저장장치 시스템 구축을 지향하고, 이를 위해서 고압의 단상 교류전압과 연계되어 동작하기 위한 전력변환장치로 멀티레벨 인버터를 적용하고 전력변환장치를 제어하기 위한 집중제어방식의 제어기, 고속철도 변전소의 부하패턴의 신속한 파악 및 적용이 가능하도록 수요전력 연산을 수행하여 고속철도 변전소의 소비패턴과 운행 계획을 고려한 효율적인 전력운용과, 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 고속철도 변전소(20)로부터 전력을 공급받아 배터리(32)를 충전하고, 상기 배터리(32)에 충전된 전력을 고속철도 전동차(2)로 제공하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)에 있어서, 상기 배터리(32) 및, 변압기(34)를 매개한 고압의 교류전압과 연계되어 온/오프 스위칭 동작을 통해 교류전압을 생성하는 전력 변환장치(36)와; 수요예측 및, 에너지 저장장치에 대한 운전전략 설정값 설정과, 충방전 결정에 대한 기준전력값을 관리하고, 이를 통해 전력수요를 연산하여 예측하는 수요전력 연산부(40)와; 상기 배터리(32)의 출력과 상기 수요전력 연산부(40)의 출력을 비교하여 상기 전력변환장치(36)를 제어하여 전력 충방전을 수행하는 제어부(42)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 전력 변환장치(36)는 상호 직렬 접속되고, IGBT로 이루어진 다수개의 멀티레벨 셀인버터(38)로 구성된 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 전력 변환장치(36)는 장치 정격용량을 1/N 만큼 분할시킬 수 있도록 다수개의 셀 인버터가 병렬로 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 수요전력 연산부(40)는 변전소의 부하패턴 및, 열차 운행 일정을 통한 일 단위 전력수요를 연산하여 수요를 예측하고, 상기 부하패턴은 과거의 동일 날짜 대상으로 하는 부하패턴이며, 그 부하패턴 및 수요연산으로 인해 충방전의 기준이 되는 제 1, 2 기준전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 제어부(42)는 매시간마다 배터리 충전량, 부하량의 신호를 인가받고 현재 시간이 충방전 패턴의 방전가능한 시간대인지 충전 가능한 시간대인지 판단하고, 충전가능한 시간대일 경우, 현재 부하량과 제 1 기준전력을 비교하고 부하량이 크면 동작대기, 작으면 배터리 충전상태에 따라 충전동작 또는 보호동작을 수행하며, 반면 현재시간대가 방전 가능한 시간이면, 제 2기준전력과 현재 부하량을 비교하고 배터리 충전량에 따라 방전동작, 동작대기, 보호동작중 어느 하나를 선택적으로 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치가 제공된다.
본 발명에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치는 전력소비가 적은 시간대 또는 심야 시간에 배터리를 충전하고 그 에너지를 이용하여 피크전력 시간대에 방전하여 최적화된 전력 소비가 가능하게 되고, 에너지 저장장치의 충방전에 대한 최적운영을 통해서 고속철도 운영에 소요되는 전력 요금의 절감을 기대할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 도시철도 변전소에 적용되는 직류용 에너지 저장장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치에 포함된 전력변환장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치를 제어하기 위한 제어부의 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치의 구성을 도시한 블록도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치에 포함된 전력변환장치의 구성을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치를 제어하기 위한 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 현재까지 보편적으로 이용되었던 직류용 피크전력 저감장치와는 다르게 교류기반의 고속철도 변전소에 적합한 에너지 저장장치 시스템 구축을 지향하고, 이를 위해서 고압의 단상 교류전압과 연계되어 동작하기 위한 전력변환장치로 멀티레벨 인버터를 적용하고 전력변환장치를 제어하기 위한 집중제어방식의 제어기, 고속철도 변전소의 부하패턴의 신속한 파악 및 적용이 가능하도록 수요전력 연산을 수행하여 고속철도 변전소의 소비패턴과 운행 계획을 고려한 효율적인 전력운용과, 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 장치이다.
