KR102181774B1 - 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 발전소에 이상이 생겨 비정상 운전상태가 된 경우 발전소에 비상전력을 공급하기 위한 목적, 그리고 발전소가 정상 운전상태인 경우에는 당해 발전소로부터 생산 및 공급되는 전력의 주파수 품질을 유지시키기 위해 예비적으로 전력을 제공하기 위한 목적과 같이 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

Description

다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법{POWER PLANT LINKED MULTI-PURPOSE ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명은 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 발전소에 이상이 생겨 비정상 운전상태가 된 경우 발전소에 비상전력을 공급하기 위한 목적, 그리고 발전소가 정상 운전상태인 경우에는 당해 발전소로부터 생산 및 공급되는 전력의 주파수 품질을 유지시키기 위해 예비적으로 전력을 제공하기 위한 목적과 같이 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

발전소에 문제가 발생하여 비정상 운전상태가 되는 경우, 발전소 내에는 일반적으로 비상 디젤 제너레이터(EDG)를 두어 이러한 문제상황에 대비하도록 하고 있다. 즉, 발전소는 전력을 생산 및 공급하는 시설이나, 정전 등의 상황에 의해 발전소 자체를 운전시킬 수 없는 소위 비정상 운전상태가 되는 경우 발전소에서는 예비적으로 전력을 공급할 수 있는 수단을 마련해 둠으로써 발전소 운전이 빠르게 정상화 될 수 있도록 한 것이다. 도 1에는 발전소에 비상 디젤 제너레이터(200)가 구비된 모습을 쉽게 이해하기 위해 도시한 것으로, 정상 운전시에는 비상 디젤 제너레이터(200)가 오프 상태에 있고, 비정상 운전상태시에는 비상 디젤 제너레이터(200)가 작동(온) 되어 당해 발전소, 더 정확하게는 당해 발전소 제어부(100)에 대해 필요한 비상 전력을 제공하는 모습이 도시되어 있다. 이 때 발전소 제어부(100)란 발전소 내 각종 설비들(터빈, 에어벤트 등)을 제어하기 위한 구성을 통칭하는 것으로 이해될 수 있는데, 비록 도면에서는 발전소 제어부(100)만 도시하였으나 상기 비상 디젤 제너레이터(200)의 작동에 의해서는 발전소 내 각 설비들에도 개별적으로 전력이 공급될 수 있음도 이해한다.

한편, 종래 비상 디젤 제너레이터(200)의 경우 평상시에는 가동이 되지 않기 때문에 이의 작동이 실제 제대로 이루어질 지에 대한 판별이 어려운 문제가 있으며, 특히 실제 비상 전력이 필요한 상황이 되었을 때 비상 디젤 제너레이터가 작동하지 않는 경우 발전소로서는 큰 손해를 입게 될 뿐만 아니라 계통 전체에도 문제를 일으킬 수가 있어 비상 디젤 제너레이터(200)에 대한 점검은 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 그러나, 비상 디젤 제너레이터(200)가 기계적 구조물이기 때문에 해당 구조물에 대한 점검이 쉽지 않은 문제점이 있으며, 또한 기계적 구조물의 경우 수많은 부품들로 구성되어 있기 때문에 한번 점검에 많은 비용이 들어가는 문제점도 있다.

이에 본 발명에서는 종래 비상 디젤 제너레이터(200)를 대체할 수 있는 새로운 수단으로 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 제안하며, 특히 본 상세한 설명에서 제안하는 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 비단 비상 전력 공급시에만 활용되는 것이 아니라, 발전소 정상 운전시 계통의 주파수 품질을 안정화 시키기 위한 목적으로도 활용될 수 있도록, 즉 다목적으로 활용될 수 있는 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 제안한다.

등록특허공보 제10-0972279호 (2010.07.19. 등록)

본 발명은 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 발전소가 비정상 운전상태일 시 비상전력을 공급할 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며, 또한 발전소가 정상 운전상태일 때에는 발전소에서 공급되는 전력의 주파수 품질을 유지하는 데에 활용될 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 비상 전력을 제공할 때에 또는 주파수 품질 제어를 위한 전력을 제공할 때에 단주기 배터리 및 장주기 배터리를 혼용함으로써 전력이 필요한 상황에 맞추어 다양한 형태의 전력 공급이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은, 발전소로 비상전력을 공급하기 위해 방전을 하는 전기 에너지 저장부; 및 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리의 충전 또는 방전을 제어하는 전력조절부;를 포함하되, 상기 전력조절부는, 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 전기 에너지 저장부 내 배터리를 방전시켜 당해 발전소로 비상전력을 공급하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 전력조절부는, 상기 발전소가 정상 운전상태로 판단된 경우 당해 발전소 출력의 주파수를 기 설정된 범위 내로 유지시키기 위해 상기 전기 에너지 저장부 내 적어도 하나 이상의 배터리를 충전 또는 방전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

