KR102194001B1 - Microgrid system considering load environment and the Methods of operation - Google Patents

Microgrid system considering load environment and the Methods of operation Download PDF

Info

Publication number
KR102194001B1
KR102194001B1 KR1020180169269A KR20180169269A KR102194001B1 KR 102194001 B1 KR102194001 B1 KR 102194001B1 KR 1020180169269 A KR1020180169269 A KR 1020180169269A KR 20180169269 A KR20180169269 A KR 20180169269A KR 102194001 B1 KR102194001 B1 KR 102194001B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
load
microgrid
voltage
distributed
Prior art date
Application number
KR1020180169269A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200079755A (en
Inventor
안양임
박병우
최승현
차대석
Original Assignee
주식회사 이엘티
(주)아이비티
인버터기술(주)
한국전자기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이엘티, (주)아이비티, 인버터기술(주), 한국전자기술연구원 filed Critical 주식회사 이엘티
Priority to KR1020180169269A priority Critical patent/KR102194001B1/en
Publication of KR20200079755A publication Critical patent/KR20200079755A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102194001B1 publication Critical patent/KR102194001B1/en

Links

Images

Classifications

    • H02J3/383
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S50/00Market activities related to the operation of systems integrating technologies related to power network operation or related to communication or information technologies
    • Y04S50/10Energy trading, including energy flowing from end-user application to grid

Abstract

본 발명은 마이크로그리드 간 에너지 프로슈머 기술을 포함하여 전력거래 시스템을 구축하고, 에너지 프로슈머 기술을 적용하여 마이크로그리드에 피크부하가 발생할 경우 다른 마이크로그리드에서 에너지를 구매하는 분산형 부하의 전력제어장치(ADR)의 네트워크 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일시예에 의한 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템은 다수개의 마이크로그리드와, 대형 태양광발전소와, 전력변환장치와, 집중형 부하의 전력제어장치와, 부하 프로슈머 제어장치와, 분산형 부하의 전력제어장치로 구성된다.
본 발명에 의하면, 에너지 프로슈머를 통해 남는 전기에너지를 판매함으로서 전기 생산자의 이득과 계통보다 싼 전기를 구매함으로서 소비자의 이득을 취함으로서 전체 시스템의 이용률을 개선할 수 있다. 또한 다수의 마이크로그리드 간 저압직류배전(LVDC) 망 연계를 통한 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention constructs a power trading system including energy prosumer technology between microgrids, and applies energy prosumer technology to a distributed load power control device (ADR) that purchases energy from other microgrids when a peak load occurs on the microgrid. ) To provide a network system.
The microgrid system in consideration of the load environment according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of microgrids, a large solar power plant, a power conversion device, a power control device for a centralized load, a load prosumer control device, and a distributed load. It consists of a power control device.
According to the present invention, it is possible to improve the utilization rate of the entire system by taking advantage of the electricity producer by selling the remaining electric energy through the energy prosumer and the consumer by purchasing electricity cheaper than the system. In addition, there is an effect of reducing losses through low voltage direct current distribution (LVDC) network linkage between multiple microgrids.

Description

부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템 및 그 운영방법 {Microgrid system considering load environment and the Methods of operation}Microgrid system considering load environment and the Methods of operation}

본 발명은 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다. 특히 마이크로그리드(Microgrid), 에너지 프로슈머(energy prosumer) 운용방법과 저압직류배전(LVDC) 기술분야에 관한 것이다.The present invention relates to a microgrid system and a method of operating the same in consideration of a load environment. In particular, it relates to the microgrid, energy prosumer operation method, and low voltage direct current distribution (LVDC) technology field.

마이크로그리드(Microgrid, 이하 ‘MG’로 병행 표기한다)는 기존 광역 전력시스템으로부터 독립된 분산전원(distributed energy resources)을 중심으로 한 국소적인 전력공급시스템을 말한다. Microgrid (hereinafter referred to as “MG”) refers to a local power supply system centered on distributed energy resources independent from the existing wide area power system.

마이크로그리드는 지역화된 전력망으로 수용가의 풍력, 태양광 등의 분산 에너지 자원을 연결한 것으로써, 전체 전력 계통과 독립적(off-grid)으로 동작하여 자급자족이 가능하며, 필요에 따라 전력 계통과 연계(on-grid)되어 동작할 수 있다.Microgrid is a localized power network that connects distributed energy resources such as wind power and solar power of customers, and operates off-grid with the entire power system, enabling self-sufficiency, and connecting with the power system if necessary. It can be operated (on-grid).

마이크로그리드는 분산전원과 부하를 결합하는 전력망이 교류(AC)로 되어 있는 AC 마이크로그리드와 직류(DC)로 되어 있는 DC 마이크로그리드로 구분할 수 있다.The microgrid can be divided into an AC microgrid with alternating current (AC) and a DC microgrid with direct current (DC) that combines distributed power and load.

AC 마이크로그리드는 기본의 배전망을 그대로 활용하는 장점이 있으나, 교류계통의 단점인 동기화, 안정도, 무효전력소모의 문제점이 있었다. AC microgrid has the advantage of using the basic distribution network as it is, but there are problems of synchronization, stability, and reactive power consumption, which are disadvantages of the AC system.

발전 · 소비량 예측 등의 기능을 필요로 한다는 점에서 스마트그리드와 유사하지만, 그 적용 규모가 스마트그리드에 비하여 상대적으로 작고, 발전원과 수용가(전력소비자)의 위치가 가깝기 때문에 대규모 송전 설비가 필요하지 않다는 차이점이 있다. It is similar to the smart grid in that it requires functions such as power generation and consumption forecasting, but its application scale is relatively small compared to the smart grid, and large-scale transmission facilities are not required because the location of power generation sources and customers (power consumers) is close. There is no difference.

마이크로그리드는 기존의 중앙집중식 전력공급 시스템과는 다르게 신재생에너지전원을 포함한 분산전원으로 구성되는 지역적 전력공급시스템으로 계통 연계형과 독립형으로 구분된다. 또한 부하의 형태에 따라 도심형의 부하밀집형 마이크로그리드와 농어촌형의 부하 분산형 마이크로그리드로 나눌 수 있으며 도심형은 계통연계형, 농어촌형은 독립형으로 구성되는 경우가 많다.Unlike the existing centralized power supply system, the microgrid is a regional power supply system composed of distributed power sources including new and renewable energy power, and is divided into grid-connected and independent systems. In addition, depending on the type of load, it can be divided into an urban-type load-dense microgrid and a rural-type load-distributing microgrid. In many cases, the urban type is a system-connected type and the rural type is composed of an independent type.

이중 상용 전력망이 없는 도서나 원격지에 전력을 최적으로 안정하게 공급할 수 있는 독립형 마이크로그리드는 기존의 디젤발전기로만 전력을 공급하는 대신 신재생에너지를 포함한 분산전원으로 전력을 공급하게 된다. Independent microgrids that can optimally and stably supply power to islands or remote areas without a commercial power grid will supply power through distributed power sources including new and renewable energy instead of supplying power only with conventional diesel generators.

