KR102192684B1 - Electric power system contol device according to output fluctuation of renewable energy source and electric power system contol method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법은 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동에 따라 전력계통을 제어하는 방법에서, 신재생 에너지원의 출력량에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동성을 산정하는 단계, 상기 신재생 에너지원의 출력 변동성과 전력계통의 발전기 용량을 이용해 전력계통의 응동량을 예측하는 단계, 그리고 상기 전력계통의 응동량을 바탕으로 상기 전력계통의 전력 공급 자원을 제어하는 단계를 포함한다.The power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source according to the present invention is a method of controlling the power system according to the output fluctuation of the renewable energy source linked to the power system. Calculating the output variability of the energy source, estimating the amount of responsiveness of the power system using the variability of the output of the renewable energy source and the generator capacity of the power system, and of the power system based on the responsiveness of the power system. And controlling the power supply resource.
Description
본 발명은 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치 및 이를 이용한 전력계통 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power system control apparatus and a power system control method using the same according to the output fluctuation of a renewable energy source.
화석 연료 고갈과 에너지난으로 신재생 에너지원의 비중이 전세계적으로 꾸준히 증가하고 있다. 국내에서도 전력수급계획을 통해 신재생 에너지원의 증가를 계획하고 있으며, 특히, 2030년까지 신재생 에너지원의 비율을 20프로 증가시키는 신재생 에너지 3020 정책을 추진하고 있다. Due to the depletion of fossil fuels and energy shortages, the share of renewable energy sources is steadily increasing worldwide. Korea is also planning to increase the number of new and renewable energy sources through the power supply and demand plan, and in particular, is promoting the new and renewable energy 3020 policy, which increases the ratio of renewable energy sources by 20% by 2030.
그리고, 현재의 신재생 에너지원은 풍력 에너지와 태양광 에너지를 중심으로 성장하고 있다. 국내에서는 2031년까지 신재생 에너지원을 58.6GW로 증가시키는 계획을 추진 중에 있다.And, the current renewable energy sources are growing around wind energy and solar energy. In Korea, a plan to increase renewable energy sources to 58.6GW by 2031 is in progress.
하지만, 신재생 에너지원은 기후 및 날씨 등에 따라 발전기의 출력이 결정되는 에너지원들로 이뤄져 있어 발전원들의 출력 제어가 어려우며, 순간적으로 발생하는 출력 변동성으로 인해 전력수급의 불균형을 초래한다. However, since the renewable energy source consists of energy sources whose output of the generator is determined according to climate and weather, it is difficult to control the output of the power generation sources, and an imbalance in power supply and demand is caused due to output fluctuations that occur instantaneously.
또한, 신재생 에너지원의 발전 특성은 기존의 발전기와 달라 계통의 관성 에너지와 응동 자원 감소를 야기한다. 신재생 에너지원은 전력계통에 동기화(synchronous)되어 있지 않아 기존의 발전원을 대체하여 계통에 투입될 시에 계통의 관성을 저하시키기 때문에, 계통에 전력수급 불균형에 따른 주파수 변화가 더욱 크게 나타난다. 이러한 상황에서 국내 전력계통은 타국가와의 계통 연계가 어려워 전기적인 섬의 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 주파수 추종 운전을 하지 않는 원자력 발전의 비중이 높아서 주파수 안정도 유지 측면에서 불리한 여건에 있다.In addition, the power generation characteristics of the new and renewable energy source are different from those of the existing generators, causing the system to reduce inertial energy and responsive resources. Since the renewable energy source is not synchronous to the power system, it replaces the existing power generation source and reduces the inertia of the system when it is put into the system. Therefore, the frequency change due to the power supply and demand imbalance in the system appears more significant. In this situation, the domestic power system has the characteristics of an electric island because it is difficult to connect the grid with other countries, and the proportion of nuclear power generation that does not operate according to frequency is high, which is disadvantageous in terms of maintaining frequency stability.
이러한 국내 전력계통의 특성상 신재생 에너지원의 출력 변동성에 대한 문제는 더욱 크게 나타날 것이므로, 미래 전력계통의 전력수급 안정성을 위한 대책이 시급한 실정이다.Due to the characteristics of the domestic power system, the problem of output variability of new and renewable energy sources will appear even greater. Therefore, measures for the stability of power supply and demand in future power systems are urgently needed.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in this background are prepared to enhance an understanding of the background of the invention, and may include matters not known in the prior art to those of ordinary skill in the field to which this technology belongs.
본 발명은 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력수급 불균형 문제를 해소하고, 신재생 에너지원의 출력 변동성에 의한 전력계통의 주파수 변화를 최소화시킬 수 있는 전력계통 제어 장치 및 전력계통 제어 방법을 제안하고자 한다.The present invention proposes a power system control device and a power system control method capable of solving the power supply and demand imbalance problem due to the output variability of a renewable energy source and minimizing the frequency change of the power system due to the output variability of a renewable energy source. I want to.
본 발명의 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법은 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동에 따라 전력계통을 제어하는 방법에서, 신재생 에너지원의 출력량에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동성을 산정하는 단계, 상기 신재생 에너지원의 출력 변동성과 전력계통의 발전기 용량을 이용해 전력계통의 응동량을 예측하는 단계, 그리고 상기 전력계통의 응동량을 바탕으로 상기 전력계통의 전력 공급 자원을 제어하는 단계를 포함한다.The power system control method according to the output variation of the renewable energy source of the present invention is a method of controlling the power system according to the output variation of the renewable energy source linked to the power system, and the renewable energy according to the output amount of the renewable energy source Calculating the output variability of the source, estimating the amount of responsiveness of the power system using the variability of the output of the renewable energy source and the generator capacity of the power system, and the power of the power system based on the responsiveness of the power system And controlling the supply resource.
상기 전력계통의 응동량을 예측하는 단계는, 전력계통 데이터를 이용해 전력계통의 주파수 특성 정수를 계산하고, 상기 주파수 특성 정수를 바탕으로 상기 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 상기 응동량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the amount of response of the power system includes calculating a frequency characteristic constant of the power system using power system data, and determining the amount of response according to the output variability of the renewable energy source based on the frequency characteristic constant. It may include steps.
