KR102089125B1 - 전력 변환 장치 및 에너지 저장 장치의 충전 및 방전 방법 - Google Patents

전력 변환 장치 및 에너지 저장 장치의 충전 및 방전 방법 Download PDF

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Abstract

전력 공급 네트워크(3), 및 흐름 전지로서 구성되고 전해질 순환 설비를 구비한 에너지 저장 장치용의 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터(7 내지 10)에 접속될 수 있는 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터(2, 5, 6)를 포함한, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 전력 변환 장치(1)가 제공된다. 상기 전력 변환 장치(1)는 전압 컨버터(2, 5, 6)에 접속되고 전압 컨버터(2, 5, 6)의 전력 흐름 방향과 관련하여 상기 전압 컨버터(2, 5, 6)를 제어하도록 설계된 제어기(11)를 구비하며, 상기 제어기(11)는 제어기(11)에 의해 특정된 전압 컨버터(2, 5, 6)의 전력 흐름 방향에 의존하여 하기의 에너지 저장 주변 장치 중 하나 이상을 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 한다: - 전해질 순환용 펌프(33, 34), - 전해질 유동 체적을 제어하기 위한 유동 조절기(35, 36), - 전해질 온도를 설정하기 위한 온도 제어기, - 전해질 압력을 설정하기 위한 압력 제어기. 제어기(11)는 상기 에너지 저장 주변 장치 중의 적어도 하나를 접속하기 위한 적어도 하나의 제어 포트(17)를 갖는다.

Description

전력 변환 장치 및 에너지 저장 장치의 충전 및 방전 방법{ELECTRIC POWER CONVERSION DEVICE AND METHOD FOR CHARGING AND DISCHARGING ENERGY STORAGE DEVICES}
본 발명은 전력망 및 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터에 접속될 수 있는 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터, 및 상기 전압 컨버터에 접속되고 상기 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하도록 설계된 제어기를 포함한, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 전류 컨버터 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법에 관한 것이다.
대체 에너지가 점점 더 중요해지고 있다. 예컨대 태양광 또는 풍력과 같은 대체 에너지의 문제점은 에너지가 발생되는 시간대를 조종할 수 없고, 에너지가 발생하지 않을 때 이용할 수 있도록 과잉 에너지를 임시로 저장해야 한다는 것이다. 그러므로 에너지 저장 시스템을 이용할 필요가 있다. 그러나 에너지 저장 시스템은 피해야 할 손실이 발생한다.
적당한 에너지 자장 장치는 흐름 전지, 또는 흐름 전지, 특히 레독스 흐름 전지용 전기화학 에너지 컨버터이고, 상기 전기화학 에너지 컨버터는 전해질 순환 설비, 하나 이상의 전해질을 공급 탱크로부터 전기화학 에너지 컨버터로 및 다시 상기 공급 탱크로 루프 프로세스의 형태로 공급 및 전도하기 위한 전해질 선로를 포함하며, 상기 전기화학 에너지 컨버터는 2개의 전극과 이온 전도막, 바람직하게는 복수의 전기적으로 상호접속된 개별 셀을 구비한 적어도 하나의 반응 셀을 포함하고, 상기 셀은 바람직하게 병렬 회로에서 전해질이 공급되고 반응 셀에 전해질을 도입하기 위한 입구 영역과 반응 셀 밖으로 전해질을 전도하기 위한 출구 영역을 각각 포함한다. 전기 에너지를 특히 효율적인 방식으로 이러한 종류의 전기화학 에너지로 변환할 수 있게 하기 위해, 에너지 저장 주변 장치, 예를 들면, 순환 펌프를 제어할 필요가 있다. 전류 컨버터 장치는 또한 전력 흐름 방향을 제어하여야 한다.
종래의 에너지 저장 시스템은 순환 펌프 등의 에너지 저장 주변 장치를 제어하기 위해, 전류, 전압, 유량, 온도, 전해질 압력과 같은 각종 파라미터에 기초하여 에너지 저장 장치의 전류 충전 상태를 검출하려고 시도하는 에너지 저장 주변 장치용의 제어 장치를 포함한다.
종래의 전류 컨버터 장치는 상기 제어부와 독립적으로 동작하고 전압 컨버터를 이용하여 충전 모드에서 전력망으로부터의 전압을 에너지 저장 장치용의 전압으로, 및 방전 모드에서 그 반대로 전압을 변환한다. 그 과정에서, 전류 컨버터 장치는 전압 컨버터에서 전력의 전력 흐름 방향을 제어한다.
에너지 저장 주변 장치를 제어하는 제어 장치와 전력 흐름 방향 제어를 제어하는 전류 컨버터 장치 간의 상호작용이 불충분하기 때문에 가끔 손실이 발생한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 전류 컨버터 장치, 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 전력망, 및 흐름 전지로서, 특히 레독스 흐름 전지로서 형성되고 전해질 순환 설비를 구비한 에너지 저장 장치용의 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터에 접속될 수 있는 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터를 포함한, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 전류 컨버터 장치에 의해 달성된다. 상기 전류 컨버터 장치는 전압 컨버터에 접속되고 상기 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하도록 설계된 제어기를 추가로 포함한다. 또한, 상기 제어기는 제어기에 의해 특정된 전압 컨버터의 전력 흐름 방향에 기초하여 하기의 에너지 저장 주변 장치 중 하나 이상을 제어하도록 설계된다:
- 전해질 순환용 펌프,
- 전해질 유동 체적을 조절하기 위한 유동 조절기,
- 전해질 온도를 조정하기 위한 온도 제어기,
- 전해질 압력을 조정하기 위한 압력 제어기.
상기 제어기는 상기 에너지 저장 주변 장치 중의 적어도 하나를 접속하기 위한 적어도 하나의 제어 접속을 포함한다.
그 결과, 시간에 따라 정밀하게, 전압 컨버터에 의해 변환된 전력이 상당히 더 좋은 정도로 에너지 컨버터에 의해 분기(tap) 또는 제공될 수 있도록 제어기가 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어할 수 있기 때문에, 전류 컨버터 장치는 그 자신의 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서 전력망에서의 매우 빠른 전류 또는 전압 피크는 매우 효율적으로 흡수될 수 있다.