저압직류배전 시스템(LVDC)은 종래의 22.9kV AC 배전 시스템을 대신하여 수십 내지 수백 볼트(Volt) 또는 1 kV 내외의 전압을 갖는 DC 배전 시스템을 사용하는 것이다. 종래에는 전압 가변의 용이성을 이유로 AC배전을 주로 사용하였으나, 최근에는 전력전자 기술의 발달과 전력 가격하락으로 인하여 DC를 이용한 배전시스템이 각광받고 있다. The low voltage DC distribution system (LVDC) uses a DC distribution system having a voltage of about tens to several hundred volts or 1 kV in place of the conventional 22.9kV AC distribution system. Conventionally, AC power distribution has been mainly used for reasons of ease of voltage variation, but recently, power distribution systems using DC have been in the spotlight due to the development of power electronics technology and a decrease in power prices.

본 발명과 관련되는 선행문헌으로 등록특허공보 10-1796669호(공고일: 2017. 11. 10.) 산업단지 마이크로그리드시스템이 개시된다. 종래 기술은 종래의 AC망을 이용한 전력거래가 아닌 개별적인 DC망을 이용하여 산업단지의 공장 간의 전력거래가 가능한 마이크로그리드 시스템의 제공을 목적으로 한다.Patent Publication No. 10-1796669 (announcement date: 2017. 11. 10.) Industrial complex microgrid system is disclosed as a prior document related to the present invention. The prior art aims to provide a microgrid system that enables power transactions between factories in industrial complexes using individual DC networks rather than power transactions using conventional AC networks.

도 1은 일반적인 산업단지 마이크로그리드시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing a general industrial complex microgrid system.

도 1에 도시된 바와 같이, 분산전원부(3) 및 부하(11)를 포함하며, 상용전원부(6)와 AC망(5)으로 연결된 복수개의 전력수요부(10)와, 상기 복수개의 전력수요부(10)와 DC망(7)과 데이터망(8)으로 연결되며, 중앙제어기(4), 에너지저장시스템(ESS)(2), 분산전원부(3)를 갖춘 발전사업부(1)를 포함하며, 상기 복수개의 전력수요부(10)는 서로 간을 DC망으로 연결한 적어도 하나의 전력수요부 그룹을 포함하고, 상기 발전사업부(1)는 상기 DC망을 통한 전력수요부 간 전력거래, 전력 수요부의 잉여 전력 저장, 전력공급을 요구하는 전력수요부로의 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다. As shown in Fig. 1, a plurality of power demand units 10 including a distributed power supply unit 3 and a load 11, connected by a commercial power supply unit 6 and an AC network 5, and the plurality of power demands It is connected by the unit 10, the DC network 7 and the data network 8, and includes a power generation business unit 1 equipped with a central controller 4, an energy storage system (ESS) 2, and a distributed power supply unit 3 In addition, the plurality of power demanding units 10 includes at least one power demanding unit group connected to each other through a DC network, and the power generation business unit 1 is a power transaction between the power demanding units through the DC network, It is characterized in that the power demand unit stores excess power and controls the supply of power to the power demand unit that requests the power supply.

본 발명과 관련되는 다른 선행문헌으로 한국 공개특허공보 10-2014-0038174호(공개일: 2014. 3. 28.)의 저압 배전 선로의 AC/DC 컨버터 및 그 AC/DC 컨버터의 제어방법의 기술이 개시된다. As another prior document related to the present invention, the description of the AC/DC converter of the low voltage distribution line of Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0038174 (published on March 28, 2014) and the control method of the AC/DC converter Is initiated.

도 2는 일반적인 저압직류배전(LVDC) 선로의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 LVDC 배전 선로(20)에는 전기차 충전소 배터리(25), 태양광 발전기(26), 풍력발전기(27), 부하의 공급을 위한 DC/DC 컨버터(23) 및 DC/AC 컨버터(24) 등 다양한 파워시스템들이 병입된다. 2 is a diagram showing the configuration of a general low voltage DC distribution (LVDC) line. The LVDC distribution line 20 shown in FIG. 2 includes an electric vehicle charging station battery 25, a solar generator 26, a wind power generator 27, a DC/DC converter 23 and a DC/AC converter for supplying a load. 24) and other various power systems are bottling.

본 발명과 관련되는 다른 선행문헌으로 한국 등록특허공보 10-1277185호(공고일: 2013. 6. 24.)의 DC 마이크로그리드 시스템 및 이를 이용한 AC 및 DC 복합마이크로 시스템은 독립된 분산전원을 중심으로 한 국소적인 전력공급시스템 중 DC 마이크로그리드 시스템과 이를 이용한 AC 및 DC 마이크로그리드 시스템이 개시된다. As another prior document related to the present invention, the DC microgrid system of Korean Patent Publication No. 10-1277185 (announcement date: 2013. 6. 24.) and the AC and DC composite micro system using the same are localized based on independent distributed power sources. Among the conventional power supply systems, a DC microgrid system and an AC and DC microgrid system using the same are disclosed.

DC 마이크로그리드 시스템은 적어도 하나의 분산전원과, 분산전원의 전력을 직류로 변환하는 전력변환장치와, 전력변환장치에 연결된 보호 스위치를 구비하는 에너지 저장장치와, DC 전력부하(load) 및 분산전원의 전체 전력과 DC 전력부하 전력의 차이에 따라 상기 전력변환장치의 출력 전압을 조절하여 상기 에너지 저장장치의 충전과 방전 모드를 제어하는 제어부로 이루어진다. AC 및 DC 복합 마이크로그리드 시스템은 상술한 DC 마이크로그리드 시스템이 AC 마이크로그리드 시스템과 양방향 전력변환기로 연결된다. 이에 의하면, DC 마이크로그리드 시스템을 구성하는 에너지 저장장치에서의 충전과 방전 모드에서 전력 변환에 따른 손실이 없게 되어 에너지 이용 효율이 제고된다.The DC microgrid system includes at least one distributed power source, a power conversion device that converts the power of the distributed power source into DC, an energy storage device having a protection switch connected to the power conversion device, and a DC power load and a distributed power source. It consists of a controller that controls the charging and discharging modes of the energy storage device by adjusting the output voltage of the power conversion device according to the difference between the total power of and the DC power load power. In the AC and DC hybrid microgrid system, the DC microgrid system described above is connected to the AC microgrid system and a bidirectional power converter. Accordingly, there is no loss due to power conversion in the charging and discharging modes in the energy storage device constituting the DC microgrid system, thereby improving energy use efficiency.

신재생에너지를 이용한 하이브리드 형태의 마이크로그리드 시스템은 태양의 일사량이나 부하의 사용량에 따라 마이크로그리드 내에 잉여전력 및 부족전력이 발생한다. 마이크로그리드 내에 잉여전력이 발생한 경우에는 특별한 부하요소가 없는 한 버려지는 에너지로 간주되어 시스템의 이용률을 저하시킬 수 있다.In a hybrid microgrid system using renewable energy, surplus power and underpower are generated in the microgrid according to solar irradiation or load usage. If excess power is generated in the microgrid, it is regarded as wasted energy unless there is a special load factor, and the utilization rate of the system may be reduced.

종래의 마이크로그리드에 관한 기존의 연구는 개별적인 분산 전원의 효율을 높이기 위한 연구와 분산 전원을 상용 전원에 계통 연계하기 위한 연구에 한정되었다. Existing studies on conventional microgrids have been limited to studies to increase the efficiency of individual distributed power supplies and to system link distributed power supplies to commercial power sources.