보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 고속철도 변전소(20)로부터 전력을 공급받아 배터리(32)를 충전하고, 상기 배터리(32)에 충전된 전력을 고속철도 전동차(2)로 제공하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)인 바, 그 내부에 상기 배터리(32) 및, 변압기(34)를 매개한 고압의 교류전압과 연계되어 온/오프 스위칭 동작을 통해 교류전압을 생성하는 전력 변환장치(36)가 포함되어 구성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 수요예측 및, 에너지 저장장치에 대한 운전전략 설정값 설정과, 충방전 결정에 대한 기준전력값을 관리하고, 이를 통해 전력수요를 연산하여 예측하는 수요전력 연산부(40)와; 상기 배터리(32)의 출력과 상기 수요전력 연산부(40)의 출력을 비교하여 상기 전력변환장치(36)를 제어하여 전력 충방전을 수행하는 제어부(42)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 단상 연계 변압기(34), 전력변환장치(36), 배터리(32), 제어부(42), 수요전력 연산부(40)로 구성된 바, 고속철도 변전소를 통해 단상 55kV의 가선전압이 인가되고 이와 연계된 에너지 저장장치를 통해서 피크전력을 분담하게 된다. 전력변환장치(36)는 직류전원인 배터리를 교류로 바꿔주는 역할을 하며 이를 구동하기위한 제어부(42)와 연동된다. 제어부(42)는 배터리 신호와 운전전략부의 출력으로 나오는 동작지령을 입력으로 받아 에너지 저장장치(30)의 동작을 제어하고 전력변환장치(36) 및 배터리(32)가 안정적으로 운용될 수 있도록 제어한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 변전소(20)로부터 공급받은 전력을 고속철도 전동차(2)와 전기적으로 연결된 가선을 통하여 고속철도 전동차(2)로 공급한다. 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)는 고속철도 변전소(20)로부터 전력올 공급받아 저장하거나 전동차(2) 제동시 발생하는 회생에너지를 배터리(32)로 전송하여 에너지를 저장하고, 저장된 전력은 다수 전동차(2)의 동시 기동시 발생되는 피크전력을 분담함으로써 효율적인 전력소비가 가능하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.
이를 참조하면, 상기 전력 변환장치(36)는 상호 직렬 접속되고, IGBT로 이루어진 다수개의 멀티레벨 셀인버터(38)로 구성된다.
또한, 상기 전력 변환장치(36)는 장치 정격용량을 1/N 만큼 분할시킬 수 있도록 다수개의 셀 인버터가 병렬로 접속되어 구성된다.
즉, 상기 전력 변환장치(36)는 고압의 55kV 교류전압과 연계하기 위해 멀티레벨 인버터를 적용하며 이는 셀 인버터 형태 다수 모듈로 이루어진다. 각각의 셀 인버터는 전력 반도체소자인 IGBT를 적용하여 on/off동작을 수행하여 교류전압을 생성한다. 여기서 N개의 셀 인버터를 적용할 경우, 각 셀 인버터에는 시스템 정격용량의 1/N만큼을 분담하게 되고 멀티레벨 인버터로 인하여 고조파 저감의 효과를 기대할 수 있다.
한편, 상기 수요전력 연산부(40)는 변전소의 부하패턴 및, 열차 운행 일정을 통한 일 단위 전력수요를 연산하여 수요를 예측하고, 상기 부하패턴은 과거의 동일 날짜 대상으로 하는 부하패턴이며, 그 부하패턴 및 수요연산으로 인해 충방전의 기준이 되는 제 1, 2 기준전력을 연산한다.
상기 수요전력 연산부(40)는 크게 수요예측, ESS 운전전략 수립, 충방전 동작 결정의 기능을 가지고 순차적으로 에너지 저장장치의 운용을 결정한다. 변전소 수요예측 기능에서는 시스템이 관할하는 변전소의 부하패턴과 열차운행 일정을 입력으로 받아 일 단위의 전력 수요를 예측한다. 여기서 부하의 패턴은 과거 데이터 상의 동일한 날짜를 대상으로 통계적으로 취득하며 해당 변전소의 열차운행 일정을 반영하여 수요예측 데이터를 얻는다.
이렇게 취득한 수요전력 예측데이터를 바탕으로 하루 동안의 에너지 저장장치 충방전 패턴 및 충전방전 동작 결정을 위한 기준전력1,2를 정한다. ESS운전 전략 수립까지의 행위는 해당날짜의 첫 열차운행이 시작되기 전까지 수행된다.
실제 열차운행이 시작되면 배터리 충전상태(SOC: Stage of Charge)와 부하량을 측정하고 시스템에 설정된 제약조건(기준전력 1/2, 충전량 상/하한치)과 비교를 통해 에너지 저장장치의 충방전 동작을 결정한다. 이렇게 결정된 동작명령은 전력변환장치의 제어부(42)에 전송되어 고속철도 변전소의 부하특성에 맞게 효율적인 에너지 관리가 진행된다.
정리하면, 상기 수요전력 연산부(40)는 변전소 수요 예측, 일별 에너지저장장치의 운전전략 수립, 에너지 저장장치의 충방전 동작 결정의 기능을 통해 고속철도용 에너지 저장장치의 최적 운영을 수행한다. 변전소 수요 예측에서는 고속철도 변전소의 전력 소비 패턴과 변전소의 급전 구간 내의 고속철도 운행일정 정보를 바탕으로 하루 동안의 시간대별 수요전력을 예측한다.