상기 전력계통의 주파수 특성 정수는, 주파수 변화에 따른 개별 발전기의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 개별 발전기의 발전기 정수를 포함할 수 있다.The frequency characteristic constant of the power system may include a generator constant of an individual generator that determines a ratio of adjusting the output of the individual generator according to the frequency change.
상기 전력계통의 응동량을 예측하는 단계는, 개별 발전기의 용량과 상기 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the response amount of the power system includes calculating the response amount of each individual generator using the capacity of the individual generator and the generator constant set for the individual generator, and summing the response amount of the individual generators linked to the power system. It may include the step of calculating the total applied amount of the power system.
상기 전력계통의 주파수 특성 정수는, 전력계통의 주파수 변화를 기초로 전력계통에 연계된 발전기들의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 전력계통의 발전기 정수를 포함하되, 상기 비율은 전력계통에 연계된 모든 발전기들에 동일하게 적용될 수 있다.The frequency characteristic constant of the power system includes a generator constant of the power system that determines a ratio of adjusting the output of the generators connected to the power system based on a change in the frequency of the power system, wherein the ratio is all The same can be applied to generators.
상기 전력계통의 응동량을 예측하는 단계는, 전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the amount of response of the power system may include calculating a total amount of response of the power system based on the total amount of generation of generators connected to the power system and the constant of the power system.
상기 전력계통의 응동량을 예측하는 단계는, 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 예측된 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS(Battery Energy Storage System) 용량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the amount of responsiveness of the power system may include calculating an amount of additional power required for the power system according to short-term output fluctuations of a new and renewable energy source, and subtracting the predicted amount of responsiveness from the additional power amount to determine the generator capacity or BESS (Battery Energy Storage System) may include the step of calculating the capacity.
상기 BESS 용량을 산출하는 단계는, 상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한될 수 있다.In the calculating of the BESS capacity, when the predicted response amount is greater than the reserve power amount of the power system, the predicted response amount may be limited to the reserve power amount.
상기 BESS 용량을 산출하는 단계는, 상기 발전기 용량을 전력계통에 투입할 때와 동일하거나 유사한 주파수 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the BESS capacity may include determining an equivalent BESS capacity having the same or similar frequency characteristics as when the generator capacity is put into the power system.
상기 전력계통의 전력 공급 자원을 제어하는 단계는, 상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The controlling of the power supply resource of the power system may include controlling the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity.
상기 BESS의 운전을 제어하는 단계는, 상기 전력계통에 연계된 복수의 BESS들의 온/오프를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.Controlling the operation of the BESS may include controlling on/off of a plurality of BESSs linked to the power system.
본 발명의 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치는 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력계통의 응동량을 예측하는 응동량 예측부, 그리고 상기 전력계통의 응동량을 바탕으로 상기 전력계통에 연계된 발전기 또는 BESS(Battery Energy Storage System)를 제어하는 운전 제어부를 포함한다.The power system control apparatus according to the output fluctuation of the renewable energy source of the present invention includes an responsive amount predictor for predicting the responsive amount of the power system according to the variability in the output of the renewable energy source linked to the power system, and the response of the power system. It includes an operation control unit that controls the generator or BESS (Battery Energy Storage System) connected to the power system based on the same amount.
상기 신재생 에너지원은, 풍력 발전기, 태양광 발전기, 지열발전기, 연료전지, 바이오 에너지, 그리고 해양에너지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The renewable energy source may include at least one of a wind generator, a solar generator, a geothermal generator, a fuel cell, bio energy, and marine energy.
상기 응동량 예측부는, 개별 발전기의 용량과 상기 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산할 수 있다.The response amount prediction unit calculates the response amount of each individual generator using the capacity of the individual generator and the generator constant set for the individual generator, and adds the response amount of individual generators connected to the power system to the total response amount of the power system. Can be calculated.
상기 응동량 예측부는, 전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과, 전력계통에 연계된 모든 발전기들에 동일하게 적용되는 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산할 수 있다.The response amount prediction unit may calculate the total amount of response of the power system based on the total generation amount of the generators connected to the power system and the generator constants of the power system that are equally applied to all the generators connected to the power system.
상기 응동량 예측부는, 상기 신재생 에너지원의 출력 변동에 대응하기 위한 BESS 용량을 결정하는 BESS 용량 결정부를 포함할 수 있다.The response amount predicting unit may include a BESS capacity determining unit that determines a BESS capacity to respond to a change in output of the renewable energy source.
상기 응동량 예측부는, 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 예측된 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS(Battery Energy Storage System) 용량을 산출하되, 상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한할 수 있다.The response amount prediction unit calculates the amount of additional power required for the power system according to the short-term output fluctuations of the renewable energy source, and subtracts the predicted amount of response from the additional power amount to determine the generator capacity or the battery energy storage system (BESS) capacity. However, if the predicted response amount is greater than the reserve amount of the power system, the predicted response amount may be limited to the reserve amount.
상기 운전 제어부는, 상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 BESS 제어부를 포함하며, 상기 BESS 제어부는, 상기 전력계통에 연계된 복수의 BESS들의 온/오프를 제어할 수 있다.The operation control unit includes a BESS control unit that controls the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity, and the BESS control unit can control on/off of a plurality of BESSs linked to the power system. have.
본 발명에 따르면, 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력계통의 응동량을 산정하고, 상기 응동량을 기초로 전력계통의 전력 공급 자원을 제어함으로써, 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력수급 불균형 문제를 해소하고, 전력계통의 주파수를 안정적으로 유지시킬 수 있는 환경을 제공한다.According to the present invention, by calculating the response amount of the power system according to the output variation of the renewable energy source linked to the power system, and controlling the power supply resource of the power system based on the response amount, the output of the renewable energy source It solves the problem of unbalanced power supply and demand due to volatility, and provides an environment in which the frequency of the power system can be stably maintained.