이 때, 상기 전기 에너지 저장부는 단주기 배터리 및 장주기 배터리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 발전소 내에는 비상 디젤 제너레이터(EDG)가 구비되고, 상기 전력조절부는, 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 비상 디젤 제너레이터의 운전상태에 따라 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 이 때, 상기 전력조절부는 상기 비상 디젤 제너레이터의 출력량을 모니터링하고, 상기 비상 디젤 제너레이터로부터의 출력량과 상기 전기 에너지 저장부로부터의 방전량의 합이 기 설정된 값 이상이 되도록 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태는, 발전소 대정전시, 발전소 재기동시, 또는 발전소 시운전시의 운전상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 전력조절부는, 상기 발전소가 정상 운전상태인 경우, 상기 발전소 내 발전소 제어부와 연동하여 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리들의 충전 또는 방전을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법은 (a) 전력조절부가, 발전소의 운전상태를 판단하는 단계; (b) 상기 발전소의 운전상태가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우, 상기 전력조절부가 에너지 저장부 내 배터리를 방전시켜 당해 발전소로 비상전력을 공급하도록 제어하는 단계; 를 포함한다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법은 (c) 상기 발전소의 운전상태가 정상 운전상태로 판단된 경우, 상기 전력조절부가 당해 발전소 출력의 주파수를 기 설정된 범위 내로 유지시키기 위해 상기 전기 에너지 저장부 내 적어도 하나 이상의 배터리를 충전 또는 방전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법에 있어서 상기 에너지 저장부는 단주기 배터리 및 장주기 배터리를 포함하는 것을 특징으로할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법에 있어서 상기 발전소 내에는 비상 디젤 제너레이터(EDG)가 구비되고, 상기 (b)단계는, 상기 전력조절부가 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 비상 디젤 제너레이터의 운전상태에 따라 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 이 때, 상기 (b)단계는, 상기 전력조절부가 상기 비상 디젤 제너레이터의 출력량을 모니터링하고, 상기 비상 디젤 제너레이터로부터의 출력량과 상기 전기 에너지 저장부로부터의 방전량의 합이 기 설정된 값 이상이 되도록 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법에 있어서상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태는, 발전소 대정전시, 발전소 재기동시, 또는 발전소 시운전시의 운전상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법에 있어서 상기 (c)단계는, 상기 전력조절부가 상기 발전소 내 발전소 제어부와 연동하여 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리들의 충전 또는 방전을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 구비만으로 발전소가 정상 운전상태일 때 및 비정상 운전상태일 때 모두에 대하여 필요한 전력을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 특히 비정상 운전상태일 때에는 기존 비상 디젤 제너레이터를 대체할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 기계적 구조물인 비상 디젤 제너레이터에 비해 안정성 및 안전성이 높은 배터리들을 활용할 수 있게 되므로, 정기적인 점검에 소요되는 노력, 시간 및 비용이 절감되는 효과가 있으며, 나아가 실제 비상 전력이 필요한 상황이 도래할 시 가동률에 대한 신뢰도도 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 장주기 배터리 및 단주기 배터리를 혼용함으로써 상황에 따라 필요한 전력을 다양한 방식으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 발전소에 종래 비상 디젤 제너레이터가 구비된 모습을 도시한 것이다.
도 2는 발전소에 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 구비된 모습을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 이용하여 발전소가 정상 운전상태일 시 계통 주파수를 제어하는 모습을 도시한 것이다.
도 5는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 이용하여 발전소가 비정상 운전상태일 시 비상 전력을 공급하는 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 형태의 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 구현 모습을 도시한 것으로, 비상 디젤 제너레이터가 구비된 상태의 발전소에 상기 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 연계되어 구비된 모습을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법을 순서에 따라 도시한 것이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명이 제안하는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 구성을 도시한 것이다. 본격적인 설명에 앞서, 먼저 에너지 저장 시스템의 기본 개요에 대해 살펴본다.

산업의 발달과 함께 전력 수요는 지속적으로 증가하고 있는 반면 전력을 생산해 내기 위한 자원들은 점차 한계에 이르고 있는 현실에서, 최근 전력의 수급을 효율적으로 관리하기 위한 시스템들이 다각적으로 연구되고 있다. 에너지 저장 시스템(Energy Storage System) 역시 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 노력의 일환에서 제안된 것으로, 특히 계통 내에서 전력의 공급과 수요가 불균형을 이룸에 따른 에너지 낭비와 소비자 불편을 해소하기 위해 에너지를 계획적으로 생산 및 소비할 수 있는 환경을 제공하고자 최근에는 에너지 저장 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

에너지 저장 시스템이란, 기본적으로 에너지원으로부터 생산된 전력을 저장한 후 필요한 시점에 이를 활용하게 하는 시스템을 이르는 것으로, 에너지 저장 시스템의 기본 구성들을 살펴볼 때, 에너지 저장 시스템은 에너지를 저장하기 위한 전기 에너지 저장부 이외에 상기 전기 에너지 저장부의 충전 또는 방전을 제어하는 전력조절부(301)를 포함할 수 있으며, 그 외에도 배터리관리부(305), 에너지관리부 등을 더 포함할 수 있다. 구성들에 대한 더 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 2에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)은 핵심적인 구성으로서 전기 에너지 저장부(단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)) 및 전력조절부(301)를 포함할 수 있으며, 그 외에 부수적으로는 발전소 제어부(100)와 연계되어 통신을 하기 위한 통신부(304), 전기 에너지 저장부 내 구비되는 각 배터리들의 관리를 위한 배터리관리부(305) 등을 더 포함할 수 있다.