기존의 마이크로그리드에 관한 연구는 개별적인 분산 전원의 효율을 높이는 것에서 그쳤을 뿐, 마이크로그리드 전원과 병행하여 효율적으로 사용할 수 있는 에너지 컨슈머 제어 시스템을 제안하지 못하였다.Existing research on microgrids has limited to increasing the efficiency of individual distributed power supplies, and has not been able to propose an energy consumer control system that can be efficiently used in parallel with microgrid power supplies.

특히 부하환경에 맞는 마이크로그리드(MG)시스템의 설계와 운용에 따른 엔지니어링 기술로 구축된 시스템의 안정적이고 경제적인 운용을 위한 에너지관리시스템(PMS) 기술의 문제점을 해결하지 못하였다.In particular, the problem of the energy management system (PMS) technology for the stable and economical operation of the system built with engineering technology according to the design and operation of the microgrid (MG) system suitable for the load environment could not be solved.

한국등록특허공보 제10-1133328호(공고일: 2012. 4. 5.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1133328 (Announcement date: 2012. 4. 5.) 한국등록특허공보 제10-1277185호(공고일: 2013. 6. 24)Korean Patent Publication No. 10-1277185 (announcement date: 2013. 6. 24)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 마이크로그리드 간 에너지 프로슈머 기술을 적용한 전력거래 시스템을 구축하고, 저압직류배전을 이용하여 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템을 제공함에 그 목적이 있다. An object to be solved of the present invention is to construct a power trading system to which the energy prosumer technology between microgrids is applied, and to provide a microgrid system in consideration of the load environment using low voltage DC distribution.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 마이크로그리드에 에너지 프로슈머 기술을 적용하여 마이크로그리드에 피크부하가 발생할 경우 다른 마이크로그리드에서 에너지를 구매하는 분산형 부하의 전력제어장치(ADR)의 네트워크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a network system of a distributed load power control device (ADR) that purchases energy from another microgrid when a peak load occurs on the microgrid by applying energy prosumer technology to the microgrid. Has its purpose.

앞에서 설명한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일시예는 다음과 같다. An example of the present invention for achieving the above-described problem is as follows.

본 발명은 적어도 하나 이상의 분산전원과, 상기 분산전원의 전력을 직류로 변환하는 전력변환장치와, 상기 전력변환장치에 연결된 DC 전력부하를 포함하고;
태양광 패널에서 생산되는 전력(이하 ‘태양전지’라 한다)과, 상기 태양광 패널에서 생성된 전력을 축전하는 리튬 이온 배터리(이하, ‘2차 전지’라 한다)와 , 상기 태양전지로부터의 PV 출력전압을 기설정된 교류전압(380V)으로 변환하는 PV DC/AC 인버터와, 2차 전지로부터의 출력전압을 기설정된 교류전압(380V)으로 변환시키는 Battery DC/AC 인버터로 구성되는 대형 태양광 발전소와;
상기 PV DC/AC 인버터의 출력단과 Battery DC/AC 인버터의 출력단이 공통으로 연결되는 AC Bus와, 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 AC/DC 전력변환기와, 마이크로그리드에 직류전압을 공급하는 DC Bus로 구성되는 전력변환장치와; 상기 AC Bus에 교류전압이 입력되고, 교류전압을 AC/DC 전력변환기에서 직류전압으로 변환시켜서 DC BUS(90)에 저압직류배전이 되도록 하는 공지의 마이크로그리드 시스템을 개량한 발명이다.
본 발명의 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템은 태양전지와, 2차 전지와, 상기 DC Bus에서 공급된 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터로부터 생성된 출력전압을 기설정된 교류전압으로 변환시키는 DC/AC 인버터와, 상기 태양전지의 PV 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 태양전지 DC/DC 컨버터와, 상기 2차 전지로부터 생성된 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 2차 전지 DC/DC 컨버터와, 분산형 부하를 포함하는 소형 태양광발전소와; 상기 소형 태양광발전소와 통신선으로 연결되는 분산형 부하 전력제어장치를 포함하는 마이크로그리드 시스템을 구성하되;
상기 DC Bus에서 DC BUS로 공급된 직류전압이 마이크로그리드 1(MG1), 마이크로그리드 2(MG2), 마이크로그리드 3(MG3)에 배전되도록 하고;
상기 분산형 부하의 전력제어장치는 분산형 마이크로그리드에서 DC BUS로부터 전력을 수전하는 부하모드와, DC BUS와 분리되어 2차 전지 및 태양광으로부터 부하를 유지한 독립모드와, EMS에서 요구하는 발전량에 대응하는 발전모드와, 비상시 수용가 부하를 고려하지 않고 DC BUS 보호를 위해서 발전하는 비상발전모드 등 4가지 모드로 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 분산형 부하의 배터리 잔량 및 분산형 재생 에너지 발전량을
모니터링하는 단계; 분산형 부하 및 부하 요구량 점검 단계; 에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계를 포함하는 공지의 마이크로그리드를 운영방법을
개량한 발명이다.
본 발명의 부하환경을 고려한 마이크로그리드 운영방법은 상기 에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계에서 마이크로그드 잉여전력이 없다고 판단되는 경우에는
AC BUS 라인의 발전량 및 부하사용량, 충전·방전을 모니터링하는 단계;
집중형 부하 및 부하 요구량 점검 단계; AC/DC Bus용 전력변환장치 전력제어단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention includes at least one distributed power source, a power conversion device for converting power of the distributed power source to direct current, and a DC power load connected to the power conversion device;
Power produced by the solar panel (hereinafter referred to as'solar cell'), and a lithium-ion battery (hereinafter referred to as'secondary battery') that stores the power generated by the solar panel, and from the solar cell Large solar power consisting of a PV DC/AC inverter that converts the PV output voltage to a preset AC voltage (380V) and a Battery DC/AC inverter that converts the output voltage from a secondary battery to a preset AC voltage (380V). Power plant and;
An AC bus to which the output terminal of the PV DC/AC inverter and the output terminal of the Battery DC/AC inverter are connected in common, an AC/DC power converter that converts AC voltage to a DC voltage, and a DC bus that supplies DC voltage to the microgrid. A power conversion device consisting of; The present invention is an improved invention of a known microgrid system in which an AC voltage is input to the AC bus, and the AC voltage is converted into a DC voltage in an AC/DC power converter to provide low voltage DC distribution to the DC BUS (90).
The microgrid system in consideration of the load environment of the present invention includes a solar cell, a secondary battery, a DC/DC converter converting the output voltage supplied from the DC bus into a preset DC voltage, and the DC/DC converter. A DC/AC inverter that converts the output voltage to a preset AC voltage, a solar cell DC/DC converter that converts the PV output voltage of the solar cell to a preset DC voltage, and the output voltage generated from the secondary battery. A small solar power plant including a secondary battery DC/DC converter converting the DC voltage to a set DC voltage and a distributed load; Constructing a microgrid system including a distributed load power control device connected to the small solar power plant by a communication line;
DC voltage supplied from the DC Bus to DC BUS is distributed to microgrid 1 (MG1), microgrid 2 (MG2), and microgrid 3 (MG3);
The power control device of the distributed load includes a load mode that receives power from DC BUS in a distributed microgrid, an independent mode that is separated from the DC BUS and maintains the load from secondary batteries and sunlight, and the amount of power generated by EMS. It is characterized in that power is controlled in four modes, such as a power generation mode corresponding to and an emergency power generation mode that generates power for DC BUS protection without considering the customer load in case of an emergency.
In addition, the present invention determines the remaining battery capacity of the distributed load and the generation amount of distributed renewable energy.
Monitoring; Distributed load and load demand checking step; Analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting a command value for power control; A known method of operating a microgrid including a power control step in a distributed load power control system (ADR)
It is an improved invention.
In the microgrid operation method considering the load environment of the present invention, when it is determined that there is no microgrid surplus power in the step of analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting the command value for power control,
Monitoring the power generation amount, load usage, and charging/discharging of the AC BUS line;
Centralized load and load demand check step; AC/DC bus power converter power control step; It characterized in that it comprises a power control step in the distributed load power control system (ADR).