제어기는 전력량에 기초하여 전압 컨버터를 또한 제어하도록 설계될 수 있다. 전압 컨버터의 효율은 그 결과로서 더욱 증가될 수 있다.
제어기는 에너지량에 기초하여 전압 컨버터를 또한 제어하도록 설계될 수 있다. 전압 컨버터의 효율은 그 결과로서 더욱 증가될 수 있다.
제어기는 전력량에 기초하여 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치의 제어 접속을 또한 제어하도록 설계될 수 있다. 전압 컨버터의 효율은 그 결과로서 더욱 증가될 수 있다.
제어기는 에너지량에 기초하여 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치의 제어 접속을 또한 제어하도록 설계될 수 있다. 전압 컨버터의 효율은 그 결과로서 더욱 증가될 수 있다.
제어기는 하기의 처리 파라미터 중 하나 이상을 검출하기 위한 신호 입력을 가질 수 있다:
- 전해질의 온도,
- 전해질의 압력,
- 전해질의 유동 체적,
- 공급 탱크에서 전해질의 충만 레벨.
따라서 제어기는 에너지 저장 시스템의 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그 결과, 제어기는 제어기가 전력 흐름 방향, 전력량 및/또는 에너지량을 제어하는 법을 더 신속히 인식할 수 있기 때문에 전압 컨버터의 효율이 더욱 증가될 수 있다. 또한, 제어기는 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를 더 신뢰성 있고 효율적인 방식으로 제어할 수 있다. 또한, 제어기는 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치, 예를 들면, 전해질의 온도 제어 장치를 자동으로 제어할 수 있다. 신호 입력에 의해 검출 가능한 다른 처리 파라미터는 주변 영역의 온도 모니터링, 예컨대 압력, 습도 또는 산 탱크(acid tank)의 누출과 같은 주변 영역에서 환경 영향의 모니터링을 포함할 수 있다.
제어기는 처리 파라미터, 전력 흐름 방향, 전력 흐름 속도(flow rate) 및/또는 에너지량을 그래픽적으로 디스플레이하기 위한 접속을 포함할 수 있다. 그에 따라서 에너지 저장 시스템은 더 효율적으로 모니터링될 수 있다. 에러 상태가 더 쉽게 인식될 수 있고, 에러를 곧바로 다룰 수 있으며, 이것은 모든 방해가 에너지 균형이 감퇴되게 하기 때문에 효율성을 개선하는데 역시 도움을 준다. 또한, 이 유형의 장치는 공급을 더 신뢰성 있게 한다. 그러나 일부 전력 소비자는 매우 높은 에너지 필요조건을 갖지만 가끔은 즉시 충전될 필요가 없는 에너지 저장 장치, 예를 들면, 전기 동력 자동차의 충전 상태에 따라 신중히 온/오프로 또한 전환될 수 있다.
제어기는 전력 흐름 방향, 전력 흐름 속도 및/또는 에너지량을 저장하기 위한 데이터 메모리를 포함할 수 있다. 따라서 에너지 저장 시스템은 더 효과적으로 모니터링되고 항구적으로 개선될 수 있다.
제어 접속 및/또는 신호 입력 및/또는 그래픽 디스플레이를 위한 접속은 디지털 접속 또는 입력으로서 설계될 수 있다. 디지털 접속은 에너지 저장 시스템이 높은 전자 잡음계(electromagnetic noise field)를 받는 영역에서 더 신뢰성이 있다.
제어기는 데이터 통신 네트워크, 예를 들면, 인터넷 또는 이동 통신망(GSM, UMTS, LTE)에 데이터를 전송하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. 이 경우에, 제어기는 예를 들면 경고 신호를 전송할 수 있다.
제어기는 제어기에 의해 특정된 전력 흐름 방향에 기초하여 제어 접속을 통해 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를, 제어기가 상기 특정된 전력 흐름 방향에 의해 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하는 것과 동시에 작동시키도록 설계될 수 있다. 그 결과 전류 컨버터 장치의 효율이 더욱 증가될 수 있다.
제어기는 제어기에 의해 특정된 전력 흐름 방향에 기초하여 제어 접속을 통해 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를, 제어기가 상기 특정된 전력 흐름 방향에 의해 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하기 전에 작동시키도록 설계될 수 있다. 그 결과 전류 컨버터 장치의 효율이 더욱 증가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 전술한 바와 같은 전류 컨버터 장치를 포함한 에너지 저장 시스템에 의해 또한 달성된다. 에너지 저장 시스템은 전해질 순환 설비를 구비한 흐름 전지, 특히 레독스 흐름 전지를 또한 포함할 수 있다. 하기의 것이 또한 제공될 수 있다: 하나 이상의 전해질을 공급 탱크로부터 전기화학 에너지 컨버터로 및 다시 동일한 공급 탱크로 루프 프로세스의 형태로 공급 및 전도하기 위한 전해질 선로, 2개의 전극과 이온 전도막을 구비한 적어도 하나의 반응 셀을 포함한 전기화학 에너지 컨버터, 반응 셀에 전해질을 도입하기 위한 입구 영역과 반응 셀 밖으로 전해질을 전도하기 위한 출구 영역을 각각 포함한 반응 셀.
에너지 저장 시스템은 적어도 하나의 에너지 컨버터를 또한 포함할 수 있고, 에너지를 변환하기 위한 그 용량은 전해질의 유동 체적에 따라 에너지 컨버터에 의해 조정될 수 있다.
에너지 저장 시스템은 전해질을 순환하기 위한 적어도 하나의 펌프를 또한 포함할 수 있다.
전압 컨버터는 타려식 또는 자려식일 수 있다. 타려식 제1 전압 컨버터는 전력망이 회전 기계가 직접 결합된 공중망 또는 네트워크인 경우에 유리하다. 자려식 제1 전압 컨버터는 전력망이 회전 기계가 직접 결합되지 않은 단독 운전(isolated operation)인 경우에 유리하다.
