KR102033400B1 - 스트링타입의 에너지 저장시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스트링타입의 에너지 저장시스템을 개시한다.
본 발명에 따르는 스트링타입의 에너지 저장시스템은 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부와, 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결모듈의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PMS 처리부 및 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결모듈의 연결 감지시 감지된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지를 판단하고, 판단된 연결모듈에 따라 상기 PCS 처리부 및 PMS 처리부 중 적어도 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 특징이 있는데, 이에 의하면, 에너지 저장장치에서 발생하는 열기를 근본적으로 제어하여 화재의 우려를 일소하고, 복수개의 배터리 모듈에 공급되는 전력의 균일화, 안정화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따르는 스트링타입의 에너지 저장시스템은 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부와, 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결모듈의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PMS 처리부 및 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결모듈의 연결 감지시 감지된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지를 판단하고, 판단된 연결모듈에 따라 상기 PCS 처리부 및 PMS 처리부 중 적어도 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 특징이 있는데, 이에 의하면, 에너지 저장장치에서 발생하는 열기를 근본적으로 제어하여 화재의 우려를 일소하고, 복수개의 배터리 모듈에 공급되는 전력의 균일화, 안정화를 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 스트링타입의 에너지 저장시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 에너지 저장장치에서 발생하는 열기를 근본적으로 제어하여 화재의 우려를 일소하고, 복수개의 배터리 모듈에 공급되는 전력의 균일화, 안정화를 도모할 수 있는 스트링타입의 에너지 저장시스템에 관한 것이다.
신재생 에너지의 사용이 늘어남에 따라, 에너지 저장장치의 시장 요구도 따라서 증가 하고 있으며, 이러한 에너지 저장장치의 운용은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 잉여 전력을 저장하였다가 피크 부하 또는 계통 사고로 계통 전력의 공급이 일시적으로 중단될 때 저장된 전력을 계통 또는 부하에 공급하여, 계통 전력을 안정화시키고, 계통에 이상이 발생하더라도 부하에 지속적으로 전력을 공급할 수 있다.
최근 분산전원 형태의 신재생에너지 공급이 가능해지고 있으며, 이러한 에너지를 전력 형태로 저장할 수 있는 에너지저장장치(Energy Storage System: ESS)에 대한 관심이 높아지고 있다.
통상적으로, ESS는 경부하시(야간)의 유휴전력을 저장하여, 과부하시(주간) 사용하여 부하 평준화(Load Leveling)를 통한 전력 운영 최적화에 기여하고, 태양광, 바이오, 조력 및 풍력 등 외부 환경에 따라 출력 변동성이 심한 신재생 에너지원의 전력품질보상(Power Quality Compensator)을 제공하여 안정화된 계통 상태를 유지시키는 역할을 한다.
또한, ESS는 주파수 조정, 무효전력수급, 자체 기동발전 등의 전력 계통의 신뢰도와 안정성 유지를 위한 계통운영보조 서비스(Ancillary Service)를 제공할 수 있는 시스템이다. 정부는 전력 공급의 안정화, 신재생에너지의 확산 등의 부가가치를 창출하는 녹색 분야의 신산업기술로 판단하여 시장을 전점하기 위한 R&D 전략과 국내 실증 및 보급을 위한 산업화 전력을 동시에 추진하고 있다.
통상 이러한 ESS는 다수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리, 배터리의 열화 예측, 수명계산, 충방전 상태 관리 및 제어를 위한 배터리관리시스템(Battery Management System: BMS)을 구비하는 배터리 모듈을 포함한다.
상기 ESS는 상술한 배터리 및 BMS를 포함하는 배터리 모듈 이외에도 다수의 연결대상장치들과 연결된다. 상기 연결대상장치로는 신재생에너지에서 생산된 전력의 주파수와 전압을 계통 및 부하 특성에 맞추어 변환하고 관리하기 위한 전력변환장치(Power, Conditioning System: PCS), 신재생 에너지 생산부로부터 생성되는 신재생 에너지를 측정하는 스마트 미터(Smart Meter), ESS를 제어하기 위한 에너지 관리시스템(Energy Management System: EMS) 등을 포함하고, 상기 EMS 대신 전력관리 시스템(Power Management System: PMS)을 포함할 수도 있을 것이다.