먼저 전기 에너지 저장부는, 앞서 언급한 발전소에 대해 계통 주파수 품질을 유지하기 위한 전력을 공급하기 위해, 그리고 발전소가 외부로부터의 전력 공급을 필요로 하는 상태, 즉 비정상 운전상태일 시에는 비상 전력을 공급하기 위해 충전 또는 방전이 가능한 배터리들을 포함하는 것으로, 이 때 상기 둘 이상의 배터리는 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303), 즉 충방전의 주기가 서로 상이한 것으로서 어느 하나는 상대적으로 짧은, 그리고 다른 하나는 상대적으로 긴 것들을 포함한다. 또한, 본 상세한 설명에서 언급되는 배터리는 플로우 배터리, 이차전지와 같은 다양한 것들 것 포함할 수 있으며, 예를 들어 플라이휠, NAS, 전고체전지 등의 종류가 포함될 수 있다. 참고로, 본 상세한 설명에서는 단주기 배터리(302)의 대표 예시로 리튬이온배터리(LiB)를, 그리고 장주기 배터리(303)의 대표 예시로 바나듐 산화환원 흐름 축전지(Vanadium Redox Flow Battery)를 언급할 것이나, 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)는 이러한 실시예에 한정되지 않으며 충방전 주기의 상대적인 차이에 의해 정의될 수 있는 한 그 종류에는 제한이 없다 할 것이다.

다음으로 전력조절부(301)(Power Conditioning System)는 전력변환부라고도 불리우는 구성으로, 기본적으로는 앞서 언급한 전기 에너지 저장부 내 배터리들의 충방전을 제어하는 역할을 하되, 구체적으로는 교류와 직류간의 변환 및 전압, 전류, 주파수를 변환시키는 역할을 한다. 전력조절부(301)(PCS)는 전력망을 통해 발전소로부터 공급되는 에너지를 부하단에 공급하거나 배터리에 충전시키기 되며, 배터리의 충방전은 배터리의 종류 및 특성을 고려하여 이루어진다. 특히, 본 발명에서의 전력조절부(301)는 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)이라는 본 발명의 특성에 맞추어 발전소 제어부(100), 즉 발전소 내부에 자체적인 출력 제어에 활용되는 설비들(터빈 등)을 제어하는 발전소 제어부(100)와 연동될 수 있으며, 상기 발전소 제어부(100)로부터 수신한 데이터를 더 참조하여 상기 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)의 충방전을 제어할 수 있다. 이 때, 전력조절부(301)가 상기 발전소 제어부(100)로부터 수신할 수 있는 데이터에는 계통 주파수의 실시간 변동 값, 발전소 내 임의 설비의 운전량(예: 터빈 속도, 증기량), 발전소의 실시간 순시전력량 등 현재 발전소의 운전 현황을 알 수 있는 데이터들이 포함될 수 있다. 한편, 전력조절부(301)는 위 데이터들을 기초로 현재 발전소가 비정상 운전상태인지 또는 정상 운전상태인지에 대한 판단을 할 수 있도록 구현할 수도 있다. 예를 들어, 상기 발전소 내 임의 설비의 운전량이 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우, 발전소의 실시간 순시전력량 등이 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우 등은 비정상 운전상태로 판단하고, 그 외의 경우에는 정상상태로 판단할 수 있다.

이상 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)의 주요 구성들에 대해 살펴보았다.

한편, 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)은 위 구성들 외에도 통신부(304), 배터리관리부(305)를 더 포함할 수 있다.

통신부(304)란 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)이 발전소 내부에 구비된 발전소 제어부(100)와 연동하기 위해 데이터를 송수신하는 구성으로 이해될 수 있으며, 다만 이러한 통신부(304)의 구성은 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)과 발전소 제어부(100)가 상호 독립되어 구현되는지 또는 일체의 것으로 구현되는지에 따라 필요 여부가 결정될 수 있다. 본 상세한 설명에서는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)과 발전소 제어부(100)가 서로 독립적인 것임을 전제로, 즉, 기존에 발전소 제어부(100)가 존재할 때에 여기에 따로 구현된 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)을 부가하는 것임을 전제로 통신부(304)의 존재를 설명하였으나, 애초 발전소의 처음 설계 단계에서부터 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)과 발전소 제어부(100)를 구별하지 않고 일체형으로 설계하는 경우에는 굳이 통신부(304)의 구성이 필요 없다 할 것이다.

한편, 배터리관리부(305)(BMS)는 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 감지하고 배터리의 충방전량을 적정한 수준으로 제어하는 구성으로, 배터리의 셀 밸런싱을 수행함과 동시에 배터리의 잔여 용량을 모니터링하는 역할도 수행한다. 또한, 배터리관리부(305)는 위험상황이 발생하는 경우 비상 동작을 함으로써 배터리를 보호하기도 한다. 본 배터리관리부(305)는 앞서 설명한 전력조절부(301)와는 별개의 기능을 수행하지만 각각 배터리에 대한 제어권을 가지고 있다는 점에서는 공통점이 있으며, 설계에 따라 상기 전력조절부(301) 및 본 배터리관리부(305)는 하나의 서버로도 구현될 수 있다.

한편, 도 2에서 특기할 만한 사항으로 발전소에는 비상 디젤 제너레이터(200)가 구비되지 않은 것을 확인할 수 있다. 서두에서도 언급하였듯, 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 종래의 기계식 구조물인 비상 디젤 제너레이터(200)를 대체하는 것을 하나의 목적으로 하며, 발전소에 비상 전력이 필요할 시 단주기 배터리 및 장주기 배터리의 방전을 통해 필요 전력을 공급하도록 한 것인 바, 도 2에 도시된 발전소에서는 비상 디젤 제너레이터(200)가 구비되지 않을 수 있다.