전류 컨버터 장치는 복수의 전압 컨버터와 중간 회로를 포함할 수 있고, 제1 전압 컨버터는 전력망 및 중간 회로에 접속될 수 있다. 또한, 전류 컨버터 장치는 중간 회로에 접속된 적어도 제2 및 특히 제3 전압 컨버터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 에너지 저장 장치는 각각의 경우에 제2 및 제3 전압 컨버터에 접속될 수 있다. 제어기는 특히 제2 및 제3 전압 컨버터에 접속될 수 있고 제2 및 제3 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하도록 설계될 수 있다. 더 구체적으로, 제어기는 제3 전압 컨버터의 전력 흐름 방향에 반대되는 방향으로 제2 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 동시에 제어하도록 설계될 수 있다. 이 방책은 에너지를 하나의 에너지 발생기로부터 에너지 저장 장치로 및 그 다음에 에너지 저장 장치로부터 전력망으로 전달할 수 있게 할 뿐만 아니라, 에너지가 하나의 에너지 저장 장치로부터 전류 컨버터 장치 내의 다른 에너지 저장 장치로 이송되게 할 수 있다. 이것은 에너지와 관련하여 유리할 수 있다. 그 결과 손실이 크게 감소될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 전류 컨버터 장치는 에너지가 전체 시스템의 모든 동작 상태에서 이 방식으로 이송되게 한다.
처리시에, 제어기는 에너지가 제2 전압 컨버터의 에너지 저장 접속으로부터 제3 전압 컨버터의 에너지 저장 접속으로 전도되는 방식으로 제2 및 제3 전압 컨버터를 작동시키도록 설계될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 에너지는 중간 회로를 통해 제2 전압 컨버터의 에너지 저장 접속으로부터 제3 전압 컨버터의 에너지 저장 접속으로 전도된다.
제어기는 또한 제2 및 제3 전압 컨버터에서의 전압, 특히 전압 컨버터의 에너지 저장 접속에서의 전압을 모니터링하도록 설계될 수 있다. 따라서 에너지가 전압 컨버터들 중의 하나에 접속된 에너지 저장 장치로부터 다른 전압 컨버터에 접속된 에너지 저장 장치로 이송되어야 하는지를 인식할 수 있다.
제어기는 또한 접속 가능한 에너지 저장 장치의 충전 상태를 결정하도록 설계될 수 있다. 이 정보는 에너지 저장 장치 중의 하나가 다른 에너지 저장 장치의 에너지에 의해 충전되어야 하는지를 결정하기 위해 유용할 수 있다.
제어기는 또한 전압 컨버터의 전력을 제어하도록 설계될 수 있다. 그 결과 접속 가능한 에너지 저장 장치의 저장 상태 또는 충전 상태를 제어할 수 있다.
제어기는 또한 제1 전압 컨버터에 접속되어 제1 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하도록 설계될 수 있다. 따라서 제어기는 에너지가 전류 컨버터 장치로부터 제1 전압 컨버터를 통하여 전력망으로 전송되는 것, 또는 반대로 전력망으로부터의 에너지가 접속 가능한 에너지 저장 장치에 저장되도록 전류 컨버터 장치의 접속 가능한 에너지 저장 장치가 제1 전압 컨버터를 통해 전력망에 접속되는 것을 통제하기 위해 사용될 수 있다.
손실을 적게 하기 위해, 제1 전압 컨버터는 오프로 전환될 수 있다. 더 구체적으로, 제어기는 제2 및 제3 전압 컨버터가 계속하여 동작하고 에너지를 하나의 에너지 저장 장치로부터 다른 에너지 저장 장치로 이송하는 동안 제1 전압 컨버터를 오프로 전환하도록 설계될 수 있다. 그러므로 에너지는 에너지가 제1 전압 컨버터를 동작시키기 위한 처리에서 소비되지 않고 또는 임의의 에너지가 제1 전압 컨버터를 통해 전력망에 제공되지 않고 전류 컨버터 장치의 에너지 효율을 증가시키도록 전류 컨버터 장치 내에서 이송될 수 있다.
동일한 또는 상이한 에너지 저장 장치가 전류 컨버터 장치에 접속될 수 있다. 예를 들면, 종래의 축전지, 흐름 전지(레독스 흐름 전지) 또는 다른 전기화학적/물리적 막을 사용할 수 있다.
이러한 상이한 에너지 저장 장치는 본 발명에 따라 전류 컨버터 장치에 병렬로 접속될 수 있고, 또는 전류 컨버터 장치는 한가지 유형의 에너지 저장 장치에만, 예를 들면, 흐름 전지에만 접속될 수 있다.
제어기는 복수의 흐름 전지를 충전 및 방전하도록 설계될 수 있고, 상기 복수의 흐름 전지는 모두 공통의 전해질 쌍에 접속되고 전류 컨버터 장치에 접속될 수 있다. 이러한 유형의 시스템은 매우 에너지 효율적인 방식으로 동작할 수 있다.
제어기는 복수의 흐름 전지 및 적어도 하나의 다른 상이한 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 연산 축전지(lead acid accumulator)가 상이한 에너지 저장 장치로서 제공될 수 있다. 제어기는 흐름 전지 자체가 자신을 재시작할 수 없을 정도로 너무 적게 충전된 경우에도 다른 유형의 에너지 저장 장치를 이용하여 흐름 전지를 시동하도록 설계될 수 있다.
제1 전압 컨버터는 양방향 인버터로서 설계될 수 있고, 및/또는 제2 및 제3 전압 컨버터는 양방향 DC-DC 컨버터로서 설계될 수 있다. 특히, 제1 전압 컨버터는 양방향 AC-DC 컨버터로서 설계될 수 있다. 양방향 AC-DC 전압 컨버터는 단상 또는 다상 전력망으로부터 에너지를 분기하고 상기 에너지를 중간 회로에 공급하는 것, 또는 에너지를 에너지 저장 장치로부터 중간 회로를 통해 분기하고 상기 에너지를 단상 또는 다상 전력망에 공급하는 것을 가능하게 한다.
만일 DC-DC 컨버터가 양방향성이면, 에너지는 에너지 저장 장치로부터 중간 회로로 이송될 수 있고, 에너지는 또한 중간 회로로부터 에너지 저장 장치로 이송될 수 있다.
제2 및 제3 에너지 전압 컨버터는 전위에 있어서 분리될 수 있다. 이것은 에너지가 전압 컨버터만을 통해 2개의 에너지 저장 장치 사이에서 이송되는 것을 보장할 수 있다.