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

본 발명에 의하면, 수용가(전력 소비자)는 전기요금이 낮은 시간대에 에너지저장시스템(ESS)에 충전하고 전기요금이 높은 시간대에 에너지저장시스템 방전을 통해 필요한 전력을 사용하는 방식으로 수용가의 에너지비용을 절감하는 효과가 있다.According to the present invention, the customer (power consumer) charges the energy storage system (ESS) at a time when the electric charge is low, and uses the required power through the energy storage system discharge at the time when the electric charge is high. There is an effect of saving.

에너지저장시스템을 각 수용가에 적용할 경우 송배전망 연계형 에너지 저장시스템과 같이 순시 전압 강하와 상승, 순시 정전, 전압 변동 등의 각종 전력품질 문제를 해결할 수 있다. 또한 전력공급 중단을 대비하기 위한 설비가 비상발전기이며, 에너지저장시스템 역시 충전된 전력을 이용하여 비상발전기와 같이 전력공급이 중단된 상황에서 백업전원의 역할을 수행할 수 있는 장점이 있다.When the energy storage system is applied to each customer, it is possible to solve various power quality problems such as instantaneous voltage drop and rise, instantaneous power outage, and voltage fluctuations, like a transmission and distribution network-connected energy storage system. In addition, an emergency generator is a facility to prepare for the interruption of power supply, and the energy storage system also has the advantage of performing the role of backup power in a situation where power supply is interrupted, such as an emergency generator, using charged power.

에너지 프로슈머(energy prosumer)제어를 통해 잉여 전기에너지를 판매함으로서 전기 생산자의 이득과 계통보다 싼 전기를 구매함으로서 소비자의 이득을 취함으로서 전체 시스템의 이용률을 개선할 수 있다. 다수의 마이크로그리드 간 저압직류배전(LVDC) 망 연계를 통한 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. By selling surplus electric energy through energy prosumer control, it is possible to improve the utilization rate of the entire system by taking advantage of electricity producers and consumers by purchasing electricity cheaper than the system. There is an effect of reducing losses through low voltage direct current distribution (LVDC) network linkage between multiple microgrids.

본 발명에 의하면, 에너지 프로슈머 기술을 도입하여 마이크로그리드 설계 사양을 평상시 부하 수준으로 감안하고 피크부하가 발생할 경우 다른 마이크로그리드에서 에너지를 구매하는 방식으로 전체 시스템의 투자비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of lowering the investment cost of the entire system by introducing energy prosumer technology to consider the microgrid design specification as a normal load level and purchasing energy from another microgrid when a peak load occurs.

도 1은 일반적인 산업단지 마이크로그리드시스템을 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 저압직류배전(LVDC) 선로의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로그리드 시스템을 나타낸 도면.
도 4는 분산형 부하의 전력제어장치 네트워크 시스템을 나타낸 도면.
도 5는 분산형 부하간 에너지 프로슈머(energy prosumer) 개념도.
도 6은 본 발명에 의한 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템 도면.
도 7은 부하환경을 고려한 마이크로그리드 운영방법을 나타낸 흐름도.
1 is a view showing a general industrial complex microgrid system.
2 is a diagram showing the configuration of a general low voltage DC distribution (LVDC) line.
3 is a diagram showing a microgrid system according to the present invention.
4 is a diagram showing a network system of a power control device for a distributed load.
5 is a conceptual diagram of an energy prosumer between distributed loads.
6 is a diagram of a microgrid system in consideration of a load environment according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of operating a microgrid in consideration of a load environment.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 마이크로그리드 시스템을 나타낸 도면이고, 도 4는 분산형 부하의 전력제어장치(ADR)의 네트워크 시스템을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a microgrid system according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a network system of a distributed load power control device (ADR).

도 5는 분산형 부하간 에너지 프로슈머(energy prosumer) 개념도이고, 도 6은 본 발명에 의한 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템 도면이다. 도 7은 부하환경을 고려한 마이크로그리드 운영방법을 나타낸 흐름도이다. 5 is a conceptual diagram of an energy prosumer between distributed loads, and FIG. 6 is a diagram of a microgrid system in consideration of a load environment according to the present invention. 7 is a flowchart showing a method of operating a microgrid in consideration of a load environment.

도 3과 도 4에 도시된 도면으로 설명한다. It will be described with the drawings shown in FIGS. 3 and 4.

본 발명의 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템은 마이크로그리드 시스템(점선으로 표시된 부분, MG1, MG2, MG3)과, 대형 태양광발전소(30)와, 전력변환장치(40)와, 집중형 부하의 전력제어장치(PMS, 60)와, 부하 프로슈머 제어장치(P(Prosumer)-EMS, 70)와, 분산형 부하의 전력제어장치(ADR, 120)로 구성된다. The microgrid system in consideration of the load environment of the present invention includes a microgrid system (parts indicated by dotted lines, MG1, MG2, MG3), a large solar power plant 30, a power conversion device 40, and power of a concentrated load. It consists of a control device (PMS, 60), a load prosumer control device (P (Prosumer)-EMS, 70), and a power control device (ADR, 120) for a distributed load.

상기 대형 태양광 발전소(30)는 태양전지와, 2차 전지와 , 태양전지로부터의 PV 출력전압을 기설정된 교류전압(380V)으로 변환시키는 PV DC/AC 인버터(31)와, 2차 전지로부터 출력전압을 기설정된 교류전압(380V)으로 변환시키는 Batttery DC/AC 인버터(32)로 구성된다. The large-scale solar power plant 30 includes a solar cell, a secondary battery, a PV DC/AC inverter 31 that converts the PV output voltage from the solar cell into a preset AC voltage (380V), and a secondary battery. It consists of a Batttery DC/AC inverter 32 that converts the output voltage into a preset AC voltage (380V).

대형 태양광 발전소(30)는 PV DC/AC 인버터(31)의 출력단과 Battery DC /AC 인버터(32)의 출력단이 공통으로 교류 버스(AC BUS, 80)를 통해서 집중형 부하(50)에 연결된다.In a large solar power plant 30, the output terminal of the PV DC/AC inverter 31 and the output terminal of the Battery DC/AC inverter 32 are commonly connected to the centralized load 50 through an AC bus (AC BUS, 80). do.