또 다른 한편, 도 2에서 특기할 만한 또 다른 사항으로, 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 발전소 제어부(100) 쪽에 직접 전력을 공급할 수도, 그리고 발전소가 변전소를 향해 공급하는 계통 전력에도 추가전력을 공급할 수도 있음을 확실히 표시하기 위해 전력조절부로부터의 화살표가 두 개 표시되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 발전소가 정상 운전상태일 시에는 계통 전력의 품질을 위해 발전소의 출력 측에 전력을 공급하며, 발전소가 비정상 운전상태일 시에는 발전소 자체에, 즉 발전소 제어부(100) 측에 직접 전력을 공급하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 두 가지 목적, 즉 정상 운전상태일 시 계통의 주파수 품질 제어를 위해 전력을 공급하는 것과 비정상 운전상태일 시 발전소에 비상전력을 공급하는 것을 위해 어떻게 가동되는지에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저 도 3 및 도 4는 발전소가 정상적으로 운전할 때에 계통의 주파수를 일정 범위 내로 유지시킴으로써 주파수 품질을 제어하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로 발전소에서는 송전망을 통해 공급되는 전력의 주파수를 60Hz에 맞추어 제공하도록 하고 있으며, 특히 주파수가 59.2Hz ~ 60.8Hz의 범위를 벗어나지 않도록 발전소 자체적으로 발전소 제어 수단을 구비하고 있다. 계통 주파수의 변동은 전력 수요에 따라 일어나게 되는데, 구체적으로 주파수는 유효전력의 공급량 및 수요량에 의해 영향을 받게 된다. 예를 들어, 전력 수요량이 급증하는 경우 계통에서의 주파수가 하강하게 되며, 반대로 전력 수요량이 급감하는 경우 주파수가 상승하게 된다. 한편, 발전소에서는 이러한 주파수 변동을 대비하여 자체적으로 주파수 제어 수단을 구비하고 있다. 예를 들어, 종래의 발전소는 출력을 조절함으로써 주파수를 조정하여 왔다. 즉, 발전소는 평시에는 발전소의 최대 출력에 맞추어 운전되는 것이 아니라 미리 정해진 만큼 출력을 낮추어 운전되도록 제어되고 이에 따라 남은 전력을 주파수 제어를 위해 사용할 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 발전소가 500MW의 전력을 충분히 부하단에 공급할 수 있는 용량으로 설계되었음에도 불구하고, 발전소 제어부(100)에서는 475MW의 (순시)전력만을 부하단으로 공급하도록 제어하고, 나머지 25MW는 계통 주파수의 품질 제어를 위해 예비 전력으로 남겨둘 수 있다.

또한, 종래의 발전소는 공급되는 전력의 주파수가 59Hz 미만으로 하강하게 되면 자체적으로 적어도 2 단계에 걸쳐 주파수 제어, 예를 들어 거버너 프리(G/F) 제어에 해당하는 1차 주파수 제어, 그리고 자동발전제어(Automatic Generator Control)에 해당하는 2차 주파수 제어를 수행하여 왔다. 일반적으로 주파수가 기준 범위를 벗어날 정도로 떨어지는 경우 발전소 제어부(100)는 자체적으로 1차 주파수 제어를 수행하고 그럼에도 주파수가 정상 범위 내로 회복되지 않는 경우 2차 주파수 제어를 수행하게 되는데, 이 때 각각의 주파수 제어는 발전소 내부 설비들을 제어함으로써 터빈 운전량, 증기량 등을 제어하여 출력량을 조절하는 것을 의미하며, 이러한 출력량 조절은 전술한 예비 전력 25MW 범위 내에서 이루어지게 된다.

그러나 종래 발전소에서의 계통 주파수 제어 방식은 여러 문제점을 가지고 있는데, 그 중에서도 가장 큰 문제점은 발전소를 운영하는 주체의 입장에서 위와 같은 주파수 제어 때문에 소요되는 비용이 상당히 많다는 것이다. 즉, 발전소 운영사 입장에서는 발전소를 더 높은 출력으로 운전시킬 수 없게 되므로 그 만큼 손해를 보아 가면서 발전소를 운영하여야 하는 문제점이 있으며, 비단 발전소 운영사뿐만 아니라 국가적으로도 전력 수요량에 맞추어 더 많은 발전소를 건설하여야만 하는 부담이 생기게 되는 등 경제적으로 매우 비효율적인 발전소 운영 형태가 되는 문제점이 존재하여 왔다.

본 발명이 제안하고자 하는 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 첫 번째 목적은 바로 위와 같은 종래 발전소의 계통 주파수 제어를 개선시키기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)을 이용하여 계통의 주파수 품질을 유지하는 하나의 실시예를 도시한 것으로, 단주기 배터리(302)와 장주기 배터리(303)의 충방전 상태를 시간에 따른 출력량 변화로 도시한 것이다.

도 3의 실시예는 발전소가 최초에 운전을 시작하여 일정 수준의 순시전력을 유지할 때까지의 구간(단절선 이전 구간)과 일정 수준의 순시전력을 유지하던 중 부하단에서의 수요량 변동에 따라 주파수 변동이 발생하여 장주기 배터리(303) 및 단주기 배터리(302)의 방전 또는 충전이 병행되는 구간(단절선 이후 구간)을 도시한 것이다.

참고로, 도 3의 실시예에서는 발전소가 부하단 측으로 공급할 수 있는 최대량의 순시전력을 출력하고 있는 것을 전제로 하며, 예를 들어 발전소가 500MW의 순시전력을 출력할 수 있다고 가정하였을 때 주파수 품질제어를 위한 예비 전력 없이 500MW의 순시전력을 출력하고 있는 상황을 가정한 것임을 이해한다.