또한, 본 발명은 전력계통의 주파수 특성 정수를 계산하고, 주파수 특성 정수을 기초로 BESS(Battery Energy Storage System) 용량을 산출함으로써, 전력계통의 전력 공급 자원을 효율적으로 운영하여 신재생 에너지원의 출력 변동성에 의한 전력계통의 주파수 변화를 최소화시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention calculates the frequency characteristic constant of the power system, and calculates the BESS (Battery Energy Storage System) capacity based on the frequency characteristic constant, thereby efficiently operating the power supply resource of the power system and thus the output volatility of the renewable energy source. It provides an environment that can minimize the frequency change of the power system.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 추가 전력량에서 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS 용량을 산출하되, 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 예측된 응동량을 예비력량으로 제한함으로써, 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력계통에 필요한 전력을 효과적으로 제공하여 전력계통의 전력수급 불균형 문제를 해소할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention calculates the amount of additional power required for the power system according to the short-term output fluctuation of the renewable energy source, and calculates the generator capacity or the BESS capacity by subtracting the response amount from the additional power amount, but the predicted response amount of the power system If it is greater than the reserve power, the predicted response amount is limited to the reserve power amount, thereby effectively providing the power required for the power system according to the output fluctuation of the renewable energy source, providing an environment that can solve the power supply and demand imbalance problem in the power system. do.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 출력 변동을 예측하고, 예측된 출력 변동성을 바탕으로 BESS를 제어함으로써, 신재생 에너지원의 순간적인 출력 변동에 효과적으로 대처할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention provides an environment capable of effectively coping with instantaneous output fluctuations of a renewable energy source by predicting output fluctuations of a renewable energy source and controlling BESS based on the predicted output fluctuations.
또한, 본 발명은 전력계통에 추가적인 발전기 투입이 어려운 경우, 유연성 발전기의 투입과 같은 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정하고, 상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어함으로써, 신재생 에너지원의 순간적인 출력 변동에 의한 전력계통의 주파수 변화를 최소화시킬 수 있는 환경을 제공한다. In addition, the present invention determines the equivalent BESS capacity having the same characteristics as the input of a flexible generator, and controls the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity when it is difficult to input additional generators to the power system, It provides an environment that can minimize the frequency change of the power system due to the instantaneous output fluctuation of a renewable energy source.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치가 신재생 에너지의 출력 변동을 고려해 전력계통의 전력 공급 자원을 제어하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 신재생 에너지원의 출력 변동성 발생으로 인한 발전기 투입시의 주파수 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 신재생 에너지원의 출력 변동성 발생으로 인한 BESS 제어시의 주파수 변화를 도시한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a power system control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an apparatus for controlling a power system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a process of controlling a power supply resource of a power system in consideration of a change in output of renewable energy by the power system control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a change in frequency when a generator is input due to fluctuations in output of a renewable energy source according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a frequency change during BESS control due to the occurrence of output variability of a renewable energy source according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit", "... group", and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which can be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
본 명세서에서, 전력계통 또는 계통은 발전소에서 생산한 전기를 전기사용자에게 공급하기 위하여 물리적으로 상호 연결된 전기설비, 즉, 발전설비, 송변전설비, 배전설비, 기타 부대설비 등을 말한다.In this specification, the power system or system refers to electrical equipment physically interconnected to supply electricity produced by a power plant to an electric user, that is, a power generation facility, a transmission and substation facility, a distribution facility, and other auxiliary facilities.
이제 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치 및 전력계통 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Now, a power system control device and a power system control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 시스템을 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치의 블록도이다. 이때, 전력계통 제어 장치(100)는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.1 is a schematic diagram of a power system control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a power system control apparatus according to an embodiment of the present invention. At this time, the power
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치(100)는 데이터 수집부(110), 응동량 예측부(120), 그리고 운전 제어부(130)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the power
데이터 수집부(110)는 전력계통 정보 및 전력계통(10)에 연계되거나 전력계통(10)에 연계될 신재생 에너지원(40)의 출력 데이터 등을 수집하고, 신재생 에너지원(40)의 출력 변동성을 예측한다. 여기서, 전력계통 정보는 전력계통(10)에 연계된 각종 발전기 정보, 모선 정보, 변압기 정보, 발전 데이터, 송변전 데이터, 부하 데이터 등을 포함한다. 그리고, 신재생 에너지원(40)은 풍력 발전기, 태양광 발전기, 지열발전기, 연료전지, 바이오 에너지, 그리고 해양에너지 중 적어도 하나를 포함한다.The
데이터 수집부(110)는 도 1과 같이 전력계통(10)에 연계된 발전기(20), BESS (Battery Energy Storage System)(30), 신재생 에너지원(40), 및 부하(50)의 데이터를 수집한다. BESS(30)는 발전기(20) 또는 신재생 에너지원(40)에서 생성된 전력을 충전시켜 부하(50)에 공급하는 역할을 수행한다.The
그리고, 데이터 수집부(110)는 본 발명의 한 실시예에 따라 신재생 출력 변동 예측부(112)를 포함한다.In addition, the
신재생 출력 변동 예측부(112)는 수집된 전력계통 정보를 바탕으로 신재생 에너지원(40)의 출력 변동을 예측한다. 예를 들어, 신재생 출력 변동 예측부(112)는 계절이나 시간대별로 신재생 에너지원(40)의 출력 변화량이나 출력 변동성을 예측할 수 있다. The new and renewable
신재생 에너지원(40)의 출력 및 출력 변동성은 풍량, 일사량, 및 온도 등 신재생 에너지원이 배치된 해당 지역의 기후 및 날씨 등에 의해서 결정된다. The output and output variability of the
예를 들어, 풍력 발전기의 출력은 해당 지역의 풍속, 공기밀도 등에 의해서 결정이 되며, 그 중에서 특히 풍속에 의해서 출력이 크게 좌우된다. 풍력 발전기의 출력 계산식은 아래의 수학식 1과 같다. For example, the output of a wind power generator is determined by the wind speed and air density in the area, and among them, the output is largely influenced by the wind speed. The calculation formula for the output of the wind generator is shown in
여기서, CP는 바람 에너지가 전기에너지로 변환되는 비율(Power Coefficient)이며, ρ는 공기밀도이다. 그리고, A는 풍력 발전기의 블레이드(blade)가 회전하는 면적이며, Vi는 i번째 지역의 풍속이다. 또한, Pi a는 풍력 발전기의 타워 높이를 고려하기 위한 상관 계수이며, Ni는 i번째 지역의 풍력 발전기의 수이다.Here, C P is the ratio at which wind energy is converted into electric energy (Power Coefficient), and ρ is the air density. In addition, A is the area where the blades of the wind turbine rotate, and V i is the wind speed in the i-th area. In addition, P i a is a correlation coefficient for taking into account the tower height of the wind power generator, and N i is the number of wind power generators in the i-th area.