제2 및 제3 전압 컨버터에서, 변압기가 제공될 수 있다. 그 결과 높은 중간 회로 전압이 에너지 효율적인 방식으로 달성될 수 있다.
상기 중간 회로 전압은 500V 내지 1500V일 수 있다. 중간 회로는 접속가능 에너지 저장 장치에서의 전압보다 적어도 10배 더 높을 수 있다. 그 다음에 제1 전압 컨버터가 또한, 에너지를 매우 효율적으로 변환하고 비용 효율적으로 구현될 수 있다. 특히, 상기 제1 전압 컨버터는 전위에 있어서 분리될 필요가 없다. 또한, 중간 회로에서는 중간 회로 전압이 예컨대 48V인 경우에 흐르는 전류에 비하여 상대적으로 낮은 전류만이 흐른다. 따라서 구리 손실이 감소된다. 더 적은 구리가 필요하고, 전류 컨버터 장치의 비용을 낮게 유지한다.
전압 컨버터, 특히 제1 전압 컨버터는 전위에 있어서 분리될 수 있다.
전압 컨버터, 특히 제1 전압 컨버터는 단상 또는 다상, 특히 3상 전력망에의 접속용으로 설계될 수 있다.
각각의 전압 컨버터는 공진 전압 컨버터로서 형성될 수 있다. 이 방식으로 에너지는 매우 효율적인 방식으로 변환될 수 있다.
제어기는 자기 학습 제어기로서 설계될 수 있다. 제어기는 특히 일일 전력 필요조건 또는 사이클에 따라서 개별 에너지 저장 장치를 비우도록 즉 이들을 방전시키도록 학습하게끔 설계될 수 있다.
제어기는 "스마트 그리드"에 대한 통신 접속을 포함할 수 있다. 용어 "스마트 그리드"는 전류 발생기, 저장 장치, 전기 소비자 및 에너지 전송에서의 그리드 동작 수단의 통신 네트워킹 및 제어, 및 전기 공급을 위한 분산 그리드를 포함한다. 이것은 격리형 그리드에서 또한 유리할 수 있다.
본 발명은 공통 제어기를 구비한 본 발명에 따른 복수의 전류 컨버터 장치를 포함한 에너지 저장 시스템 설비와 또한 관련된다. 이것은 손실을 적게 하기 위해 전류 컨버터 장치 내의 에너지 저장 장치들 간에 에너지의 최초 이송을 가능하게 한다. 이것은 그 다음에 손실을 더욱 줄이기 위해 전류 컨버터 장치 내에서의 에너지 이송을 가능하게 한다. 특히, 손실은 하나의 에너지 저장 장치로 감소될 수 있다. 공통 제어기는 개별 에너지 저장 장치 사이에서의 에너지 흐름 및 전류 컨버터 장치들 사이에서의 에너지 흐름 양자를 최적화할 수 있다.
상기 하나의 공통 제어기는 전류 컨버터 장치에서 마스터 제어기로서 형성될 수 있다. 마스터 제어기는 그 다음에 다른 전류 컨버터 장치의 하나 이상의 제어기에 접속될 수 있고, 상기 하나 이상의 제어기는 슬레이브 제어기로서 형성된다.
이러한 종류의 에너지 저장 시스템 설비에 있어서, 2개의 전류 컨버터 장치의 중간 회로 전압은 결합될 수 있다(또는 결합된다). 그 다음에 에너지는 다른 전류 컨버터 장치의 에너지 저장 장치에 의해 에너지 절약 방식으로 이송될 수 있다.
전압 컨버터 및 제어기는 공통 하우징, 바람직하게는 금속 하우징 내에 내장될 수 있다. 이로써 신뢰도 및 전류 컨버터 장치의 간섭에 대한 면역성이 증가하고 그에 따라서 효율이 또한 증가한다.
전압 컨버터 및 에너지 저장 주변 장치의 제어기는 동일한 인쇄 회로 기판에 통합될 수 있다. 이것은 시스템을 더욱 비용 효율적으로 만들지만, 신뢰도 및 전류 컨버터 장치의 간섭에 대한 면역성을 증가시키고 그에 따라서 효율이 또한 증가한다.
전압 컨버터 및 에너지 저장 주변 장치의 제어기는 동일한 마이크로프로세서, 특히 DSP에 통합될 수 있다. 이것은 시스템을 더욱 비용 효율적으로 만들지만, 신뢰도 및 전류 컨버터 장치의 간섭에 대한 면역성을 증가시키고 그에 따라서 효율이 또한 증가한다.
전압 컨버터 및 에너지 저장 주변 장치의 제어기는 동일한 프로그래머블 논리 장치, 특히 현장 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)에 통합될 수 있다. 이것은 시스템을 더욱 비용 효율적으로 만들지만, 신뢰도 및 전류 컨버터 장치의 간섭에 대한 면역성을 증가시키고 그에 따라서 효율이 또한 증가한다.
본 발명은 전압 컨버터를 구비한 전류 컨버터 장치에 의해 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법을 또한 포함하고, 이 방법은,
- 전압 컨버터의 전력 흐름 방향 사양을 결정하는 단계와,
- 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치의 작동 신호를 결정하는 단계와,
- 제어 접속을 통해 작동 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
이 방법은 에너지를 특히 효과적이고 비용 효율적인 방식으로 변환할 수 있게 한다.
전압 컨버터는 상기 전력 흐름 방향 사양에 의해 또한 작동될 수 있다.
본 발명은 중간 회로 및 이 중간 회로에 접속된 적어도 2개의 전압 컨버터를 포함한 전류 컨버터 장치의 에너지 효율을 증가시키는 방법을 또한 포함한다. 각각의 전압 컨버터에는 적어도 하나의 에너지 저장 장치가 접속될 수 있고, 전압 컨버터의 전력 흐름 방향이 제어되며, 특히 전류 컨버터들 중의 하나에서의 전력 흐름 방향은 다른 전압 컨버터에서의 전력 흐름 방향에 반대되는 방향으로 특히 동시에 제어된다. 이 방법은 에너지를 하나의 에너지 저장 장치로부터 전압 컨버터 및 중간 회로를 통해 다른 에너지 저장 장치로 이송할 수 있게 한다. 그 결과 전류 컨버터 장치의 에너지 효율이 증가될 수 있다.