먼저 단절선 이전 구간을 살펴볼 때, 일반적으로 발전소에서 최초 운전을 시작하여 일정 수준의 순시 전력량에 도달하게 위해서는 다소간의 시간이 필요하게 되는데, 이 과정에서 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)에서는 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)를 방전시킴으로써 최초 운전시부터 일정 수준의 순시 전력량에 도달하기까지의 시간동안 계통의 주파수를 안정적으로 유지시킬 수 있다. 또한 이 때, 방전에 상대적으로 긴 시간이 걸리는 장주기 배터리(303)에 비하여 단주기 배터리(302)의 방전량을 크게 증가시킴으로써 발전소에서 부하단까지 공급되는 전력의 품질을 비교적 빠르게 안정화 시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 보다 빠른 시간 내에 부하단까지 안정된 순시 전력을 공급할 수 있게 되어 저품질의 전력 공급 시간을 가능한 한 줄일 수 있는 효과가 있다. 참고로, 도 4에는 (본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)이 출력하는 순시 전력 외에) 발전소가 자체적으로 출력하는 순시 전력에 대해서는 별도로 도시하지 않았으나, 도시된 출력량은 발전소의 자체 출력에 장주기 배터리(303) 및 단주기 배터리(302)의 출력량이 합산된 것임을 이해한다. 본 상세한 설명에서는 발명의 이해를 돕기 위하여 발전소가 자체적으로 출력하는 순시 전력을 제1 전력, 그리고 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300), 더 구체적으로는 장주기 배터리(303) 또는 단주기 배터리(302)에 의해 출력되는 순시 전력을 제2 전력이라 칭하기로 한다.

다음으로 단절선 이후 구간을 살펴볼 때, 단절선 이후 구간은 부하단에서의 전력 수요 변동에 따라 주파수가 흔들리고 있는 상황을 가정한 것으로, 주파수가 기 설정된 범위를 벗어나게 되더라도 각각 상이한 충방전 주기를 가지는 배터리들을 병용하여 주파수를 안정된 범위 내에서 유지시키는 모습을 도시한 것이다. 도 3을 다시 참조할 때, 주파수 변동은 전력 수요에 따라 상이할 수 있으나, 과거로부터의 누적된 전력 수요량 데이터를 참조하면 해당 주파수 변동이 어느 기준 값 위에서 급격하게 변한다는 사실을 알 수 있는데, 본 실시예에서는 어느 기준 값까지는 장주기 배터리(303)의 방전량을 이용하여 기저 전력을 제공하고, 주파수 변동이 비교적 빠르고 급격하게 일어나는 영역에 대해서는 단주기 배터리(302)의 방전량을 이용함으로써 주파수 조정을 하는 모습을 도시한 것이다. 즉, 도 3에서는 장주기 배터리(303)의 방전량이 시간에 따라 변하지 않은 채 동일한 기준 값, 즉 기저 전력을 유지함을 알 수 있고, 기저 전력 상에서는 단주기 배터리(302)가 빠른 충방전 특성을 이용하여 급격한 변동에 대응되는 충방전을 수행함을 알 수 있다.

한편, 도 4는 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)을 이용하여 계통의 주파수 품질을 유지하는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 3과 달리, 도 4는 장주기 배터리(303)가 충방전을 실시하는 구간, 그리고 단주기 배터리(302)가 충방전을 실시하는 구간이 나뉘어 있는 상태인 것을 전제로 하며, 예를 들어 순시 전력의 공급이 500MW라 가정할 때에 전력 수요가 450MW ~ 550MW로 변동하여 주파수에 흔들림이 발생하는 경우, 470MW ~ 530MW의 범위에서의 변동에 의한 주파수 제어는 장주기 배터리(303)의 충방전에 의해, 그리고 470MW미만 및 530MW 초과 범위에서의 변동의 의한 주파수 제어는 단주기 배터리(302)의 충방전에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 위 수치범위는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 위 범위에 본 발명이 한정되는 것은 아님을 이해한다.

도 3 및 도 4의 실시예에서 살펴보았듯, 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)을 이용하는 경우 발전소가 자체적으로 생산 및 공급하는 전력(제1 전력)에 더하여 장주기 배터리(303) 및 단주기 배터리(302)로부터의 전력(제2 전력)을 더 제공함으로써 계통에서의 주파수 품질을 기 설정된 범위 내에서 유지할 수 있다.

한편, 일반적으로 발전소는 순시전력을 공급할 때에 운전의 안전성 및 안정성을 위하여 해당 발전소의 최대출력치에 비하여 일정정도의 마진을 남겨둔 채 운전을 하게 되는데, 이러한 마진을 고려할 때, 본 상세한 설명에 언급된 실시예를 구현하기 위해서는 발전소가 출력가능한 최대 전력값의 95% 내지 105%의 범위 내에서 순시 전력을 출력하는 것을 전제로 할 수 있으며, 위와 같은 출력 범위의 제1 전력에 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)으로부터의 제2 전력이 더하여져 최종적으로 부하단에 공급되는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 앞서의 실시예에서도 드러나 있듯 장주기 배터리(303) 및 단주기 배터리(302)는 두 종류의 배터리가 반드시 동시에 충전 또는 방전되어야만 하는 것은 아니며, 전력 수요 변동량에 따라 단주기 배터리(302) 또는 장주기 배터리(303) 중 어느 하나의 배터리만 충방전을 수행할 수도 있다.

다른 한편, 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)는 상호 간에도 전력이 공급이 가능하도록 구현할 수 있다. 즉, 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)는 충방전 시간 및 충방전량이 서로 달라 어느 한 쪽의 전기 에너지 저장량이 많이 낮아질 수 있는데, 상호 간 전기 에너지의 교환이 가능하게 구현함으로써 두 종류 배터리 간 전기 에너지 저장량의 균형을 맞추도록 할 수 있다.