그리고, 태양광 발전기의 출력은 태양광 모듈의 표면 일사량, 표면 온도 등에 의해서 결정되며, 그 중에서 태양광 모듈의 일사량이 태양광 발전기의 출력에 크게 영향을 미친다. 태양광 발전기의 출력은 아래의 수학식 2와 같이 근사화할 수 있다.In addition, the output of the solar generator is determined by the amount of insolation on the surface of the solar module, the surface temperature, and the like, and the amount of insolation from the solar module has a great influence on the output of the solar generator. The output of the solar generator can be approximated as in
여기서, I는 태양광 모듈의 출력 전류이고, V는 태양광 모듈의 출력 전압이며, IL은 광전류, IO는 다이오드 포화전류이다. 또한, RS는 태양전지 내부 직렬 저항, Rsh는 태양전지 내부 병렬저항이다. 그리고, a는 다이오드 이상정수, VT는 열 전위차이며, k는 볼츠만 상수를 나타낸다.Here, I is the output current of the solar module, V is the output voltage of the solar module, I L is the photocurrent, and I O is the diode saturation current. In addition, R S is the solar cell internal series resistance, and R sh is the solar cell internal parallel resistance. In addition, a is a diode ideal constant, V T is a column potential difference, and k is a Boltzmann constant.
이와 같이, 풍력이나 태양광과 같은 신재생 에너지원(40)은 풍량, 일사량, 및 온도 등 등과 같은 외부 요소에 의해서 결정되므로, 신재생 출력 변동 예측부(112)는 신재생 에너지원(40)의 출력에 영향을 주는 외부 요소와 신재생 에너지원(40)의 과거 출력 데이터를 종합적으로 고려해서 계절이나 시간대별로 신재생 에너지원(40)의 출력 변동성을 예측할 수 있다.In this way, since the
응동량 예측부(120)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동성과 전력계통(10)의 발전기 용량을 이용해 전력계통의 응동량을 예측한다. 여기서, 전력계통의 응동량은 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동에 대응하기 위해서 발전기들이 추가적으로 발전해야 하는 추가 출력량을 포함한다.The response
응동량 예측부(120)는 전력계통 데이터를 이용해 전력계통의 주파수 특성 정수를 계산하고, 상기 주파수 특성 정수를 바탕으로 상기 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 응동량을 결정한다.The response
응동량 예측부(120)는 신재생 에너지원(40)의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS 용량을 산출한다. 이때, 상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한될 수 있다.The response
그리고, 응동량 예측부(120)는 본 발명의 한 실시예에 따라 주파수 특성정수 분석부(122), 주파수 분석부(124), 및 BESS 용량 결정부(126)를 포함한다.In addition, the response
주파수 특성 정수 분석부(122)는 전력계통 데이터, 신재생 에너지원(40)의 출력 변동 데이터 및 신재생 에너지원(40)의 출력 변동 예측 데이터 등을 기초로 주파수 특성 정보를 계산한다. 여기서, 전력계통의 주파수 특성 정수는 발전기 정수 및 관성 정수를 포함한다.The frequency characteristic
발전기 정수는 주파수 변화에 따른 발전기의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 값이며, 속도 조정률(Droop 상수)의 역수이다. 발전기 정수는 개별 발전기의 발전기 정수 및 전력계통의 발전기 정수를 포함한다. 여기서, 개별 발전기의 발전기 정수는 주파수 변화에 따른 개별 발전기의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 값을 포함한다.The generator constant is a value that determines the rate of adjusting the output of the generator according to the frequency change, and is the reciprocal of the speed adjustment rate (Droop constant). The generator constant includes the generator constant of the individual generator and the generator constant of the power system. Here, the generator constant of the individual generator includes a value that determines the ratio of adjusting the output of the individual generator according to the frequency change.
따라서, 응동량 예측부(120)는 개별 발전기의 용량과 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산할 수 있다. 이 경우, 응동량 예측부(120)는 개별 발전기의 발전기 정수에 대한 신뢰성이 높으면 높을수록 전력계통의 총 응동량 계산에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the response
그리고, 전력계통의 발전기 정수는 전력계통의 주파수 변화를 기초로 전력계통에 연계된 발전기들의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 값을 포함하며, 상기 비율은 전력계통에 연계된 모든 발전기들에 동일하게 적용될 수 있다. 그리고, 전력계통의 발전기 정수는 계통의 투입되어 주파수 응동에 참여하는 발전기들의 발전기 정수 합으로 계산될 수도 있다. And, the generator constant of the power system includes a value that determines the ratio of adjusting the output of the generators connected to the power system based on the frequency change of the power system, and the ratio is the same for all generators connected to the power system. Can be applied. In addition, the generator constant of the power system may be calculated as the sum of the generator constants of the generators participating in the frequency response by input of the system.
따라서, 응동량 예측부(120)는 전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산할 수 있다. 이 경우, 응동량 예측부(120)는 과거 응동량 실적 데이터를 기초로 총 응동량을 산정하므로, 각 발전기의 발전기 정수를 취득하지 않거나 각 발전기의 응동량을 계산하지 않고도 전력계통의 총 응동량을 용이하게 산정할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the response
발전기(20)는 전력수급 불균형으로 발생한 주파수 변화에 응동하여 출력을 조정하는데, 이때 조정되는 발전기(20)의 출력이 주파수에 비례한다. 또한, 주파수 변화에 응동하여 발전기들의 조속기들은 주파수가 크게 하락하는 것을 방지하기 위해서 회전수 변화를 검출하고 원동기(터빈)의 입력 밸브를 열어 물 또는 증기를 증가시킨다. 이러한 조속기의 주파수 특성을 정수로 표현한 개념이 발전기 정수이다. The
발전기 정수(KG)는 주파수 변화량에 따른 발전기 출력량의 변화량으로 정의하며 아래의 수학식 3과 같다.The generator constant (K G ) is defined as the amount of change in the amount of generator output according to the amount of change in frequency, and is shown in
R은 발전기의 속도조정률(droop)이며, ΔP는 발전기의 출력 변화를 나타내고, Δw는 주파수 변화량을 나타낸다. R is the generator's speed adjustment rate (droop), ΔP represents the generator's output change, and Δw represents the amount of frequency change.