이를 위해서는 고속철도 변전소의 시간대별 전력소비 패턴을 저장하는 데이터베이스가 필요하며, 에너지 저장장치가 설치되는 변전소 전력공급 구간의 고속철도 운행일정을 저장할 수 있는 데이터베이스 또한 요구된다. 이 데이터베이스를 기반으로 소비전력 패턴과 고속철도 운행일정 정보의 상관관계 도출 후 수효전력을 자동으로 예측할 수 있다.
에너지 저장장치 운전전략 수립단계에서는 이전단계에서 예측된 하루동안의 시간대별 수요전력량에 따라 충전이 이루어지는 시간대와 방전이 이루어지는 시간이 결정된다.
또한, 기준전력 1은 충전동작 결정을 위해 사용되는 부하량 기준치로써 만약 부하량이 기준치 이하면 배터리 충전을 수행하며 기준전력 2는 방전동작 결정을 위해 사용되는 기준치로 현재 부하량이 기준치 이상이면 배터리 방전을 통해 피크전력 공급을 한다. 이 기준전력 1,2도 상기 수요전력 연산부(40)를 통한 배터리 충방전 패턴 수립과 함께 운전전략 수립단계에서 결정되며, 부하량이 많은 날과 적은 날에 따라서 기준전력량이 변경될 수 있도록 제어부(42)의 알고리즘이 구성되어져 있다. 이로 인하여, 배터리에 저장된 에너지의 관리가 효율적으로 운용이 될 수 있도록 한다.
배터리 충방전 동작 결정 단계에서는 실시간으로 결정이 이루어지며 이전단계에서 수립된 충방전 패턴, 기준전력1,2와 현재 부하량, 배터리 충전량(SOC)을 바탕으로 충전/방전 동작, 보호동작, 동작대기의 전력변환장치 지령이 결정된다.
매시간마다 배터리 충전량, 부하량의 신호를 인가받고 현재 시간이 충방전 패턴의 방전가능한 시간대인지 충전 가능한 시간대인지 확인한다. 충전가능한 시간대일 경우, 현재 부하량과 기준전력 1을 비교하고 부하량이 크면 동작대기, 작으면 배터리 충전상태를 보고 충전동작 또는 보호동작을 수행한다. 반면 현재시간대가 방전 가능한 시간이면, 기준전력 2와 현재부하량을 비교 및 배터리 충전량을 고려하여 방전동작, 동작대기, 보호동작을 선별적으로 결정하게 된다.
이를 위해, 상기 제어부(42)는 매시간마다 배터리 충전량, 부하량의 신호를 인가받고 현재 시간이 충방전 패턴의 방전가능한 시간대인지 충전 가능한 시간대인지 판단하고, 충전가능한 시간대일 경우, 현재 부하량과 제 1 기준전력을 비교하고 부하량이 크면 동작대기, 작으면 배터리 충전상태에 따라 충전동작 또는 보호동작을 수행하며, 반면 현재시간대가 방전 가능한 시간이면, 제 2기준전력과 현재 부하량을 비교하고 배터리 충전량에 따라 방전동작, 동작대기, 보호동작중 어느 하나를 선택적으로 수행하도록 제어한다.
한편, 상기 제어부(42)는 마스터 CPU(44)의 연산처리 부담을 개선하기 위해 인터페이스용 CPU(46)와 시퀀스 및 제어를 담당하는 마스터 CPU로 독립적 운용이 되도록 구성한다. 인터페이스용 CPU(46)는 주변장치인 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System), 배터리 관리시스템(BMS: Battery Management System) 등 과 데이터 송수신을 전담하고, 마스터 CPU(44)는 장치의 시퀀스 제어, 보호기능, 시스템 모니터링, 전력제어, PWM 신호 생성 등의 역할을 수행한다. 따라서 제어부(42)를 포함한 전력변환장치(36)는 BMS와 통신을 통해 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고 EMS와 통신을 하여 가선의 상태정보 및 유효/무효전력지령을 받아 제어를 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 결과 그래프로 에너지 저장장치가 적용된 고속철도 변전소의 전력량을 도시한다. 빨간색 막대그래프는 부하량을 의미하고, 파란색 막대그래프는 한전계통으로부터 수전받는 전력량을 나타낸다.