또 다른 한편, 앞선 설명에서는 실시간으로 변동하는 전력 수요에 맞추어 계통 주파수 품질을 실시간으로 유지하는 것에 초점을 맞추어 설명하였으나, 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300), 더 구체적으로 상기 전력조절부(301)는 부하단에서의 전력 수요량을 미리 예측함으로써 상기 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)의 충방전 스케줄을 설정할 수도 있다. 이는 특히 장주기 배터리(303)를 활용하는 데에 있어서 큰 도움이 되는데, 충방전에 비교적 긴 시간을 요하는 장주기 배터리(303)를 과거의 전력 수요량 데이터에 비추어 충방전 시키는 경우 미리 예측된 수요에 대해 적절하게 대응을 할 수 있게 되므로 주파수 안정도를 유지시키는 데에 효율성을 더할 수 있다. 나아가 단주기 배터리(302)에 대해서도 과거 누적된 전력 수요량에 비추어 충방전 스케줄을 정함으로써 전력 수요의 변동에 적절히 대응하도록 할 수 있다. 한편, 이는 하나의 실시예에 불과한 것이며, 상기 전력조절부(301)는 과거의 전력 수요량 데이터를 기초로 장주기 배터리(303)에 대해서만 충방전 스케줄링을 정할 수 있고, 단주기 배터리(302)에 대해서는 실시간으로 변동하는 전력 수요량에 맞추어 충방전을 제어하도록 할 수도 있음을 이해한다.

한편, 도시하지는 않았으나 발전소 제어부(100)와 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)은 상호 연계하여 계통 주파수 품질을 개선시키기 위해 운전할 수도 있다. 이 경우, 발전소 제어부(100)는 계통에서의 수요 변동이 있어 주파수가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 1차 주파수 제어(G/F 제어 또는 조속기 제어)를 수행할 수 있으며, 이 때 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)은 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)의 충방전을 제어하여 상기 발전소 제어부(100)와 함께 주파수 제어에 기여하도록 할 수 있다. 또한, 1차 주파수 제어에도 불구하고 여전히 계통 주파수가 적정 범위 내로 유지되지 않는 경우 발전소 제어부(100)와 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)은 2차 주파수 제어(AGC 제어), 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303) 충방전을 병행함으로써 상기 계통 주파수를 적정 범위 내로 유지시킬 수 있다.

이렇듯 발전소 제어부(100)와 본 발전소 연계형 에너지 저장 시스템(300)이 상호 연동하여 주파수 제어를 실시하는 경우, 양 구성 중 적어도 하나의 구성은 1차 주파수 제어, 2차 주파수 제어, 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303) 충방전의 비율을 상호 간 얼마의 비율로 실시할 것인지에 대해 연산을 할 수 있으며, 연산 결과를 공유함으로써 발전소 자체적인 주파수 제어 또는 배터리 충방전 중 적어도 하나를 실시할 수 있도록 할 수 있다.

이상 도 3과 도 4를 참조하여 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 계통 주파수의 품질을 제어하는 데에 이용되는 실시예를 살펴보았다.

도 5는 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 두 번째 목적, 즉 발전소가 비정상 운전상태일 시 해당 발전소로 비상전력을 공급하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조할 때, 그래프의 가로축은 시간의 흐름에 따라 발전소의 운전상태가 변하는 과정을 표시하기 위한 것이고, 그래프의 세로축은 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 내 전기 에너지 저장부의 배터리 충전량을 표시한 것이다.

최초 발전소가 정상운전 상태일 때((1)구간)부터 발전소 가동중지((2)구간), (3)발전소 재기동 될 때까지((3)구간)의 구간들에서 배터리 충전량을 살펴보면, 가장 먼저 발전소가 정상운전 상태일 때에는 앞서 도 3 및 도 4에서 설명한 것과 같이 계통에서의 수요 변동에 따라 배터리 충전량이 달라질 수 있음을 확인할 수 있다. 다음으로, 발전소가 가동중지가 되는 경우는 예를 들어 발전소에 대한 정기적인 점검을 수행하거나 그 밖에 다른 사유에 의해 발전소의 운전을 임의적으로 중지시키는 경우를 들 수 있는데, 이 때 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에서는 특별한 사정이 없는 이상 해당 발전소로 전력을 공급하지 않도록 제어될 수 있다. 즉, 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 상기 발전소 제어부(100)와 당해 발전소의 운전상태에 대해 정보를 공유할 수 있는데, 임의로 발전소를 중지시키는 경우에 있어 상기 발전소 제어부(100)는 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 측(예: 전력조절부(301) 측)으로 전력공급을 하지 않도록 제어신호를 송신할 수 있으며, 이에 따라 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 상기 제어신호에 따라 현재의 상황을 특별히 비정상 운전상태로 판단하지 않고 대기상태에 머무를 수 있다. 한편, 발전소에 대한 점검이 마쳐진 후, 해당 발전소를 재기동하는 구간에서는 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 배터리에 충전되어 있던 전력을 제공함으로써 상기 발전소의 재기동에 기여할 수 있다. 즉, 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은, 상기 발전소가 비정상 운전상태라는 정보를 상기 발전소 제어부(100)로부터 공유받은 후, 전기 에너지 저장부 내 전력을 상기 발전소 측으로 공급하도록 할 수 있다. 참고로, 발전소의 비정상 운전상태란 애초 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 설계할 시 정의될 수 있는 것이며, 반드시 정전사태 또는 발전소 내 설비 고장에 따른 발전소의 이상 동작상태만을 비정상 운전상태라 정의하는 것은 아님을 이해한다. 또한, 상기 발전소의 현재 운전상태는 발전소 제어부(100)로부터 수신되는 제어신호, 발전소 운전현황에 대한 데이터, 또는 그 밖에 상기 발전소의 운전상태를 모니터링 할 수 있는 다른 수단들로부터의 모니터링 결과 등을 참조하여 당해 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 직접 판단할 수도 있으며, 반드시 발전소 제어부(100)의 제어신호에 따라 발전소의 운전상태가 결정되는 것이 아님을 이해한다.