관성 정수는 발전기(20)가 동기속도로 회전할 때 발전기(20)가 가지는 에너지를 정격용량으로 표준화한 값을 나타낸다. The inertia constant represents a value obtained by standardizing the energy possessed by the
아래의 수학식 4는 발전기의 관성정수를 나타낸다. 발전기의 관성정수 H는 발전기가 동기속도로 회전할 때 발전기가 가지는 에너지를 정격용량으로 표준화한 값이다.Equation 4 below represents the inertia constant of the generator. The generator's inertia constant H is a value obtained by standardizing the energy of the generator with the rated capacity when the generator rotates at synchronous speed.
여기서, J는 회전 모멘텀이고, w는 동기 회전 속도이며, S는 발전기의 정격 용량이다. 국내의 동기회전속도는 60Hz이다.Here, J is the rotation momentum, w is the synchronous rotation speed, and S is the rated capacity of the generator. The domestic synchronous rotation speed is 60Hz.
아래의 수학식 5는 다수의 발전기(20)가 계통에 투입되어 있을 때 계통의 관성정수를 나타낸다.
주파수 분석부(124)는 발전기 정수 및 관성 정수와 같은 주파수 특성 정수를 바탕으로 신재생 에너지원(40)의 출력 변동에 따른 전력계통(10)의 주파수 시뮬레이션을 실시한다. The
주파수 분석부(124)는 신재생 에너지원(40)의 비율 변화에 따른 전력계통(10)의 주파수 분석을 실시하거나 신재생 에너지원(40)의 출력 변화에 따른 전력계통(10)의 주파수 분석을 실시한다. The
예를 들어, 주파수 분석부(124)는 신재생 에너지원(40)의 비율이 변화할 때 계통 관성 에너지와 주파수 추종 상태를 나타내는 관성 정수와 발전기 정수를 산정하여 계통 특성의 변화를 분석할 수 있다. 또한, 주파수 분석부(124)는 전력계통(10)에서 동일한 크기의 신재생 에너지원(40)의 출력변동이 발생할 때 신재생 에너지원(40)의 비율에 따라 주파수 변화가 어떻게 변화하는지 분석할 수 있다.For example, when the ratio of the
그리고, 동기기의 회전속도 (ωs) 변화는 다음의 수학식 6과 같은 동요 방정식을 통해 계산된다.And, the change in the rotational speed (ω s ) of the synchronizer is calculated through the fluctuation equation shown in
여기서 Ta는 가속 토크이고, Tm은 기계적 토크이며, Te는 전기적 토크를 나타낸다.Where T a is the acceleration torque, T m is the mechanical torque, and T e is the electrical torque.
그리고, 계통의 주파수 변화(Δω)는 아래의 수학식 7을 통해서 도출될 수 있다.And, the frequency change (Δω) of the system can be derived through
여기서, ΔPL은 실시간으로 사용되는 부하량의 변화를 의미하고, ΔP(w)은 전동기 부하처럼 주파수 변화에 의한 부하정수 D에 비례하여 변화하는 부하를 의미한다. ΔPe는 ΔPL과 ΔP(w)를 포함한 전력계통(10)의 총 부하 변화를 의미한다.Here, ΔP L means a change in the amount of load used in real time, and ΔP (w) means a load that changes in proportion to the load constant D due to a frequency change, like a motor load. ΔPe means the total load change of the
BESS(30)의 모델링은 1차의 LPF 형태로 모델링하였다. BESS(30)는 전력계통(10)의 전력수급 변화 또는 주파수 변화에 대응하여 BESS(30)에 충전된 전력을 계통에 빠르게 제공할 수 있다.The modeling of the BESS (30) was modeled in the form of a first-order LPF. The
BESS 용량 결정부(126)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동에 대응하기 위한 BESS 용량을 결정한다. The BESS
BESS 용량 결정부(126)는 유연성 발전기가 전력계통에 투입되는 것과 같은 효과를 가지는 BESS 용량을 산정한다. 즉, BESS 용량 결정부(126)는 발전기 용량을 전력계통(10)에 투입할 때와 동일하거나 유사한 주파수 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정할 수 있다. The BESS
예를 들어, BESS 용량 결정부(126)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동에 대응하기 위해서 전력계통(10)에 추가적인 발전기 투입이 어려운 경우, 발전기(20)를 전력계통에 투입하는 것과 같은 주파수 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정할 수 있다.For example, when it is difficult to input an additional generator into the
운전 제어부(130)는 응동량 예측부(120)에서 산정된 전력계통(10)의 응동량을 바탕으로 상기 전력계통(10)에 연계된 발전기(20) 또는 BESS(30)를 제어한다. 그리고, 운전 제어부(130)는 본 발명의 한 실시예에 따라 전력 공급 자원 결정부(132) 및 BESS 제어부(134)를 포함한다.The
전력 공급 자원 결정부(132)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동을 대비하기 위해서 산정한 응동량을 전력계통(10)에 제공할 전력 공급 자원을 결정한다. 여기서, 전력 공급 자원은 전력계통(10)에 연계된 발전기 또는 전력계통(10)에 연계된 BESS를 포함한다.The power supply
예를 들어, 전력 공급 자원 결정부(132)는 전력계통(10)에 연계된 복수의 발전기들 또는 전력계통(10)에 연계된 복수의 BESS들 중에서 신재생 에너지원의 출력 변동에 대비해서 전력계통(10)에 추가적인 발전 용량 또는 응동량을 제공할 수 있는 전력 공급 자원을 결정할 수 있다. For example, the power supply
BESS 제어부(134)는 BESS 용량을 바탕으로 전력계통(10)에 연계된 BESS(30)의 운전을 제어한다. BESS 제어부(134)는 전력계통(10)에 연계된 복수의 BESS들의 온/오프를 제어할 수 있다. 또한, BESS 제어부(134)는 BESS(30)의 SOC를 고려해서 전력계통(10)에 추가적인 발전 용량을 제공할 BESS(30)를 결정하고, 결정된 BESS(30)의 운전을 제어할 수도 있다.The
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치가 신재생 에너지의 출력 변동을 고려해 전력계통의 전력 공급 자원을 제어하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이때, 이하의 흐름도는 도 1 내지 도 2의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.3 is a flowchart schematically illustrating a process of controlling a power supply resource of a power system in consideration of a change in output of renewable energy by the power system control apparatus according to an embodiment of the present invention. In this case, the following flowchart will be described using the same reference numerals in connection with the configurations of FIGS. 1 to 2.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치(100)는 전력계통 정보 및 전력계통(10)에 연계된 신재생 에너지원(40)의 출력 데이터를 수집한다(S102). 여기서, 전력계통 정보는 전력계통(10)에 연계된 각종 발전기 정보, 모선 정보, 변압기 정보, 발전 데이터, 송변전 데이터, 부하 데이터 등을 포함한다. 그리고, 신재생 에너지원(40)은 풍력 발전기, 태양광 발전기, 지열발전기, 연료전지, 바이오 에너지, 그리고 해양에너지 중 적어도 하나를 포함한다.Referring to FIG. 3, the power