전류 컨버터 장치는 중간 회로에 접속된 추가의 전압 컨버터를 포함할 수 있고, 에너지는 최초 2개의 전압 컨버터 중의 하나와 중간 회로를 통해 추가의 전압 컨버터로 또는 그 반대로 이송된다. 그 결과, 에너지는 에너지 저장 장치로부터 추가의 전압 컨버터에 접속된 전력망으로 이송될 수 있다. 또한, 에너지를 전력망으로부터 에너지 저장 장치로 이송하여 에너지 저장 장치에 저장할 수 있다.
전압 컨버터의 전력이 제어될 수 있다.
특히, 전압 컨버터의 전력은 에너지 손실을 낮게 유지하는 방식으로 제어될 수 있다. 에너지 저장 장치의 충전 상태가 또한 이 목적으로 모니터링될 수 있다.
더 나아가, 최초 2개의 전압 컨버터가 계속하여 동작하고 에너지를 하나의 에너지 저장 장치로부터 다른 에너지 저장 장치로 이송하는 동안 추가의 전압 컨버터가 오프로 전환되게 하는 것이 에너지 효율면에서 유리하다.
복수의 에너지 저장 장치를 부분 충전 상태로 제공하는 대신에, 특히 하나의 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 다른 에너지 저장 장치에 공급함으로써 상기 하나의 에너지 저장 장치를 완전히 비우는 것이 에너지면에서 유리할 수 있다.
에너지는 최초에 전류 컨버터 장치의 적어도 2개의 에너지 저장 장치 사이에서 이송되고, 그 다음에 적어도 2개의 전류 컨버터 장치 사이에서 이송될 수 있다. 따라서 전체 시스템의 에너지 효율이 개선될 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 본 발명의 본질적인 세부를 나타내는 첨부 도면과 함께하는 이하의 본 발명의 실시형태에 대한 상세한 설명 및 특허 청구범위로부터 명백하게 될 것이다. 개별적인 특징은 각각 그 자체로서, 또는 발명의 변형예에서 임의의 조합으로 함께 구현될 수 있다.
발명의 양호한 실시형태가 도면에 개략적으로 도시되어 있고, 이하에서 첨부 도면을 참조하면서 더 자세하게 설명될 것이다.
도 1은 발명에 따른 전류 컨버터 장치의 도식적 설명도이다.
도 2는 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 도식적 설명도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 에너지 저장 시스템의 도식적 설명도이다.
도 1은 단상 또는 다상 전력망(3)에 접속 가능한 제1 전압 컨버터(2)를 포함한 전류 컨버터 장치(1)를 보인 도이다. 제1 전압 컨버터(2)는 AC/DC 컨버터, 특히 양방향 AC/DC 컨버터로서 형성될 수 있고, 중간 회로(4)에 접속되며, 중간 회로(4)에는 제2 및 제3 전압 컨버터(5, 6)가 차례로 접속된다. 전압 컨버터(5, 6)는 DC/DC 컨버터, 특히 예를 들면 양방향 DC/DC 컨버터로서 형성될 수 있고, 각각 5kW 이상의 전력을 변환할 수 있다. 도시된 2개의 전압 컨버터(5, 6)보다 더 많은 전압 컨버터가 중간 회로(4)에 접속될 수 있다. 전압 컨버터(5, 6)는 각각 하나 이상의 전기화학 에너지 컨버터(7 내지 10)에 접속될 수 있고, 도시된 실시형태에서는 전압 컨버터(5)가 전기화학 에너지 컨버터(7)에 접속되고 전압 컨버터(6)가 전기화학 에너지 컨버터(8 내지 10)에 접속되어 있다. 전기화학 에너지 컨버터(8 내지 10)는 전압 컨버터(6)와 병렬로 또한 접속될 수 있다.
중간 회로(4)에서의 전압은 에너지 컨버터(7 내지 10)에서의 전압보다 상당히 더 높을 수 있다. 이것은 전류 컨버터 장치(1)를 특히 효율적으로 만든다.
또한, 전류 컨버터 장치(1)는 제1 전압 컨버터(2)와 전압 컨버터(5, 6) 양자에 접속되어 상기 컨버터들을 제어하도록 설계된 제어기(11)를 포함한다. 제어기(11)는 전압 컨버터(5, 6)에서 전력 흐름, 특히 전력 흐름의 방향을 제어하도록 설계된다. 처리시에, 제어기(11)는 에너지가 예를 들면 전기화학 에너지 컨버터(7)로부터 전압 컨버터(5), 중간 회로(4) 및 전압 컨버터(6)를 통해 전기화학 에너지 컨버터(8)로, 또는 그 반대로 이송되게 하는 방식으로 전압 컨버터(5, 6)를 작동시킬 수 있다. 이 이송 중에, 제어기(11)는 전압 컨버터(2)를 오프로 전환할 수 있다. 또한, 제어기(11)는 전력이 전력망(3)으로부터 전압 컨버터(2), 중간 회로(4) 및 전압 컨버터(5, 6)를 통해 전기화학 에너지 컨버터(7)로 흐르게 하는 방식으로 전압 컨버터(2, 5, 6)를 작동시킬 수 있다. 이 경우에, 제어기(11)는 에너지가 예를 들면 에너지 컨버터(7)에만 이송되도록 전압 컨버터(5, 6) 중의 하나만을 또한 작동시킬 수 있다. 더 나아가, 제어기(11)는 에너지 컨버터(7)에 저장된 에너지가 예를 들면 전압 컨버터(5), 중간 회로(4) 및 전압 컨버터(2)를 통해 전력망(3)에 공급되도록 전력 흐름을 제어할 수 있다.
제어기(11)는 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를 접속하기 위한 제어 접속(17)을 더 포함한다.
또한, 제어기(11)는 하기의 처리 파라미터 중 하나 이상을 검출하기 위한 신호 입력(18)을 포함한다:
- 전해질의 온도,
- 전해질의 압력,
- 전해질의 유동 체적,
- 공급 탱크(31, 32)에서 전해질의 충만 레벨.
또한, 제어기(11)는 처리 파라미터, 전력 흐름 방향, 전력 흐름 속도 및/또는 에너지량을 그래픽적으로 디스플레이하기 위한 접속(19)을 포함한다.