다시 위 예시로 돌아가, 발전소를 재기동 할 때에는 초기에 상당량의 전력을 필요로 하는데, 프리히터, 펌프, 터빈(로터) 등을 최초로 구동시키는 데에 많은 전력을 필요로 한다. 특히, 터빈(로터)을 재구동 시킬 때에는 전기모터를 이용하여 토크를 생성하여 왔으며, 이 때에는 비상 디젤 제너레이터(200)로부터의 전력이 이용되기도 하였는데, 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 이용하는 경우 터빈(로터)의 재구동 시 배터리로부터 전력을 공급할 수 있다.

다시 도 5를 참조할 때, 발전소 재기동 이후 발전소가 정상 운전상태를 유지하는 경우((4) 구간) 배터리 충전량은 도 3 및 도 4에서의 실시예를 따름을 알 수 있으며, 그 후 대정전 사고가 발생한 (5) 구간에서는 전기 에너지 저장부의 배터리 충전량이 줄어드는 모습, 즉 발전소 측으로 비상전력이 공급되고 있음을 알 수 있다. 대정전 사고 구간에서, 당해 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 상기 발전소가 비정상적으로 운전되고 있는 것으로 판단할 수 있으며, 이러한 판단은 앞서 언급한 바와 같이 발전소 제어부(100)로부터 수신되는 제어신호, 발전소 운전현황에 대한 데이터, 그 밖에 상기 발전소의 운전상태를 모니터링할 수 있는 다른 수단들로부터의 모니터링 결과 등을 기초로 이루어질 수 있다.

참고로, 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 내 전기 에너지 저장부는 평시에 배터리 충전량을 기준량(예: 50%)에 맞추어 유지하도록 충전 및 방전되는데, 기준량으로부터 일정 범위 내의 배터리 충전량은 콘트롤 영역으로, 위 콘트롤 영역보다 낮은 충전량에 대해서는 과방전 영역으로, 위 콘트롤 영역보다 높은 충전량에 대해서는 과충전 영역으로 나누어 관리 및 제어될 수 있다. 즉, 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템은 콘트롤 영역 내에서 배터리 충전량이 유지되고 있음을 전제로, 앞서 설명한 것과 같은 비정상 운전상태일 때에 남은 배터리 충전량을 상기 발전소 측으로 공급할 수 있다.

또한, 상기 전기 에너지 저장부는 단주기 배터리(302) 및 장주기 배터리(303)를 포함하고 있는데, 상기 발전소의 운전상태에 따라 필요한 배터리만을 방전시킴으로써 전력을 공급할 수도 있다. 즉, 발전소가 비정상적으로 운전 중이라 하더라도 해당 비정상 운전상태는 다양한 형태의 것으로 나타날 수 있는데, 가령 전력 강하가 급격하게 일어나는 경우에는 단주기 배터리(302)의 방전만을 이용하거나 또는 단주기 배터리(302)의 방전량을 늘림으로써, 그리고 전력 강하가 완만하게 일어나는 경우에는 장주기 배터리(303)의 방전만을 이용하거나 또는 장주기 배터리(303)의 방전량을 늘림으로써 다양한 비정상 운전상태에 대응시킬 수 있다.

한편, 도 6은 또 다른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 구현 모습을 도시한 것이다. 도 6은 발전소 내에 종래의 비상 디젤 제너레이터(200)를 그대로 구비한 채 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 더 구비한 구현 모습을 도시한 것으로, 여기서는 발전소의 비상 전력 필요시 기계적 구조물인 비상 디젤 제너레이터(200)와 전기적 구조물인 에너지 저장 시스템을 모두 활용할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

비상 디젤 제너레이터(200)와 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템이 병존하는 경우, 발전소가 비정상적으로 운전 중인 것으로 판단되면 위 두 개의 예비적 수단 중 적어도 하나를 구동시킴으로써 발전소의 정상화에 기여하도록 할 수 있다. 예를 들어, 발전소 비정상 운전시 1차적으로는 비상 디젤 제너레이터(200)를 구동시켜 비상 전력을 공급하게 한 후, 그럼에도 전력이 부족할 시, 즉 비상 디젤 제너레이터(200)가 정상적으로 구동되지 않거나 구동이 되더라도 필요한 전력량을 출력해 내지 못할 경우에는 2차적으로 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 전기 에너지 저장부를 구동시킴으로써 발전소의 정상화를 도모할 수 있으며, 또는 위와 반대로 1차적으로는 본 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템을 구동시킨 후 2차적으로 비상 디젤 제너레이터(200)를 구동시킬 수도 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법을 순서에 따라 간략히 나타낸 것이다.