상술한 연결대상장치들은 개발사에 따라 다양한 형태의 인터페이스 수단을 구비하고 인터페이스 수단을 통해 상호 연결되어 다양한 통신 프로토콜에 따라 측정된 신호 및 정보들을 송수신하고, 상호 정의된 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보들을 처리한다.
이의 예시를 대한민국등록특허 제1765540호를 참조하여 살펴본다.
도 8은 종래 에너지 저장 시스템을 간략하게 도시한 블럭도인데, 상기 에너지 저장 시스템(100)은 내부에 복수개의 배터리 셀(미도시)이 장착되는 배터리 본체(110)와, 외부에서 공급되는 전력을 변환하여 각 배터리 셀에 저장하는 PCS 본체(PCS ; Power Conversion System, 이하 PCS 본체, 120)와, 배터리 본체(110)와 PCS 본체(120) 내부를 서로 연결하는 덕트부(130)와, 배터리 본체(110) 또는 PCS 본체(120)를 냉각시키는 냉각모듈(140)을 포함한다.
또한, 상기 PCS 본체(120)는 발전장치(미도시)에서 계통 또는 부하로 제공하는 전력을 적절한 형태의 전력으로 변환하는 기능을 제공하는데, 여기서 계통은 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있다. 계통이 정상 상태에서 계통은 부하 또는 배터리 본체(110)에 전력을 공급하거나, 배터리 본체(110) 또는 발전장치에서 전력을 공급받을 수 있는데, 이런 시스템에 상기 PCS 본체 내부에서 발생된 열기를 상기 배터리 본체로 공급하는 송풍팬과, 상기 배터리 본체 또는 PCS 본체는 상기 덕트부에 인접하여 배치되고, 내부 또는 외부 화재를 진압하는 소화유닛과, 화재시 화재가 발생하지 않은 배터리 본체 또는 PCS 본체 중 타 측으로부터 상기 소화유닛의 소화재를 일 측으로 공급하는 것을 특징으로 하는 기술이다.
그러나, 이러한 종래 기술은 화재 전단계에서 발생한 열기를 냉각하는데 주안점을 두고 있을 뿐, 근본적으로 에너지 저장장치에서 발생하는 열을 제어할 수 없고, 최악의 경우에 소화유닛의 정비 불량시, 운용중 발생한 열기가 에너지 저장 시스템의 성능을 저하시키고, 고온의 경우 화재로 이어져 에너지 저장 시스템을 손상 내지 파손시키는 문제는 여전하다 할 수 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 에너지 저장장치에서 발생하는 열기를 근본적으로 제어하여 화재의 우려를 일소하고, 복수개의 배터리 모듈에 공급되는 전력의 균일화, 안정화를 도모할 수 있는 스트링타입의 에너지 저장시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부와, 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결모듈의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PMS 처리부 및 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결모듈의 연결 감지시 감지된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지를 판단하고, 판단된 연결모듈에 따라 상기 PCS 처리부 및 PMS 처리부 중 적어도 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 BMS이면 해당 BMS에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 BMS 처리부는 ESS 제어부에 의하여 구동되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 멀티 인터페이스부는 서로 다른 다수의 인터페이스모듈이 적어도 하나 이상의 접속수단을 통하여 서로 다른 인터페이스모듈을 구비하는 연결모듈과 접속되어 접속된 연결모듈과 해당 인터페이스 수단 및 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 멀티 인터페이스부는 인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결모듈과 통신하는 원거리망과 근거리에서 연결되어 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 연결모듈과 근거리 통신을 수행하는 근거리망을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 원거리망은 MAN(Metropolitan Area Network), CDPD(Cellular Packet Data), MSS(Mobile Satellite System) 또는 무선 WAN를 포함하고, 와이파이망 및 이동통신망 중 적어도 하나를 통해 인터넷망에 접속하여 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신하는 무선부와 상기 인터넷망에 유선으로 접속되어 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신하여 유선부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 근거리망은 적외선 방식, 분산스펙트럼방식 또는 마이크로파 방식을 포함하고, 상기 근거리망에 연결된 연결모듈과 직렬 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 연결모듈은 자연력 발전이나 전력계통, 부하장치 또는 배터리팩인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 프로파일DB 저장부는 적어도 하나의 연계모듈들에 대한 인터페이스모듈, 상기 인터페이스모듈을 통한 통신 프로토콜 및 상기 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보의 제어 및 실행을 위한 수행프로토콜을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 PCS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 PCS와 통신하여 해당 동작을 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 BMS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 제어하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 에너지 저장장치에서 발생하는 열기를 근본적으로 제어하여 화재의 우려를 일소하고, 복수개의 배터리 모듈에 공급되는 전력의 균일화, 안정화를 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 따르는 전체시스템의 개요도이고,
도 2는 본 발명 시스템의 제어계통를 나타낸 개념도이며,
도 3은 본 발명 시스템의 하드웨어 구성의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 교류에 연결된 에너지저장시스템의 일례를 나타낸 그림이며,
도 5는 본 발명에 따르는 직류에 연결된 에너지저장시스템의 다른 예를 나타낸 그림이고,
도 6은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 출력단의 구조 및 운용방식에 대한 회로도이고,
도 7은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 SVPWM 파형구조를 나타낸 그래프이며,
도 8은 종래 에너지저장시스템의 개략 블럭도이다.