전압 컨버터(2)가 오프로 전환될 수 있고 에너지가 에너지 컨버터(7 내지 10)들 사이에서 이송될 수 있기 때문에, 전류 컨버터 장치(1)의 에너지 효율이 더욱 증가될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(100)의 도식적 설명도이다. 도 1로부터의 하나의 전류 컨버터 장치(1)는 에너지 저장 시스템(100)의 일부이고 단상 또는 다상 전력망(3)에 접속된다. 이 경우에도 역시 제어기(11)는 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를 접속하기 위한 제어 접속(17), 하나 이상의 처리 파라미터를 검출하기 위한 신호 입력(18), 및 처리 파라미터, 전력 흐름 방향, 전력 흐름 속도 및/또는 에너지량을 그래픽적으로 디스플레이하기 위한 접속(19)을 포함한다. 그래픽 디스플레이 장치(191)는 전류 컨버터 장치(1) 내에 또는 위에 제공될 수 있다.
도 2의 실시형태에서는 3개의 병렬 전기화학 에너지 컨버터(8, 9, 10)가 도시되어 있고, 이들은 흐름 전지로서 형성되는 에너지 저장 장치의 일부이다. 이러한 유형의 전기화학 에너지 컨버터(8, 9, 10)를 구비한 에너지 저장 장치는 레독스 흐름 전지라고 또한 알려져 있다. 상기 저장 장치는 전해질 순환 설비, 하나 이상의 전해질을 공급 탱크(31, 32)로부터 전기화학 에너지 컨버터(8, 9, 10)로 및 다시 상기 동일한 공급 탱크(31, 32)로 루프 프로세스의 방식으로 공급 및 전도하기 위한 전해질 선로, 2개의 전극(50, 51) 및 이온 전도막(도시 생략됨)을 가진 적어도 하나의 반응 셀을 포함한 전기화학 에너지 컨버터(8, 9, 10)를 포함한다. 상기 에너지 컨버터들은 반응 셀에 전해질을 도입하기 위한 입구 영역과 반응 셀 밖으로 전해질을 전도하기 위한 출구 영역을 각각 포함한다.
흐름 전지는 에너지가 액체 전해질(함염 수용액)에 화학적으로 저장되는 재충전 가능한 전지이다. 흐름 전지는 또한 환원 및 산화 공정이 내부에서 발생할 때 레독스 흐름 전지 또는 단순히 레독스 전지라고도 부른다.
이러한 유형의 전지에서, 전해질을 공급하기 위한 탱크가 제공되고, 탱크는 모든 반응성 물질을 액체 형태로 내포한다. 충전 및 방전 중에, 전해질은 폐루프 시스템 내에서 운송되고, 화학적으로 결합된 전기 에너지가 상기 시스템으로부터 제거되거나 상기 시스템에 추가되며(환원/산화), 그에 따라서 화학 에너지 저장 장치를 생성한다. 전해질 공급 탱크 외에, 상기 루프 시스템은 전해질이 펌프 등에 의해 운송되는 파이프 시스템, 즉 전해질 선로를 또한 포함한다.
전해질은 양성 반응용 전해질과 음성 반응용 전해질의 2종류가 있다. 상기 2종류의 전해질은 함께 혼합되지 않지만, 반응 셀, 즉 전기화학적 반응 공간에서 매우 얇은 막에 의해 분리된다. 상기 매우 얇은 막은 선택된 이온들을 한쪽에서 다른 쪽으로 통과시키는 이온 전도막이다.
전기화학적 반응 공간에는 임계 반응이 그 위에서 발생하는 매우 안정된 전극들이 또한 있다. 반응은 용해된 염만을 수반하기 때문에, 전극 자체는 어떠한 화학적 또는 물리적 변화를 받지 않고, 그 때문에 처리시에 용량을 크게 떨어뜨리지 않고 다수의 충전 및 방전 사이클을 가질 수 있다.
매우 특유한 유형의 흐름 전지는 바나듐 레독스 흐름 전지이다. 바나듐 염은 다른 산화 단계로 음성 전해질 및 양성 전해질 모두에 존재한다. 바나듐이 안정된 용액을 형성하는 4개의 별도의 산화 단계 때문에, 바나듐은 흐름 전지에서 화학적 저장 장치로서 동작하기에 특히 적합하다. 이러한 바나듐 전해질을 가진 대응하는 흐름 전지는 거의 무한대의 충전 및 방전 사이클을 갖고, 체적당 또는 중량당 매우 높은 에너지 밀도가 동시에 달성된다.
이러한 유형의 바나듐 레독스 흐름 전지는 광발전 설비, 또는 예를 들면 풍력 에너지 설비 또는 풍력 기지를 운용하는 가정에 전기 에너지를 공급하기 위해 특히 유리하다. 매우 큰 에너지 저장 장치, 예를 들면 1MWh 이상의 에너지 저장 장치로서 상기 흐름 전지를 사용하는 것이 특히 유리하고 또한 극히 효율적이다.
전기 에너지를 이러한 유형의 전기화학 에너지 저장으로 특히 효율적인 방식으로 변환할 수 있게 하기 위해, 순환 펌프(33, 34)와 같은 에너지 저장 주변 장치를 제어할 필요가 있다. 이 경우에, 펌프(33)는 양성 전해질을 공급 탱크(31)로부터 공급 선로(53)를 통해 에너지 컨버터(스택)(8, 9, 10)로 펌핑한다. 그 다음에 양성 전해질은 복귀 선로(55)를 통해 공급 탱크(31)로 되돌아 온다. 유사하게, 펌프(34)는 음성 전해질을 공급 탱크(32)로부터 공급 선로(54)를 통해 에너지 컨버터(스택)(8, 9, 10)로 펌핑한다. 그 다음에 음성 전해질은 복귀 선로(56)를 통해 공급 탱크(32)로 되돌아 온다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전해질의 유량 및 압력은 제어 가능한 스로틀 밸브(35, 36)에 의해 제어될 수 있다. 전해질의 충만 레벨은 충만 레벨 센서(39, 40)에 의해 모니터링될 수 있다. 전해질의 유동 체적은 공급 선로의 유동 센서(37, 38)에 의해 및/또는 전해질 복귀 선로의 유동 센서(45, 46)에 의해 모니터링될 수 있다. 전해질의 온도는 온도 검출기(41, 42)에 의해 모니터링될 수 있다. 온도는 분리형 또는 결합형의 냉각 및 가열 장치 형태일 수 있는 제어 가능한 온도 제어 장치(57)에 의해 제어될 수 있다.