상기 전력변환장치(40)는 PV DC/AC 인버터(31)의 출력단과 Battery DC/AC 인버터(32)의 출력단이 공통으로 AC Bus(41)에 연결되어 교류전압(380V)이 AC/DC 전력변환기(42)에서 직류전압(750V)으로 변환시키는 DC Bus(43)로 구성된다. In the power converter 40, the output terminal of the PV DC/AC inverter 31 and the output terminal of the Battery DC/AC inverter 32 are commonly connected to the AC bus 41, so that the AC voltage (380V) is AC/DC power. It is composed of a DC bus 43 that converts the converter 42 to a DC voltage (750V).

마이크로그리드 시스템(MG)은 태양전지와, 2차 전지와, 상기 전력변환장치(40)의 출력전압을(750V)을 기설정된 직류전압(380V)로 변환시키는 DC/DC 컨버터와(101)와, 상기 DC/DC 컨버터로부터 생성된 출력전압(380V)을 기설정된 교류전압(220V)로 변환시키는 DC/AC 인버터(102)와, 상기 태양전지로부터 PV 출력전압을 기설정된 직류전압(380V)으로 변환시키는 태양전지 DC/DC 컨버터(104)와, 2차 전지로부터 생성된 출력전압을 기설정된 직류전압(380V)으로 변환시키는 2차 전지 DC/DC 컨버터(105)와, 분산형 부하(103)로 구성되는 소형 태양광발전소(100)와; 소형 태양광발전소(100)에 통신선으로 연결되는 분산형 부하 전력제어장치(120)로 구성된다.The microgrid system MG includes a solar cell, a secondary battery, a DC/DC converter 101 that converts (750V) the output voltage of the power conversion device 40 into a preset DC voltage (380V), and , DC/AC inverter 102 converting the output voltage (380V) generated from the DC/DC converter into a preset AC voltage (220V), and the PV output voltage from the solar cell to a preset DC voltage (380V) A solar cell DC/DC converter 104 converting, a secondary battery DC/DC converter 105 converting the output voltage generated from the secondary battery into a preset DC voltage (380V), and a distributed load 103 A small solar power plant 100 consisting of; It consists of a distributed load power control device 120 connected to the small solar power plant 100 by a communication line.

본 발명의 일실시예에서, 상기 0대형 태양광 발전소(30)의 용량은 30Kw이고, 분산형 부하(103)의 용량은 보통 3Kw 내지 5Kw이다. AC BUS(80)에는 380볼트(V)의 교류전류가 흐른다. In one embodiment of the present invention, the capacity of the zero-large solar power plant 30 is 30Kw, and the capacity of the distributed load 103 is usually 3Kw to 5Kw. An AC current of 380 volts (V) flows through the AC BUS (80).

집중형 부하(50)은 일반적으로 대도시 주택단지와 같은 계통부하로 380V이다. The centralized load 50 is generally 380V as a system load such as a large city housing complex.

AC Bus(41)에 380V 교류전압이 입력되고, AC/DC 전력변환기(42)에서 750V 직류전압으로 변환시켜서 DC BUS(90)에 750V 저압직류배전(LDVC)이 된다. A 380V AC voltage is input to the AC Bus 41, and the AC/DC power converter 42 converts it into 750V DC voltage, and the DC BUS 90 becomes 750V low voltage DC distribution (LDVC).

즉 DC Bus(43)을 통하여 750V 직류전압을 마이크로그리드 1(MG1), 마이크로그리드 2(MG2), 마이크로그리드 3(MG3)에 저압직류배전(LVDC) 선로인 DC BUS(90)망을 통하여 공급한다. That is, 750V DC voltage is supplied to microgrid 1 (MG1), microgrid 2 (MG2), and microgrid 3 (MG3) through the DC BUS (90) network, which is a low voltage DC distribution (LVDC) line. do.

마이크로그리드 시스템2(MG2), 마이크로그리드 시스템3(MG3)의 구성은 MG1과 동일하다. 지역의 크기에 따라서 다수개의 마이크로그리드 시스템(MG)이 설치된다. The configuration of microgrid system 2 (MG2) and microgrid system 3 (MG3) is the same as that of MG1. Depending on the size of the area, a number of microgrid systems (MG) are installed.

마이크로그리드 시스템(MG)은 일반적인 소형주택이나 건물과 같은 분산형 부하(103)와 관련된다. 분산형 부하의 전력제어장치(120)는 이더넷(Eternet) 또는 모드버스(MODBUS)와 같은 통신선으로 마이크로그리드 시스템(MG)과 부하 프로슈머 제어장치(70)에 연결되어 전력을 제어한다. The microgrid system (MG) is related to a distributed load 103 such as a general small house or building. The power control device 120 for a distributed load controls power by being connected to the microgrid system MG and the load prosumer control device 70 through a communication line such as Ethernet or MODBUS.

도 4에 도시된 분산형 부하의 전력제어장치(120)는 다수개의 마이크로그리드 시스템(MG)과, 집중형 부하의 전력제어장치(60)와 부하 프로슈머 제어장치(70)가 이더넷(Ethernet/ MODBUS) 통신선으로 연결되는 네트워크 시스템이다.The distributed load power control device 120 shown in FIG. 4 includes a plurality of microgrid systems (MG), the centralized load power control device 60, and the load prosumer control device 70. ) It is a network system connected by a communication line.

여기서 집중형 부하의 전력제어장치(60)는 대형 태양광 발전소(30)의 전력을 제어하고, 부하 프로슈머 제어장치(70)는 마이크로그리드 시스템의 전력을 제어한다. Here, the centralized load power control device 60 controls power of the large solar power plant 30, and the load prosumer control device 70 controls power of the microgrid system.

본 발명의 일시예로 부하 프로슈머 제어장치(70)는 분산형 부하의 전력제어장치(120)을 통하여 마이크로그리드 시스템 1(MG1)에 연결되어 구성되고, As an example of the present invention, the load prosumer control device 70 is configured by being connected to the microgrid system 1 (MG1) through the power control device 120 of a distributed load,

마이크로그리드 시스템 1은 750V 직류전압을 380V 직류전압으로 변경시키는 양방향 DC/DC 컨버터(101)와, 2차 전지 DC/DC 컨버터(105)와, 태양전지에서 생산되는 출력전압을 380V 직류 전압으로 변환시키는 PV DC/DC 컨버터(104)와 380V 직류 전압으로 220V 교류전압으로 변경시키는 단상 인버터(102)로 구성된다. The microgrid system 1 converts a bidirectional DC/DC converter 101 that converts 750V DC voltage to 380V DC voltage, a secondary battery DC/DC converter 105, and converts the output voltage produced by a solar cell into a 380V DC voltage. It consists of a PV DC/DC converter 104 and a single-phase inverter 102 that converts 380V DC voltage to 220V AC voltage.

마이크로그리드 시스템 2(MG2)와 마이크로그리드 시스템 3(MG3)은 마이크로그리드 시스템 1(MG1)과 동일하게 구성된다. Microgrid system 2 (MG2) and microgrid system 3 (MG3) are configured identically to microgrid system 1 (MG1).

본 발명의 일시예에 따른 분산형 부하의 전력제어장치(120)는 에너지 제어 정보 수신을 위해서 이더넷(Ethernet) 기반의 통신선으로 연결된다.The power control device 120 for a distributed load according to an exemplary embodiment of the present invention is connected through an Ethernet-based communication line to receive energy control information.