도 2는 본 발명 시스템의 제어계통를 나타낸 개념도이며,
도 3은 본 발명 시스템의 하드웨어 구성의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 교류에 연결된 에너지저장시스템의 일례를 나타낸 그림이며,
도 5는 본 발명에 따르는 직류에 연결된 에너지저장시스템의 다른 예를 나타낸 그림이고,
도 6은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 출력단의 구조 및 운용방식에 대한 회로도이고,
도 7은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 SVPWM 파형구조를 나타낸 그래프이며,
도 8은 종래 에너지저장시스템의 개략 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다.
다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 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.
도 1은 본 발명에 따르는 전체시스템의 개요도이고, 도 2는 본 발명 시스템의 제어계통를 나타낸 개념도이며, 도 3은 본 발명 시스템의 하드웨어 구성의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 교류에 연결된 에너지저장시스템의 일례를 나타낸 그림이며, 도 5는 본 발명에 따르는 직류에 연결된 에너지저장시스템의 다른 예를 나타낸 그림이고, 도 6은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 출력단의 구조 및 운용방식에 대한 회로도이며, 도 7은 본 발명에 따르는 에너지저장시스템의 PCS의 SVPWM 파형구조를 나타낸 그래프인데 이를 참조한다.
본 발명에 따르는 스트링타입의 에너지 저장시스템(1000)은 멀티 인터페이스부(1100)를 통해 연결된 연결모듈(1200)이 PCS(1210)이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 PCS(1210)와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부와, 상기 멀티 인터페이스부(1100)를 통해 연결된 연결모듈이 EMS 및 PMS(1220) 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결모듈의 EMS 및 PMS(1220) 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 프로파일 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PMS 처리부 및 상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결모듈의 연결 감지시 감지된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지를 판단하고, 판단된 연결모듈에 따라 상기 PCS 처리부 및 PMS 처리부 중 적어도 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결모듈(1200)은 자연력 발전이나 공용부 부하장치 또는 타 배터리 팩을 포함하는 시스템(직류 전력 공급원)일 수 있다.
상기 배터리팩(battery N, N:은 양의 정수)은 BMS(1230)에 포함될 수 있으며, 또는 BMS(1230)와 별도로 구비되어도 무방하며, 이 경우에는 상기 멀티 인터페이스부(1100)를 통해 연결된 연결모듈이 BMS(1230)이면 해당 BMS에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 처리부를 더 포함할 수 있고, 상기 BMS 처리부는 ESS 제어부에 의하여 구동될 수 있다.
아울러, 상기 배터리팩이나 BMS는 주로 컨테이너와 같은 하우징 내부(H)에 유치되어 항온항습(ACS, Air Conditioning System)이 유지된 상태에서 안정적인 전력을 수공급하거나 저장하고, PCS 또는 PMS, EMS와 연동되어 작동된다.
또한, 상기 자연력 발전(1240)은 수력, 풍력, 조력, 태양력 등 자연법칙에 의한 원리로 발전하는 전력원을 의미한다.