에너지 컨버터(8, 9, 10)는 양전극과 음전극을 각각 포함한다. 명확히 하기 위해 도 2에는 에너지 컨버터(8)의 양전극(50)과 에너지 컨버터(10)의 음전극(51)에만 참조 번호가 제공되어 있다.
양전극으로부터 전류 컨버터 장치(1)로의 전기 접속은 양의 접속 선로(49)에 의해 이루어지고, 음전극으로부터 전류 컨버터 장치로의 전기 접속은 음의 접속 선로(52)에 의해 이루어진다.
복수의 에너지 저장 주변 장치, 예를 들면, 펌프(33, 34) 또는 온도 제어 장치(57)가 제어기(11)의 제어 접속(17)에 접속된다. 이 실시형태에 있어서, 상기 주변 장치들은 케이블 접속에 직접 접속된다. 이들은 아날로그 또는 디지털 제어 선로일 수 있고, 에너지 저장 주변 장치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 트랜시버 장치(78)가 제어 접속(17)에 접속되고 무선 데이터 통신을 위해 및 스로틀 밸브(35, 36)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 스로틀 밸브(35, 36)는 트랜시버 장치(76)를 각각 포함한다. 모든 센서 및 트랜스듀서는 트랜시버 장치(77)를 포함한다. 이 경우에, 복수의 센서가 하나의 트랜시버 장치(77)를 또한 공유할 수 있다. 신호 입력(18)도 마찬가지로 트랜시버 장치(79)를 포함하고, 이것에 의해 상기 입력은 하나 이상의 처리 파라미터를 검출하기 위해 센서 및 트랜스듀서로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이 실시형태에서 무선인 임의의 데이터 접속은 유선 접속을 이용하여 또한 구현될 수 있다. 실시형태에서 유선인 임의의 데이터 접속은 무선으로 또한 구현될 수 있다. 전류 컨버터 장치(1)에 의해 주변 장치를 직접 제어함으로써, 효율이 크게 증가될 수 있다. 전류 컨버터 장치(1)는 에너지 저장 시스템(100)의 충전 상태를 훨씬 더 신속히 및 효과적으로 인식할 수 있고, 또한, 예측 방식으로, 더 효율적인 에너지 변환이 가능하도록 충분한 양의 전해질이 에너지 컨버터를 통해 흐르도록 할 수 있다.
도 3은 종래의 에너지 저장 시스템(101)을 보인 것이다. 도 2에 도시된 시스템에서와 유사한 컴포넌트들은 동일한 참조 번호로 표시하였다. 에너지 저장 주변 장치, 예를 들면, 순환 펌프(31, 32)를 제어하기 위해, 별도의 제어 장치(60)가 각종 파라미터, 예를 들면, 전류, 전압, 유량, 온도, 전해질 압력에 기초하여 에너지 저장 장치의 현재 충전 상태를 검출하기 위해 시도한다. 그 일환으로, 제어 장치는 전류가 공급되어야 하고, 이 때문에 효율이 떨어진다. 에너지 저장 시스템(101)은 에너지 저장 시스템(101)의 충전 상태에 대한 충분한 정보를 획득하기 위해 전류 측정 장치(48) 및 전압 측정 장치(47)와 같은 추가의 센서들이 필요하다.

Claims (20)

  1. 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하기 위한 전류 컨버터 장치에 있어서,
    전력망(power grid)에 접속가능한 제1 전압 컨버터;
    상기 제1 전압 컨버터에 접속된 중간 회로;
    전해질들을 위한 순환 설비를 구비한 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터에 접속된 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터 - 상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터는 상기 중간 회로에 접속된 제2 전압 컨버터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터는 상기 제2 전압 컨버터에 접속됨 -; 및
    상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터에 접속된 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하고,
    상기 제어기에 의해 특정된 상기 전력 흐름 방향에 기초해 상기 전해질들과 연관된 하나 이상의 에너지 저장 주변 장치들을 제어하도록 구성되며,
    상기 제어기는 상기 에너지 저장 주변 장치들 중의 적어도 하나를 접속하기 위한 적어도 하나의 제어 접속을 포함하고,
    상기 제어기는 하나 이상의 처리 파라미터를 검출하기 위한 신호 입력을 포함하고, 상기 하나 이상의 처리 파라미터는,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 온도,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 압력,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 유동 체적, 또는
    공급 탱크에서 상기 전해질들 중 적어도 하나의 충만 레벨(fill level)
    중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 제2 전압 컨버터에 접속되고 상기 제2 전압 컨버터 내의 제2 전력 흐름 방향을 제어하도록 구성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 주변 장치들은,
    상기 전해질들 중 적어도 하나를 순환시키기 위한 적어도 하나의 펌프;
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 유동 체적을 조절하기 위한 적어도 하나의 유동 조절기;
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 온도를 조절하기 위한 적어도 하나의 온도 제어기; 또는
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 압력 제어기
    중 적어도 하나를 포함하는 것인, 전류 컨버터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 전력량 또는 에너지량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터를 제어하도록 구성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 전력량 또는 에너지량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 에너지 저장 주변 장치들 중 상기 적어도 하나를 위한 상기 제어 접속을 제어하도록 구성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 전력 흐름 방향, 하나 이상의 처리 파라미터, 전력 흐름 속도(flow rate), 또는 에너지량 중 적어도 하나를 그래픽적으로 디스플레이하기 위한 접속을 포함하는 것인, 전류 컨버터 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 제어기에 의해 특정되는 상기 전력 흐름 방향에 기초해 상기 제어 접속을 통해 상기 에너지 저장 주변 장치들 중 상기 적어도 하나를 작동시키도록 구성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에너지 저장 주변 장치들 중 적어도 하나의 작동은, 상기 특정된 전력 흐름 방향에 의해 상기 제어기가 상기 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하는 것보다 늦지 않게 발생하는 것인, 전류 컨버터 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중간 회로에 접속된 제3 전압 컨버터를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 전기화학 에너지 컨버터는 상기 제3 전압 컨버터에 접속되고,
    상기 제어기는, 상기 제3 전압 컨버터에 접속되고 상기 제3 전압 컨버터의 제3 전력 흐름 방향을 제어하도록 구성되며,
    상기 제어기는, 상기 제3 전압 컨버터의 제3 전력 흐름 방향에 반대되는 방향으로 상기 제2 전압 컨버터의 상기 제2 전력 흐름 방향을 동시에 제어하도록 구성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압 컨버터는 양방향 AC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 전압 컨버터는 양방향 DC-DC 컨버터를 포함하는 것인, 전류 컨버터 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치는 레독스 흐름 전지로서 형성되는 것인, 전류 컨버터 장치.