또한, 전력계통 제어 장치(100)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동을 모니터링하고, 신재생 에너지원(40)의 미래 출력 변동성을 예측한다(S104).In addition, the power
그리고, 전력계통 제어 장치(100)는 신재생 에너지원(40)의 출력 변동성에 따른 전력계통(10)의 주파수 특성 정수를 계산한다(S106). 여기서, 주파수 특성 정수는 주파수 변화에 따른 발전기의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 발전기 정수, 및 발전기가 동기속도로 회전할 때 발전기가 가지는 에너지를 정격용량으로 표준화한 값을 나타내는 관성 정수를 포함한다.Then, the power
전력계통 제어 장치(100)는 상기 주파수 특성 정수를 이용해 주파수 시뮬레이션을 통한 주파수 분석을 실시하고, 신재생 에너지원(40)의 출력 변동에 대비하기 위한 전력계통(10)의 응동량을 산정하고, BESS 용량을 산정한다(S108, S110).The power
예를 들어, 전력계통 제어 장치(100)는 개별 발전기의 용량과 상기 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산할 수 있다. 또한, 전력계통 제어 장치(100)는 전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산할 수도 있다.For example, the power
그리고, 전력계통 제어 장치(100)는 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 예측된 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS 용량을 산출한다. 이때, 상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한될 수 있다. Then, the power
예를 들어, 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따라 전력계통에 필요한 추가 전력량이 100MW로 산출되고, 상기 응동량이 50MW로 예측되면, BESS 용량을 50MW로 산출할 수 있다. 하지만, 전력계통의 예비력량이 30MW인 경우에는 응동량이 예비력량보다 크므로, 응동량은 예비력량인 30MW로 제한되고, BESS 용량은 70MW로 산출될 수 있다.For example, if the amount of additional power required for the power system is calculated as 100 MW according to the short-term output fluctuation of the renewable energy source, and the response amount is estimated as 50 MW, the BESS capacity may be calculated as 50 MW. However, when the amount of reserve power of the power system is 30MW, since the amount of response is larger than the amount of reserve power, the amount of response is limited to 30MW, which is the reserve amount, and the BESS capacity can be calculated as 70MW.
이때, 전력계통 제어 장치(100)는 상기 신재생 에너지원(40)의 출력 변동에 대응하기 위한 추가적인 발전기 투입이 어려운 경우, 발전기(20)의 전력계통 투입과 같은 주파수 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 산출할 수도 있다.At this time, the power
그리고, 전력계통 제어 장치(100)는 상기 응동량을 바탕으로 전력계통(10)의 전력 공급 자원을 제어한다(S112). 예를 들어, 전력계통 제어 장치(100)는 BESS 용량을 바탕으로 전력계통(10)에 연계된 BESS(30)의 온/오프 운전을 제어할 수 있다.Then, the power
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 신재생 에너지원의 출력 변동성 발생으로 인한 발전기 투입시의 주파수 변화를 도시한 그래프이다.4 is a graph showing a change in frequency when a generator is input due to fluctuation in output of a renewable energy source according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치(100)는 신재생 에너지원의 출력 변동성을 대비하기 위해서 전력계통(10)에 발전기를 추가로 투입함으로써, 관성 정수와 발전기 정수를 증가시키고, 전체적인 주파수 특성을 향상시킨다.Referring to FIG. 4, the power
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치(100)는 주파수 응동 자원을 증가시켜 최종 주파수를 증가시킨다. 또한, 전력계통 제어 장치(100)는 전력계통(10)의 관성을 증가시켜 발전기 탈락이나 신재생 에너지원의 과도한 출력 변동과 같은 사건 발생 초반에 전력계통(10)의 주파수 하락율을 억제한다. 전력계통 제어 장치(100)는 상기와 같은 사건 발생 이후에 별도의 발전기나 BESS와 같은 전력 공급 자원을 통해서 전력계통(10)에 필요한 전력을 공급하기 때문에 전력계통의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the power
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 신재생 에너지원의 출력 변동성 발생으로 인한 BESS 제어시의 주파수 변화를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a frequency change during BESS control due to the occurrence of output variability of a renewable energy source according to an embodiment of the present invention.
우선, 전력계통(10)에 원자력 및 신재생 에너지원의 비율이 높은 경우, 주파수 응동에 참여하는 발전기의 수를 확보하기가 어렵기 때문에, 이를 대체하기 위한 추가적인 전력 공급 자원이 필요한 실정이다. BESS(30)는 이러한 계통상황에서 활용하기 좋은 주파수 응동 자원이다. First, when the ratio of nuclear and renewable energy sources to the
BESS(30)는 빠른 주파수 응동 특성으로 인해 전력계통(10)에 필요한 전력을 조속히 공급함으로써, 신재생 에너지원(40)의 출력 변동과 같은 순간적인 출력 변화에 효과적으로 대처할 수 있다. 또한, BESS(30)는 발전기 정수 설정이 자유로워 전력계통(10)의 주파수 유지 범위내에서 투입된 제어 용량 모두를 활용할 수 있으므로, 신재생 변동성 제어에 효율성이 높다. The
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력계통 제어 장치(100)는 유연성 발전기가 계통에 투입되는 것과 같은 효과를 가지는 등가의 BESS 용량을 산정하고, 해당 용량을 갖는 BESS(30)를 전력 계통(10)에 투입하도록 제어한다.Therefore, the power
도 5를 참조하면, BESS 용량 추가를 제외하면, 도 6에서와 같이 발전기를 추가할 때와 비교해서 전원 구성에 차이가 없기 때문에, 관성 정수 및 발전기 정수에 변화가 없다. 또한, BESS와 유연성 발전기가 주파수 변화에 대해서 동일한 출력 목표값을 갖는다 하더라도 BESS의 출력 특성이 더 뛰어나기 때문에, 같은 용량인 경우 최저 주파수가 높게 나타나며, 일반 발전기보다 적은 용량으로 일반 발전기와 동일한 주파수 특성을 갖을 수 있다. Referring to FIG. 5, except for the addition of the BESS capacity, there is no difference in the power configuration compared to the case of adding a generator as in FIG. 6, and thus there is no change in the inertia constant and the generator constant. In addition, even if the BESS and the flexible generator have the same output target value for frequency change, the output characteristics of BESS are better, so the lowest frequency appears higher in the case of the same capacity, and the same frequency characteristics as a general generator with less capacity than a general generator. Can have.