분산형 부하의 전력제어장치(120)는 분산형 마이크로그리드에서 다음 4가지 모드의 전력제어 모드를 구현할 수 있다. The power control device 120 of a distributed load may implement the following four power control modes in a distributed microgrid.

(1) Mode 1(부하모드): DC BUS으로부터 전력을 수전하는 모드(2차 전지 충전 및 부하 작동으로 DC BUS으로부터 전력을 수전하는 모드) (1) Mode 1 (load mode): mode to receive power from DC BUS (mode to receive power from DC BUS by charging the secondary battery and operating the load)

(2) Mode 2(독립모드): DC BUS과 분리되어 2차 전지 및 태양광으로부터 부하를 유지하는 모드(DC BUS과 독립되어 전력 수금이 없는 모드)(2) Mode 2 (independent mode): A mode that is separated from the DC BUS and maintains the load from the secondary battery and sunlight (a mode that is independent from the DC BUS and does not collect power)

(3) Mode 3(발전모드): EMS에서 요구하는 발전량에 대응하는 모드(2차 전지, 태양광의 발전량이 부하량보다 많은 경우 발전하는 모드)(3) Mode 3 (Generation Mode): Mode corresponding to the amount of power generated by EMS (a mode that generates power when the amount of power generated by secondary batteries and solar power is greater than the load)

(4) Mode 4(비상발전모드): 비상시 수용가 부하를 고려하지 않고 DC BUS 보호를 위해서 발전하는 모드 등이다. (4) Mode 4 (emergency power generation mode): This is a mode that generates power for DC BUS protection without considering the customer load in an emergency.

분산형 부하의 전력제어장치(120)은 분산형 부하를 대상으로 발전모드를 통해서 계통에 대한 안정성을 확대하는 것이 주목적이다. 따라서 분산형 부하 내 마이크로그리드(MG) 전력제어가 가능하고, 부하 프로슈머 제어장치(70)에서 지시하는 지령에 따라서 에너지 프르슈머를 운용할 수 있다. The main purpose of the distributed load power control device 120 is to increase the stability of the system through the power generation mode targeting the distributed load. Accordingly, it is possible to control the power of the microgrid (MG) in a distributed load, and to operate the energy puller according to a command instructed by the load prosumer control device 70.

도 5는 분산형 부하간 에너지 프로슈머(energy prosumer)를 나타낸다. 5 shows an energy prosumer between distributed loads.

도 5는 도시된 바와 같이, 에너지 거래 시스템(에너지프로슈머, energy prosumer)은 신재생에너지 발전단지 구성 시 초과에너지(잉여전력) 및 부족에너지(부족전력) 발생에 대한 문제를 해결하기 위해 초과에너지가 발생한 발전시스템에서 부족에너지가 발생한 시스템으로 전력 거래를 할 수 있은 시스템이다. As shown in FIG. 5, the energy transaction system (energy prosumer) has excess energy in order to solve the problem of generation of excess energy (surplus power) and insufficient energy (lack of power) when constructing a new and renewable energy power generation complex. It is a system capable of trading electricity from the generated power generation system to the system where insufficient energy is generated.

피크부하 발생 또는 신재생 에너지 발전량 부족으로 인한 전력 부족으로 전력을 구매한다. 잉여전력이 발생한 곳에서 전력 판매를 통한 수익이 발생한다. Electricity is purchased due to lack of electricity due to peak load generation or lack of renewable energy generation. Where surplus power is generated, profits are generated from power sales.

프로슈머 에이전트(prosumer agent)는 거래대상 전력중계를 통해서 차익금을 수수료 이익을 얻는다. 각각의 분산형 부하는 잉여전력을 판매하는 프로슈머가 될 수 있고, 부족한 전력을 구매하는 소비자가 될 수도 있다. The prosumer agent earns a commission profit from the arbitrage through the power relay for the transaction. Each distributed load can be either a prosumer selling surplus power or a consumer buying scarce power.

예를 들어, 분산형 부하 1은 프로슈머이고, 분산형 부하 2는 소비자가 되고, 반대로 분산형 부하 2는 소비자가 되고, 분산형 부하 1은 프로슈머가 된다. For example, distributed load 1 becomes a prosumer, distributed load 2 becomes a consumer, vice versa, distributed load 2 becomes a consumer, and distributed load 1 becomes a prosumer.

신재생에너지를 이용한 하이브리드 형태의 마이크로그리드 시스템(MG)은 태양의 일사량이나 부하의 사용량에 따라 마이크로그리드 내에 잉여전력 및 부족전력이 발생한다. 마이크로그리드 시스템(MG)은 내에 잉여전력이 발생한 경우에는 특별한 부하요소가 없는 한 버려지는 에너지로 간주되어 시스템의 이용률을 저하시킬 수 있다.In the hybrid microgrid system (MG) using renewable energy, surplus and underpower are generated in the microgrid depending on the amount of solar irradiation or the amount of load used. When excess power is generated within the microgrid system (MG), it is regarded as wasted energy unless there is a special load factor, and the utilization rate of the system may be reduced.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 에너지 프로슈머를 통해 남는 전기에너지를 판매함으로서 전기 생산자의 이득과 계통보다 싼 전기를 구매함으로서 소비자의 이득을 취함으로서 전체 시스템의 이용률을 개선할 수 있다.In order to solve this problem, it is possible to improve the utilization rate of the entire system by selling the remaining electric energy through the energy prosumer and taking the benefit of the electricity producer and the consumer by purchasing electricity cheaper than the system.

즉, 마이크로그리드 1(MG1)에서 발전한 잉여전력을 마이그로그리드 2(MG2)에 판매할 수 있다. 그 반대로 마이그로그리드 2(MG2)에서 생산한 잉여전력을 마이크로그리드 1(MG1)에 판매할 수 있다. That is, the surplus power generated by microgrid 1 (MG1) can be sold to microgrid 2 (MG2). Conversely, surplus power produced by Migrogrid 2 (MG2) can be sold to Microgrid 1 (MG1).

에너지 프로슈머 시스템 구성 중 가장 핵심이 되는 시스템은 생산된 전력을 부하에 전달하는 PCS(Power Conversion System)이다. PCS의 신뢰성은 전체 시스템의 신뢰성 확보에 영향을 미친다. PCS는 전력변환장치(40), 컨버터 및 인버터를 말한다. The most important system among energy prosumer system configurations is the PCS (Power Conversion System), which delivers the generated power to the load. The reliability of PCS affects securing the reliability of the entire system. PCS refers to the power conversion device 40, a converter and an inverter.

본 발명은 다수의 마이크로그리드 시스템(MG)에 저압직류배전(LVDC) 망을 연계하여 전력 손실을 저감시키는 것이 기술적 특징이다. The present invention is a technical feature of reducing power loss by linking a low voltage direct current distribution (LVDC) network to a plurality of microgrid systems (MG).

도 6은 본 발명에 의한 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템 도면이다. 6 is a diagram of a microgrid system in consideration of a load environment according to the present invention.