본 발명의 에너지 저장장치를 적용할 경우 알고리즘에 의해서 설정된 최대 수전전력 레벨(기준전력 2)에 따라서 한전 전력계통으로부터 공급받는 전력량은 제한됨을 확인할 수 있다. 에너지 저장장치 충전동작은 전기료가 저렴한 심야시간대를 대상으로 기준전력 1 이하의 부하량 일 때 수행되며 배터리 만충전이 될 때 까지 수행된다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 하루동안의 에너지 저장장치의 출력과 충전상태를 도시한다. 도 6의 그래프와 동일한 조건으로 취득한 결과로써, 심야시간 충전 동작시에 의해 한전 전력계통으로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하며 충전량(SOC)이 40%에서 100%까지 상승하는 것을 볼 수 있다. 반면 기준전력 2에 의해 결정되는 방전동작 구간에서는 피크전력 분담을 위해서 에너지 저장장치가 고속철도 변전소에 전력공급을 수행함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시 형태에 따른 고속철도 변전소용 에너지저장장치는 지금까지 도시철도에서 적용되어 왔던 직류기반 에너지저장장치 구성과 달리, 긴 변전구간과 고속철도 차량의 큰 전력소모량 등의 특성을 갖는 고속철도 시스템에 적합한 교류 기반의 에너지 저장장치 시스템을 제시한다. 시스템 구성은 가선전압인 55kV에 적합한 멀티레벨 인버터를 사용한 전력변환장치와 제어기 그리고 도시철도 부하특성 및 전력소비 최적화를 위한 운영 전략부로 구성된다. 그리고 고속철도 변전소의 누적된 전력 소비 데이터와 변전소 구간의 차량운행 일정 데이터을 바탕으로 에너지 저장장치의 운전 패턴을 결정함으로써, 전력소비가 적은 시간대 또는 심야 시간에 배터리를 충전하고 그 에너지를 이용하여 피크전력 시간대에 방전하여 최적화된 전력 소비가 가능하게 된다. 또한 이러한 시스템 및 최적운영을 통해서 고속철도 운영에 소요되는 전력 요금의 절감을 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
10:에너지 저장장치, 20:변전소,
30:교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치,
32:배터리, 34:변압기,
36:전력변환장치, 38:셀인버터,
40:수요전력 연산부, 42:제어부.

Claims (5)

  1. 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치(30)에 있어서:
    배터리(32);
    고속철도 변전소(20)의 선로로부터 충전용 교류 전압을 수신하거나, 방전용 교류 전압을 상기 고속철도 변전소(20)의 선로로 출력하는 변압기(34);
    상기 충전용 교류 전압을 직류 전압으로 변경하고, 상기 변경된 직류 전압을 통해 상기 배터리(32)를 충전하거나, 상기 배터리(32)로부터 수신된 직류 전압을 온/오프 스위칭 동작을 통해 상기 방전용 교류전압을 생성하는 전력 변환장치(36);
    수요예측 및, 에너지 저장장치에 대한 운전전략 설정값 설정과, 충방전 결정에 대한 기준전력값을 관리하고, 이를 통해 전력수요를 연산하여 예측하는 수요전력 연산부(40); 및
    상기 배터리(32)의 출력과 상기 수요전력 연산부(40)의 출력을 비교하여 상기 전력 변환장치(36)를 제어함으로써 전력 충방전을 수행하는 제어부(42)를 포함하고,
    상기 수요전력 연산부(40)는 변전소의 부하패턴 및, 열차 운행 일정을 통한 일 단위 전력수요를 연산하여 수요를 예측하고, 상기 부하패턴은 과거의 동일 날짜 대상으로 하는 부하패턴이며, 그 부하패턴 및 수요연산으로 인해 충방전의 기준이 되는 제 1, 2 기준전력을 연산하고,
    상기 제어부(42)는 매시간마다 배터리 충전량, 부하량의 신호를 인가받고 현재 시간이 충방전 패턴의 방전가능한 시간대인지 충전 가능한 시간대인지 판단하고, 충전가능한 시간대일 경우, 현재 부하량과 제 1 기준전력을 비교하고 부하량이 크면 동작대기, 작으면 배터리 충전상태에 따라 충전동작 또는 보호동작을 수행하며, 반면 현재시간대가 방전 가능한 시간이면, 제 2 기준전력과 현재 부하량을 비교하고 배터리 충전량에 따라 방전동작, 동작대기, 보호동작 중 어느 하나를 선택적으로 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 변환장치(36)는 상호 직렬 접속되고, IGBT로 이루어진 다수개의 멀티레벨 셀인버터(38)로 구성된 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 변환장치(36)는 장치 정격용량을 1/N 만큼 분할시킬 수 있도록 다수개의 셀 인버터가 병렬로 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 교류기반 고속철도 변전소용 에너지 저장장치.
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