예를 들어, 1,000MW 발전기로 확보되는 예비력량이 50MW(5% 예비율 기준)임을 고려하였을 때, 산정된 등가 BESS 용량은 약 27MW이다. 따라서, 본 발명은 발전기 용량 대비 약 54%의 BESS 용량으로 발전기 투입과 같은 주파수 특성 효과를 갖는다. For example, considering that the reserve power secured by a 1,000MW generator is 50MW (based on a 5% reserve rate), the calculated equivalent BESS capacity is about 27MW. Accordingly, the present invention has a frequency characteristic effect such as inputting a generator with a BESS capacity of about 54% of the generator capacity.
이와 같이, 본 발명은 전력계통에 연계된 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력계통의 응동량을 산정하고, 상기 응동량을 기초로 전력계통의 전력 공급 자원을 제어함으로써, 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력수급 불균형 문제를 해소하고, 전력계통의 주파수를 안정적으로 유지시킬 수 있는 환경을 제공한다.As described above, the present invention calculates the amount of responsiveness of the power system according to the output variability of the renewable energy source linked to the power system, and controls the power supply resource of the power system based on the responsive amount, It solves the problem of power supply and demand imbalance due to output fluctuations and provides an environment in which the frequency of the power system can be stably maintained.
또한, 본 발명은 전력계통의 주파수 특성 정수를 계산하고, 주파수 특성 정수을 기초로 BESS 용량을 산출함으로써, 전력계통의 전력 공급 자원을 효율적으로 운영하여 신재생 에너지원의 출력 변동성에 의한 전력계통의 주파수 변화를 최소화시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention calculates the frequency characteristic constant of the power system and calculates the BESS capacity based on the frequency characteristic constant, thereby efficiently operating the power supply resource of the power system, and thus the frequency of the power system due to the output variability of the renewable energy source. It provides an environment that can minimize change.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 추가 전력량에서 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS 용량을 산출하되, 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 예측된 응동량을 예비력량으로 제한함으로써, 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 전력계통에 필요한 전력을 효과적으로 제공하여 전력계통의 전력수급 불균형 문제를 해소할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention calculates the amount of additional power required for the power system according to the short-term output fluctuation of the renewable energy source, and calculates the generator capacity or the BESS capacity by subtracting the response amount from the additional power amount, but the predicted response amount of the power system If it is greater than the reserve power, the predicted response amount is limited to the reserve power amount, thereby effectively providing the power required for the power system according to the output fluctuation of the renewable energy source, providing an environment that can solve the power supply and demand imbalance problem in the power system. do.
또한, 본 발명은 신재생 에너지원의 출력 변동을 예측하고, 예측된 출력 변동성을 바탕으로 BESS를 제어함으로써, 신재생 에너지원의 순간적인 출력 변동에 효과적으로 대처할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention provides an environment capable of effectively coping with instantaneous output fluctuations of a renewable energy source by predicting output fluctuations of a renewable energy source and controlling BESS based on the predicted output fluctuations.
또한, 본 발명은 전력계통에 추가적인 발전기 투입이 어려운 경우, 유연성 발전기의 투입과 같은 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정하고, 상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어함으로써, 신재생 에너지원의 순간적인 출력 변동에 의한 전력계통의 주파수 변화를 최소화시킬 수 있는 환경을 제공한다. In addition, the present invention determines the equivalent BESS capacity having the same characteristics as the input of a flexible generator, and controls the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity when it is difficult to input additional generators to the power system, It provides an environment that can minimize the frequency change of the power system due to the instantaneous output fluctuation of a renewable energy source.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. 이러한 기록 매체는 서버뿐만 아니라 사용자 단말에서도 실행될 수 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Such a recording medium can be executed not only in the server but also in the user terminal.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (18)
신재생 에너지원의 출력량에 따른 신재생 에너지원의 출력 변동성을 산정하는 단계,
상기 신재생 에너지원의 출력 변동성과 전력계통의 발전기 용량을 이용해 전력계통의 응동량을 예측하되, 전력계통 데이터를 이용해 전력계통의 주파수 특성 정수를 계산하고, 상기 주파수 특성 정수를 바탕으로 상기 신재생 에너지원의 출력 변동성에 따른 상기 응동량을 결정하는 단계,
개별 발전기의 용량과 상기 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산하는 단계, 그리고
상기 전력계통의 총 응동량을 바탕으로 상기 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 단계를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In the method of controlling the power system according to the output fluctuation of the renewable energy source linked to the power system,
Calculating the output variability of the renewable energy source according to the output amount of the renewable energy source,
Using the output variability of the renewable energy source and the generator capacity of the power system, the response amount of the power system is predicted, but the frequency characteristic constant of the power system is calculated using the power system data, and the renewable energy source is based on the frequency characteristic constant. Determining the amount of response according to the variability in the output of the energy source,
Calculating the response amount of each individual generator using the capacity of the individual generator and the generator constant set for the individual generator, and calculating the total response amount of the power system by summing the response amount of individual generators linked to the power system, and
Controlling the operation of the BESS linked to the power system based on the total amount of the power system applied to the power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source.
상기 전력계통의 주파수 특성 정수는,
주파수 변화에 따른 개별 발전기의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 개별 발전기의 발전기 정수
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In claim 1,
The frequency characteristic constant of the power system is,
Generator constants of individual generators that determine the rate at which the individual generator's output is adjusted according to frequency changes.