본 발명은 장거리 에너지 전송을 위한 저압직류배전(LVDC)을 적용하고, 분산형 부하의 전력제어장치(120) 네트워크는 이더넷(Ethernet/ MODBUS) 통신선에 의하여 다수개의 마이크로그리드 시스템(MG)과 집중형 부하의 전력제어장치(60)와 부하 프로슈머 제어장치(70)에 연결된다. The present invention applies low-voltage direct current distribution (LVDC) for long-distance energy transmission, and the network of the power control device 120 of a distributed load is configured with a plurality of microgrid systems (MG) by means of an Ethernet (Ethernet/ MODBUS) communication line. It is connected to the load power control device 60 and the load prosumer control device 70.

마이크로그리드 시스템(MG)은 소형 주택이나 아파트와 분산형 부하에 연결된다. 마이크로그리드 1(MG1), 마이그로그리드 2(MG2)와 마이그로그리드 3(MG3)의 구성은 동일하다. The microgrid system (MG) connects to small houses or apartments and distributed loads. The composition of microgrid 1 (MG1), microgrid 2 (MG2) and microgrid 3 (MG3) is the same.

본 발명에 의하면, 신재생에너지 발전원(태양광발전)의 출력을 제어하여 수용가에 안정적이고 깨끗한 전력을 공급하고 발전원을 포함한 실시간 계통 최적제어를 통해 전체 시스템의 효율 증대할 수 있다. According to the present invention, it is possible to control the output of a renewable energy power generation source (solar photovoltaic power generation) to supply stable and clean power to customers, and to increase the efficiency of the entire system through real-time system optimization including the power generation source.

도 7은 부하환경을 고려한 마이크로그리드 운영방법을 나타낸 흐름도이다. 7 is a flowchart showing a method of operating a microgrid in consideration of a load environment.

도 7에 도시된 마이크로그리드 운영방법은, 분산형 부하의 배터리(2차 전지) 잔량(SOC) 및 분산형 재생 에너지 발전량을 모니터링하는 단계; 분산형 부하 및 부하 요구량 점검 단계; 에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The microgrid operation method shown in FIG. 7 includes the steps of monitoring a battery (secondary battery) residual amount (SOC) and a distributed renewable energy generation amount of a distributed load; Distributed load and load demand checking step; Analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting a command value for power control; It characterized in that it comprises a power control step in the distributed load power control system (ADR).

그러나 상기 에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계에서 마이크로그리드 잉여전력이 없다고 판단되는 경우에는 However, when it is determined that there is no microgrid surplus power in the step of analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting the command value for power control,

AC BUS(80) 라인의 발전량 및 부하사용량, 충전·방전을 모니터링하는 단계;Monitoring the power generation amount, load usage, and charging/discharging of the AC BUS 80 line;

집중형 부하(50) 및 부하 요구량 점검 단계; AC/DC Bus용 전력변환장치(40) 전력제어단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계로 마이크로그리드를 운영한다. Centralized load 50 and load demand check step; AC/DC Bus power conversion device 40 power control step; A microgrid is operated as the power control stage in the distributed load power control system (ADR).

본 발명에 의하면, 상용 전력망이 없는 도서나 원격지에 전력을 최적으로 안정하게 공급할 수 있는 독립형 마이크로그리드는 기존의 디젤발전기로만 전력을 공급하는 대신 신재생에너지를 포함한 분산전원으로 전력을 공급할 수 있다. According to the present invention, a stand-alone microgrid capable of optimally and stably supplying power to an island or remote place without a commercial power grid can supply power through a distributed power source including renewable energy instead of supplying power only to a conventional diesel generator.

수용가(전력 소비자)는 전기요금이 낮은 시간대에 에너지저장시스템을 충전하고 전기요금이 높은 시간대에 에너지저장시스템 방전을 통해 필요한 전력을 사용하는 방식으로 수용가의 에너지비용을 절감할 수 있게 된다. Customers (power consumers) can reduce the energy cost of customers by charging the energy storage system during times of low electricity rates and discharging the energy storage system during periods when electricity rates are high.

특히 본 발명의 일 실시예에서는 순시적인 피크부하가 높은 경우 마이크로그리드 시스템의 설치비용이 증가하여 비경제적인 투자가 이루어 질 수 있어 마이크로그리드MG 간의 피크부하를 대응할 수 있는 에너지 프로슈머 기술을 제시한다. In particular, an embodiment of the present invention proposes an energy prosumer technology capable of coping with the peak load between microgrids MG, since the installation cost of the microgrid system increases when the instantaneous peak load is high, and thus uneconomical investment can be made.

이상과 같이, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 의해 본 발명의 기술사상 범위 내에서 청구범위를 수정 및 변형할 수 있다.As described above, the present invention is not limited thereto, and the claims can be modified and modified within the scope of the technical idea of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

30: 대형 태양광발전소
40: 전력변환장치
50: 집중형 부하
60: 집중형 부하의 전력제어장치(PMS)
70: 부하 프로슈머 제어장치(P-EMS)
80: 교류 버스(AC BUS)
90: 직류 버스(DC BUS)
100: 소형 태양광발전소
101: DC/DC 컨버터
102: DC/AC 인버터
103: 분산형 부하
120: 분산형 부하의 전력제어장치(ADR)
MG1 : 마이크로그리드 시스템 1
MG2 : 마이크로그리드 시스템 2
MG3 : 마이크로그리드 시스템 3
30: Large solar power plant
40: power converter
50: centralized load
60: Centralized load power control device (PMS)
70: load prosumer control device (P-EMS)
80: AC bus
90: DC BUS
100: small solar power plant
101: DC/DC converter
102: DC/AC inverter
103: distributed load
120: Distributed load power control device (ADR)
MG1: Microgrid system 1
MG2: Microgrid system 2
MG3: Microgrid system 3

Claims (6)