아울러, 상기 멀티 인터페이스부(1100)는 서로 다른 다수의 인터페이스모듈이 적어도 하나 이상의 접속수단을 통하여 서로 다른 인터페이스모듈을 구비하는 타연결모듈과 접속되어 접속된 연결모듈과 해당 인터페이스모듈 및 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행할 수 있는데, 예를 들어 배터리팩이나 BMS(1230) 마다 각각의 PCS(1210)가 운용되는 경우에는 각각의 PMS(1220)가 제어하는 방식이며, 이때 단일 PV시스템의 출력을 N개의 PMS에서 통신하려면 N개의 마스터가 동작해야 하므로, 추가적인 PV DATA HUB를 구비할 수 있다.
상기 PV DATA HUB가 TCP/IP 통신인 경우에는 허브를 직접 이용할 수 있으며, 통상적인 ModeBus RTU 방식의 경우 멀티 마스터가 지원되지 아니하므로 이를 위한 별도 허브를 통하여 각각의 시스템이 단일 PV시스템과 연결된 것과 같이 동작하게 하는 타PV DATA hub를 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 멀티 인터페이스부(1100)는 인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결모듈과 통신하는 원거리망과 근거리에서 연결되어 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 연결모듈과 근거리 통신을 수행하는 근거리망을 포함할 수 있으며, 상기 상기 원거리망은 MAN(Metropolitan Area Network), CDPD(Cellular Packet Data), MSS(Mobile Satellite System) 또는 무선 WAN를 포함할 수 있고, 와이파이망, 이동통신망 중 적어도 하나를 통해 인터넷망(주로 TCP/IP 프로토콜을 포함함)에 접속하여 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신할 수 있고, 상기 인터넷망에 유선으로 접속되어 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신할 수 있다.
또 한편, 상기 근거리망은 적외선 방식, 분산스펙트럼방식 또는 마이크로파 방식을 포함하고, 상기 근거리망에 연결된 연결모듈과 직렬 통신을 수행하는 직렬통신부를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 캔(Ccontrol Area Network: CAN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 캔통신이나 및 린(Local Interconnect Network: LIN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 린통신을 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 프로파일DB 저장부는 적어도 하나의 연계모듈들에 대한 인터페이스모듈, 상기 인터페이스모듈을 통한 통신 프로토콜 및 상기 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보의 제어 및 실행을 위한 수행프로토콜을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 50KW의 전력은 자연력 출력단에서는 균일한 연속적인 정현파의 전류를 흘리고, 배터리에서는 고속의 스위치의 ON/OFF 동작에 따른 펄스드라이빙 형태의 전력이 출력되므로, 결국 균일한 출력이 아닌, 펄스파 형태의 높은 전류출력이 연속적으로 발생함을 의미하므로, 수행프로토콜로서 C rate(Current Rate)제어프로그램을 구동할 수 있다.
한편, 상기 PCS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 PCS와 통신하여 해당 동작을 제어할 수 있는데, 예를 들어, 통상적인 에너지 저장장치는 0.5 C rate로 작동되는데, 1MWh의 배터리에 500KW의 전력으로 충/방전 하는 경우에, 최종 출력단의 C rate는 실효치 전류를 기반으로 0.5 C rate를 유지하나, 배터리측 입/출력 패턴을 PCS와 접속한 경우라면, SVPWM에 의한 펄스 파의 출력형태이어서 각각의 펄스파의 최고 전류는 1C rate를 넘을 수 있는 점에서 0.5 C rate가 아닐 수 있다.
따라서, 상기 수행프로토콜로서 C rate(Current Rate)제어프로그램을 구동하여 안정적인 0.5 C rate를 유지할 수 있게 되며, 도 3과 4를 통하여 그 예를 보여주고 있다.