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 전력계통의 주파수 특성 정수는,
전력계통의 주파수 변화를 기초로 전력계통에 연계된 발전기들의 출력을 조정하는 비율을 결정하는 전력계통의 발전기 정수를 포함하되,
상기 비율은 전력계통에 연계된 모든 발전기들에 동일하게 적용되는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In claim 1,
The frequency characteristic constant of the power system is,
Including a generator constant of the power system that determines the ratio of adjusting the output of the generators linked to the power system based on the frequency change of the power system,
The ratio is equally applied to all generators connected to the power system according to the output variation of the renewable energy source power system control method.
상기 응동량을 결정하는 단계는,
전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산하는 단계
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In clause 5,
The step of determining the amount of response,
The step of calculating the total amount of response of the power system based on the total power generation amount of the generators connected to the power system and the generator constant of the power system.
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 응동량을 결정하는 단계는,
신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 예측된 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS(Battery Energy Storage System) 용량을 산출하는 단계
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In claim 1,
The step of determining the amount of response,
Calculating the amount of additional power required for the power system according to the short-term output fluctuation of a renewable energy source, and calculating a generator capacity or BESS (Battery Energy Storage System) capacity by subtracting the predicted response amount from the additional power amount.
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 BESS 용량을 산출하는 단계는,
상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한되는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In clause 7,
The step of calculating the BESS capacity,
When the predicted amount of response is greater than the amount of reserve power of the power system, the predicted amount of response is limited to the amount of reserve power.
상기 BESS 용량을 산출하는 단계는,
상기 발전기 용량을 전력계통에 투입할 때와 동일하거나 유사한 주파수 특성을 갖는 등가의 BESS 용량을 결정하는 단계
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In clause 7,
The step of calculating the BESS capacity,
Determining an equivalent BESS capacity having the same or similar frequency characteristics as when the generator capacity is put into the power system
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 단계는,
상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 단계
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In clause 7,
Controlling the operation of the BESS linked to the power system,
Controlling the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 BESS의 운전을 제어하는 단계는,
상기 전력계통에 연계된 복수의 BESS들의 온/오프를 제어하는 단계
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 방법.In claim 10,
Controlling the operation of the BESS,
Controlling on/off of a plurality of BESSs linked to the power system
Power system control method according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 전력계통의 응동량을 바탕으로 상기 전력계통에 연계된 발전기 또는 BESS(Battery Energy Storage System)를 제어하는 운전 제어부를 포함하며,
상기 응동량 예측부는,
개별 발전기의 용량과 상기 개별 발전기에 설정된 발전기 정수를 이용해 상기 개별 발전기의 응동량을 각각 계산하고, 전력계통에 연계된 개별 발전기들의 응동량을 합산하여 전력계통의 총 응동량을 계산하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.Predict the amount of response of the power system according to the output variability of the renewable energy source linked to the power system, but calculate the frequency characteristic constant of the power system using the power system data, and the renewable energy source based on the frequency characteristic constant The response amount prediction unit determining the response amount according to the output variability of, and
It includes an operation control unit for controlling a generator or BESS (Battery Energy Storage System) connected to the power system based on the amount of response of the power system,
The response amount prediction unit,
Renewable energy that calculates the total response amount of the power system by calculating the response amount of each individual generator using the capacity of the individual generator and the generator constant set for the individual generator, and summing the response amount of individual generators connected to the power system. Power system control device according to the fluctuation of the output of the source.
상기 신재생 에너지원은,
풍력 발전기, 태양광 발전기, 지열발전기, 연료전지, 바이오 에너지, 그리고 해양에너지 중 적어도 하나를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.In claim 12,
The renewable energy source,
A power system control device according to output fluctuations of a renewable energy source including at least one of a wind generator, a solar generator, a geothermal generator, a fuel cell, bio energy, and marine energy.
상기 응동량 예측부는,
전력계통에 연계된 발전기들의 총 발전량과, 전력계통에 연계된 모든 발전기들에 동일하게 적용되는 전력계통의 발전기 정수를 기초로 전력계통의 총 응동량을 계산하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.In claim 12,
The response amount prediction unit,
According to the output fluctuation of a renewable energy source that calculates the total amount of reaction of the power system based on the total amount of power generation of the generators connected to the power system and the generator constant of the power system applied equally to all the generators connected to the power system. Power system control device.
상기 응동량 예측부는,
상기 신재생 에너지원의 출력 변동에 대응하기 위한 BESS 용량을 결정하는 BESS 용량 결정부
를 포함하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.In claim 12,
The response amount prediction unit,
BESS capacity determination unit that determines the BESS capacity to cope with the fluctuations in the output of the renewable energy source
Power system control device according to the output fluctuation of the renewable energy source comprising a.
상기 응동량 예측부는,
신재생 에너지원의 단기 출력 변동에 따른 전력계통에 필요한 추가 전력량을 산출하고, 상기 추가 전력량에서 상기 예측된 응동량을 차감하여 발전기 용량 또는 BESS(Battery Energy Storage System) 용량을 산출하되,
상기 예측된 응동량이 전력계통의 예비력량보다 큰 경우, 상기 예측된 응동량은 상기 예비력량으로 제한되는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.In claim 12,
The response amount prediction unit,
Calculate the amount of additional power required for the power system according to the short-term output fluctuation of the renewable energy source, and calculate the generator capacity or the battery energy storage system (BESS) capacity by subtracting the predicted response amount from the additional power amount
When the predicted response amount is greater than the reserve power amount of the power system, the predicted response amount is the power system control device according to the output fluctuation of a renewable energy source limited to the reserve power amount.
상기 운전 제어부는,
상기 BESS 용량을 바탕으로 전력계통에 연계된 BESS의 운전을 제어하는 BESS 제어부를 포함하며,
상기 BESS 제어부는,
상기 전력계통에 연계된 복수의 BESS들의 온/오프를 제어하는 신재생 에너지원의 출력 변동에 따른 전력계통 제어 장치.In claim 12,
The driving control unit,
It includes a BESS control unit that controls the operation of the BESS linked to the power system based on the BESS capacity,
The BESS control unit,
A power system control device according to a change in output of a renewable energy source that controls on/off of a plurality of BESSs linked to the power system.
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