  13. 에너지 저장 시스템에 있어서,
    전해질들을 위한 순환 설비를 구비한 적어도 하나의 에너지 저장 장치; 및
    전류 컨버터 장치
    를 포함하고,
    상기 전류 컨버터 장치는,
    전력망(power grid)에 접속가능한 제1 전압 컨버터;
    상기 제1 전압 컨버터에 접속된 중간 회로;
    상기 에너지 저장 장치에 접속된 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터 - 상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터는 상기 중간 회로에 접속된 제2 전압 컨버터를 포함함 -; 및
    상기 양방향 전압 컨버터에 접속된 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 양방향 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하고,
    상기 제어기에 의해 특정된 상기 전력 흐름 방향에 기초해 상기 전해질들과 연관된 하나 이상의 에너지 저장 주변 장치들을 제어하도록 구성되며,
    상기 제어기는 상기 에너지 저장 주변 장치들 중의 적어도 하나를 접속하기 위한 적어도 하나의 제어 접속을 포함하고,
    상기 제어기는 하나 이상의 처리 파라미터를 검출하기 위한 신호 입력을 포함하고, 상기 하나 이상의 처리 파라미터는,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 온도,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 압력,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 유동 체적, 또는
    공급 탱크에서 상기 전해질들 중 적어도 하나의 충만 레벨(fill level)
    중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 에너지 컨버터는 상기 제2 전압 컨버터에 접속되고,
    상기 제어기는, 상기 제2 전압 컨버터에 접속되고 상기 제2 전압 컨버터 내의 제2 전력 흐름 방향을 제어하도록 구성되는 것인, 에너지 저장 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 적어도 하나의 에너지 컨버터를 통과하는 전해질들 중 적어도 하나의 전해질의 유동 체적에 의해 에너지를 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 에너지 컨버터의 용량을 조정하도록 구성되는 것인, 에너지 저장 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 에너지 저장 주변 장치들은,
    상기 전해질들 중 적어도 하나를 순환시키기 위한 적어도 하나의 펌프;
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 유동 체적을 조절하기 위한 적어도 하나의 유동 조절기;
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 온도를 조절하기 위한 적어도 하나의 온도 제어기; 또는
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 압력 제어기
    중 적어도 하나를 포함하는 것인, 에너지 저장 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전류 컨버터 장치의 제어기는 제2 전류 컨버터 장치의 제3 전압 컨버터에 접속되고,
    상기 제어기는, 에너지가 상기 전류 컨버터 장치와 상기 제2 전류 컨버터 장치 간에 이송가능하도록, 상기 적어도 하나의 양방향 전압 컨버터와 상기 제3 전압 컨버터를 제어하도록 구성되는 것인, 에너지 저장 시스템.
  17. 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법에 있어서,
    전류 컨버터 장치의 양방향 전압 컨버터를 위해 전력 흐름 방향 사양(specification)을 결정하는 단계 - 상기 전압 컨버터는 전해질들을 위한 순환 설비를 구비한 적어도 하나의 에너지 저장 장치에 접속됨 -;
    상기 전력 흐름 방향 사양에 기초해 상기 전해질들과 연관된 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를 위한 작동 신호를 결정하는 단계;
    상기 전력 흐름 방향 사양에 기초해 상기 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치를 작동시키도록, 상기 작동 신호를 제어 접속을 통해 상기 적어도 하나의 에너지 저장 주변 장치에 제공하는 단계;
    상기 전력 흐름 방향 사양에 기초해 상기 전압 컨버터의 전력 흐름 방향을 제어하는 단계; 및
    하나 이상의 처리 파라미터를 검출하기 위한 신호 입력을 수신하는 단계로서, 상기 하나 이상의 처리 파라미터는,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 온도,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 압력,
    상기 전해질들 중 적어도 하나의 유동 체적, 또는
    공급 탱크에서 상기 전해질들 중 적어도 하나의 충만 레벨(fill level)
    중 적어도 하나를 포함하는 것인, 신호 입력을 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전류 컨버터 장치는:
    전력망(power grid)에 접속가능한 제1 전압 컨버터;
    상기 제1 전압 컨버터에 접속된 중간 회로; 및
    상기 중간 회로에 접속된 제2 전압 컨버터를 포함하는 상기 양방향 전압 컨버터를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 에너지 컨버터는 상기 제2 전압 컨버터에 접속되고,
    제어기는 상기 제2 전압 컨버터에 접속되고 상기 제2 전압 컨버터 내의 제2 전력 흐름 방향을 제어하도록 구성되는 것인, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전류 컨버터 장치는, 상기 중간 회로에 접속된 제3 전압 컨버터를 포함하고,
    상기 에너지 저장 장치는 상기 제2 전압 컨버터 및 상기 제3 전압 컨버터 각각에 접속되는 것인, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제3 전압 컨버터의 제3 전력 흐름 방향에 반대되는 방향으로 상기 제2 전압 컨버터의 제2 전력 흐름 방향을 제어하는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    에너지를 제1 에너지 저장 장치로부터 상기 제2 전압 컨버터, 상기 제3 전압 컨버터, 및 상기 중간 회로를 통해 제2 에너지 저장 장치로 이송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 에너지 저장 장치 및 상기 제2 에너지 저장 장치 각각은 상기 제2 전압 컨버터 및 상기 제3 전압 컨버터 각각에 접속되는 것인, 에너지 저장 장치를 충전 및 방전하는 방법.
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