한편, 상기 BMS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 제어할 수 있고, 배터리팩 자체에 BMS를 내장한 경우에는 내장 BMS의 정보를 수신받아 해당 동작을 제어할 수 있는데, 도 1과 2를 보면, 대용량의 PCS를 운용하는 대신 소용량의 다수(N개)의 PCS(1210)를 스트링 타입으로 연결 운전하는 방식을 보여주고 있는데, 이러한 스트링 운전 방식은 운전시 특정 배터리팩, BMS(1230), PCS(1210)에서 문제가 발생할 경우 국부적인 운전만 따로 정지나 가동할 수 있는 장점이 있다
또한, 상기 스트링 타입은 한 개의 배터리팩에 한 개의 PCS를 운용함으로써 랙 불균형 문제를 원천적으로 차단함으로써 복잡한 BMS의 운용에서 발생할 수 있는 위험성을 원천적으로 차단할 수 있으며, 상술한 C rate(Current Rate)제어프로그램 프로토콜을 운영하면 C rate를 0.25 이하로 안정적인 상태가 되므로, 스위칭에 따른 피크 전류의 C rate가 에너지 저장장치의 최고 C rate인 0.5 이하가 되어, 에너지저장장치나 배터리팩의 과열로 인한 화재나 폭발의 위험을 근본적으로 예방할 수 있다.
에너지저장시스템 1000, 멀티 인터페이스부 1100,
연결모듈 1200, PCS 1210,
PMS 1220, BMS 1230,
자연력 발전 1240, 전력계통 1250
연결모듈 1200, PCS 1210,
PMS 1220, BMS 1230,
자연력 발전 1240, 전력계통 1250
Claims (11)
- 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부;
상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결모듈의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PMS 처리부; 및
상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결모듈의 연결 감지시 감지된 연결모듈이 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지를 판단하고, 판단된 연결모듈에 따라 상기 PCS 처리부 및 PMS 처리부 중 적어도 하나를 구동시키는 ESS 제어부;로 구성되되,
상기 연결모듈은 자연력 발전이나 전력계통, 부하장치 또는 배터리팩으로 구성되고,
상기 배터리팩(battery N, N:은 양의 정수)은 BMS에 포함되거나 또는 BMS와 별도로 구비될 수 있으며,
배터리팩이나 BMS(1230) 마다 각각의 PCS(1210)가 운용되는 경우 각각의 PMS(1220)가 제어하고,
출력을 N개의 PMS에서 통신하기 위한 N개의 마스터가 동작할 수 있도록 추가적인 PV DATA HUB를 구비되는 단일 PV시스템이 구성되며,
상기 PV DATA HUB는 TCP/IP 통신인 경우에는 허브를 직접 이용하거나 또는 ModeBus RTU 방식의 경우, 멀티 마스터가 지원되지 아니하므로 별도 허브를 통해 각각의 시스템이 단일 PV시스템과 연결된 것과 같이 동작하는 타PV DATA hub가 구성되는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 멀티 인터페이스부를 통해 연결된 연결모듈이 BMS이면 해당 BMS에 대한 프로파일을 상기 프로파일DB 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 BMS 처리부는 ESS 제어부에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 멀티 인터페이스부는 서로 다른 다수의 인터페이스모듈이 적어도 하나 이상의 접속수단을 통하여 서로 다른 인터페이스모듈을 구비하는 연결모듈과 접속되어 접속된 연결모듈과 해당 인터페이스 수단 및 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 멀티 인터페이스부는,
멀티 인터페이스부는 인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결모듈과 통신하는 원거리망과 근거리에서 연결되어 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 연결모듈과 근거리 통신을 수행하는 근거리망을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 원거리망은 MAN(Metropolitan Area Network), CDPD(Cellular Packet Data), MSS(Mobile Satellite System) 또는 무선 WAN를 포함하고, 와이파이망 및 이동통신망 중 적어도 하나를 통해 인터넷망에 접속하여 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신하는 무선부와 상기 인터넷망에 유선으로 접속되어 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결모듈과 통신하여 유선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 근거리망은 적외선 방식, 분산스펙트럼방식 또는 마이크로파 방식을 포함하고, 상기 근거리망에 연결된 연결모듈과 직렬 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 프로파일DB 저장부는 적어도 하나의 연계모듈들에 대한 인터페이스모듈, 상기 인터페이스모듈을 통한 통신 프로토콜 및 상기 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보의 제어 및 실행을 위한 수행프로토콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PCS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 PCS와 통신하여 해당 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 BMS 처리부는 ESS 제어부로부터 연결모듈의 식별정보를 입력받고, 그 식별정보에 대응하는 프로파일을 생성한 후, 상기 연결모듈인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 스트링타입의 에너지 저장시스템.
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