도 7에 따를 때, 제어방법은 가장 먼저 당해 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 전력조절부가 상기 발전소의 운전상태를 판단하는 단계(S101)로부터 시작된다. 참고로, 도면에서는 전력조절부가 해당 단계를 수행하는 것으로 표시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 내 또 다른 제어구성이 존재하는 경우 해당 구성에 의해 수행될 수도 있음을 이해한다. 또한, 본 단계는 발전소의 운전상태가 정상 운전상태인지 또는 비정상 운전상태인지를 판단할 수 있는 한 그 구체적인 과정들에 있어서는 제한이 없다 할 것이나, 바람직하게는 상기 발전소 내 구비되어 있는 발전소 제어부로부터 수신한 제어신호 또는 발전소 운전현황 관련 데이터를 기초로 이루어질 수 있으며, 또는 그 외 상기 발전소의 운전현황을 파악할 수 있는 모니터링 수단들로부터 수신된 모니터링 결과를 기초로도 이루어질 수 있다.

한편, S101단계 이후, 상기 발전소의 운전상태가 비정상 운전상태로 판단된 경우, 상기 전력조절부는 에너지 저장부 내 적어도 하나 이상의 배터리를 방전시킴으로써 당해 발전소로의 비상전력 공급이 이루어지도록 제어(S103)할 수 있다. 이 때 상기 배터리의 종류에는 단주기 배터리 및 장주기 배터리가 포함될 수 있음에 대해서는 전술한 바 있으며, 여기서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.

한편, S101단계에서 상기 발전소가 정상상태로 판단되는 경우, 상기 전력조절부는 당해 발전소 출력의 주파수를 기 설정된 범위 내로 유지시키기 위해, 즉 계통 주파수의 품질을 제어하기 위해 상기 전기 에너지 저장부 내 배터리들을 충전 또는 방전시킬 수 있다. (S105)

참고로, S103단계에 의해 발전소가 정상 운전상태를 회복한 이후, 상기 전력조절부는 지속적으로 상기 발전소의 운전상태에 대한 모니터링을 지속할 수 있으며, 재차 S101단계로 회귀하여 발전소 운전상태에 대한 판단을 수행할 수 있다.

이상 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템 및 이의 제어방법에 대해 살펴보았다. 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.

100 발전소 제어부
200 비상 디젤 제너레이터(EDG)
300 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템
301 전력조절부 302 단주기 배터리 303 장주기 배터리
304 통신부 305 배터리관리부

Claims (14)

1. 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템에 있어서,
   발전소로 비상전력을 공급하기 위해 방전을 하는 전기 에너지 저장부; 및
   상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리의 충전 또는 방전을 제어하는 전력조절부; 및
   비상 디젤 제너레이터(EDG);
   를 포함하되,
   상기 전력조절부는, 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 전기 에너지 저장부 내 배터리를 방전시켜 당해 발전소로 비상전력을 공급하고,
   또한 상기 전력조절부는, 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 비상 디젤 제너레이터의 운전상태에 따라 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전력조절부는, 상기 발전소가 정상 운전상태로 판단된 경우 당해 발전소 출력의 주파수를 기 설정된 범위 내로 유지시키기 위해 상기 전기 에너지 저장부 내 적어도 하나 이상의 배터리를 충전 또는 방전시키는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 전기 에너지 저장부는 단주기 배터리 및 장주기 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 전력조절부는, 상기 비상 디젤 제너레이터의 출력량을 모니터링하고, 상기 비상 디젤 제너레이터로부터의 출력량과 상기 전기 에너지 저장부로부터의 방전량의 합이 기 설정된 값 이상이 되도록 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태는, 발전소 대정전시, 발전소 재기동시, 또는 발전소 시운전시의 운전상태를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 전력조절부는, 상기 발전소가 정상 운전상태인 경우, 상기 발전소 내 발전소 제어부와 연동하여 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리들의 충전 또는 방전을 제어하는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템.
   
8. 다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법에 있어서,
   (a) 전력조절부가, 발전소의 운전상태를 판단하는 단계;
   (b) 상기 발전소의 운전상태가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우, 상기 전력조절부가 전기 에너지 저장부 내 배터리를 방전시켜 당해 발전소로 비상전력을 공급하도록 제어하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 발전소 내에는 비상 디젤 제너레이터(EDG)가 구비되며,
   상기 (b)단계는, 상기 전력조절부가 상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태로 판단된 경우 상기 비상 디젤 제너레이터의 운전상태에 따라 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   (c) 상기 발전소의 운전상태가 정상 운전상태로 판단된 경우, 상기 전력조절부가 당해 발전소 출력의 주파수를 기 설정된 범위 내로 유지시키기 위해 상기 전기 에너지 저장부 내 적어도 하나 이상의 배터리를 충전 또는 방전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는 단주기 배터리 및 장주기 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
    
11. 삭제
12. 제8항에 있어서,
    상기 (b)단계는, 상기 전력조절부가 상기 비상 디젤 제너레이터의 출력량을 모니터링하고, 상기 비상 디젤 제너레이터로부터의 출력량과 상기 전기 에너지 저장부로부터의 방전량의 합이 기 설정된 값 이상이 되도록 상기 전기 에너지 저장부 내 단주기 배터리 및 장주기 배터리 중 적어도 하나를 방전시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 발전소가 외부 전력 공급을 필요로 하는 상태는, 발전소 대정전시, 발전소 재기동시, 또는 발전소 시운전시의 운전상태를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 (c)단계는, 상기 전력조절부가 상기 발전소 내 발전소 제어부와 연동하여 상기 전기 에너지 저장부 내 포함된 배터리들의 충전 또는 방전을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    다목적 발전소 연계형 에너지 저장 시스템의 제어방법.
    

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