적어도 하나 이상의 분산전원과, 상기 분산전원의 전력을 직류로 변환하는 전력변환장치와, 상기 전력변환장치에 연결된 DC 전력부하를 포함하고;
태양전지와, 2차 전지와, 태양전지로부터의 PV 출력전압을 기설정된 교류전압으로 변환시키는 PV DC/AC 인버터(31)와, 2차 전지로부터의 출력전압을 기설정된 교류전압으로 변환시키는 Battery DC/AC 인버터(32)로 구성되는 대형 태양광 발전소(30)와;
상기 PV DC/AC 인버터(31)의 출력단과 Battery DC/AC 인버터(32)의 출력단이 공통으로 연결되는 AC Bus(41)와, 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 AC/DC 전력변환기(42)와, 마이크로그리드에 직류전압을 공급하는 DC Bus(43)로 구성되는 전력변환장치(40)와; 상기 AC Bus(41)에 교류전압이 입력되고, 교류전압을 AC/DC 전력변환기(42)에서 직류전압으로 변환시켜서 DC BUS(90)에 저압직류배전(LDVC)이 되도록 하는 공지의 마이크로그리드 시스템에 있어서,
태양전지와, 2차 전지와, 상기 DC Bus(43)에서 공급된 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 DC/DC 컨버터(101)와, 상기 DC/DC 컨버터(101)로부터 생성된 출력전압을 기설정된 교류전압으로 변환시키는 DC/AC 인버터(102)와, 상기 태양전지의 PV 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 태양전지 DC/DC 컨버터(104)와, 상기 2차 전지로부터 생성된 출력전압을 기설정된 직류전압으로 변환시키는 2차 전지 DC/DC 컨버터(105)와, 분산형 부하(103)를 포함하는 소형 태양광발전소(100)와; 상기 소형 태양광발전소(100)와 통신선으로 연결되는 분산형 부하 전력제어장치(120)를 포함하는 마이크로그리드 시스템을 구성하되;
상기 DC Bus(43)에서 DC BUS(90)로 공급된 직류전압이 마이크로그리드 1(MG1), 마이크로그리드 2(MG2), 마이크로그리드 3(MG3)에 배전되도록 하고;
상기 분산형 부하의 전력제어장치(120)는 분산형 마이크로그리드에서 DC BUS(90)로부터 전력을 수전하는 부하모드와, DC BUS(90)와 분리되어 2차 전지 및 태양광으로부터 부하를 유지한 독립모드와, EMS에서 요구하는 발전량에 대응하는 발전모드와, 비상시 수용가 부하를 고려하지 않고 DC BUS(90) 보호를 위해서 발전하는 비상발전모드 등 4가지 모드로 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 부하환경을 고려한 마이크로그리드 시스템.
At least one distributed power source; a power conversion device that converts power of the distributed power source into direct current; and a DC power load connected to the power conversion device;
A solar cell, a secondary battery, a PV DC/AC inverter 31 that converts the PV output voltage from the solar cell into a preset AC voltage, and a battery that converts the output voltage from the secondary battery into a preset AC voltage. A large solar power plant 30 composed of a DC/AC inverter 32;
An AC bus 41 to which the output terminal of the PV DC/AC inverter 31 and the output terminal of the Battery DC/AC inverter 32 are commonly connected, and an AC/DC power converter 42 that converts AC voltage to DC voltage And, a power conversion device 40 composed of a DC bus 43 for supplying a DC voltage to the microgrid; A well-known microgrid system in which an AC voltage is input to the AC bus 41 and converts the AC voltage to a DC voltage in the AC/DC power converter 42 so that the DC BUS 90 becomes a low voltage DC distribution (LDVC). In,
A solar cell, a secondary battery, a DC/DC converter 101 converting the output voltage supplied from the DC bus 43 into a preset DC voltage, and an output voltage generated from the DC/DC converter 101 A DC/AC inverter 102 that converts the PV into a preset AC voltage, a solar cell DC/DC converter 104 that converts the PV output voltage of the solar cell into a preset DC voltage, and the secondary battery. A small solar power plant 100 including a secondary battery DC/DC converter 105 for converting the output voltage to a preset DC voltage and a distributed load 103; And a microgrid system including a distributed load power control device 120 connected to the small solar power plant 100 by a communication line;
The DC voltage supplied from the DC Bus 43 to the DC BUS 90 is distributed to the microgrid 1 (MG1), the microgrid 2 (MG2), and the microgrid 3 (MG3);
The distributed load power control device 120 has a load mode for receiving power from the DC BUS 90 in the distributed microgrid, and is separated from the DC BUS 90 to maintain the load from the secondary battery and sunlight. A load characterized by controlling power in four modes, such as an independent mode, a power generation mode corresponding to the power generation required by EMS, and an emergency power generation mode that generates power to protect the DC BUS 90 without considering the customer load in case of an emergency. Microgrid system considering the environment.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 분산형 부하의 배터리 잔량 및 분산형 재생 에너지 발전량을 모니터링하는 단계; 분산형 부하 및 부하 요구량 점검 단계;
에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계를 포함하는 공지의 마이크로그리드를 운영방법에 있어서,
상기 에너지 프로슈머를 위한 잉여전력 분석하고 전력제어를 위한 지령치 전달 단계에서 마이크로그리드 잉여전력이 없다고 판단되는 경우에는
AC BUS(80) 라인의 발전량 및 부하사용량, 충전·방전을 모니터링하는 단계;
집중형 부하(50) 및 부하 요구량 점검 단계; AC/DC Bus용 전력변환장치(40) 전력제어단계; 분산형 부하의 전력제어시스템(ADR)에서 전력제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하환경을 고려한 마이크로그리드 운영방법.
Monitoring the remaining amount of the battery and the amount of distributed renewable energy generation of the distributed load; Distributed load and load demand checking step;
Analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting a command value for power control; In a method for operating a known microgrid including a power control step in a distributed load power control system (ADR),
When it is determined that there is no microgrid surplus power in the step of analyzing the surplus power for the energy prosumer and transmitting the command value for power control,
Monitoring the power generation amount, load usage, and charging/discharging of the AC BUS 80 line;
Centralized load 50 and load demand check step; AC/DC Bus power conversion device 40 power control step; A method of operating a microgrid in consideration of a load environment, comprising a power control step in a distributed load power control system (ADR).
KR1020180169269A 2018-12-26 2018-12-26 Microgrid system considering load environment and the Methods of operation KR102194001B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180169269A KR102194001B1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Microgrid system considering load environment and the Methods of operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180169269A KR102194001B1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Microgrid system considering load environment and the Methods of operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200079755A KR20200079755A (en) 2020-07-06
KR102194001B1 true KR102194001B1 (en) 2021-01-06

Family

ID=71571494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180169269A KR102194001B1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Microgrid system considering load environment and the Methods of operation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102194001B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436415B1 (en) * 2022-02-10 2022-08-25 (주)엔지피 Grid-connected solar power generation control system
KR102532168B1 (en) * 2022-08-24 2023-05-15 주식회사 그리다에너지 Ac power distribution system between distributed load nodes in microgrid
KR20230111877A (en) 2022-01-19 2023-07-26 광운대학교 산학협력단 Distributed cooperative load sharing control apparatus for dc microgrids

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111985781B (en) * 2020-07-21 2023-12-19 浙江中新电力工程建设有限公司 Multi-energy complementary micro-grid system based on reverse cooperative regulation and control and method thereof
CN111864805B (en) * 2020-08-26 2021-11-09 合肥工业大学 Energy management method of industrial park micro-grid light storage combined power generation device
CN112909930A (en) * 2021-01-29 2021-06-04 国网河南省电力公司经济技术研究院 Energy storage system optimal configuration method for stabilizing fluctuation of hybrid power distribution network
CN112510673B (en) * 2021-02-05 2021-06-15 中南大学 Multi-bus direct-current micro-grid economic dispatching control method considering bus voltage constraint
KR102353081B1 (en) * 2021-08-09 2022-01-19 가나이엔지 주식회사 DC distribution system design device considering distributed power
CN114094644A (en) * 2021-10-22 2022-02-25 上海电力大学 Light storage, charging and conversion integrated micro-grid system
CN116819355A (en) * 2023-04-28 2023-09-29 广东恒翼能科技股份有限公司 Energy-saving test system for direct-current bus of micro-grid at rear section of battery cell

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133328B1 (en) 2008-12-23 2012-04-05 성균관대학교산학협력단 Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using two converter and one inverter, and control method of the same
KR101277185B1 (en) 2011-12-23 2013-06-24 재단법인 포항산업과학연구원 Dc microgrid system and ac/dc hybrid microgrid system using it
KR101571439B1 (en) * 2014-04-28 2015-11-24 주식회사 넥스트스퀘어 System and method for transaction solar energy for home
KR101602916B1 (en) * 2014-05-26 2016-03-14 재단법인대구경북과학기술원 Apparatus for managing smart microgrid and method thereof
KR20180127771A (en) * 2017-05-22 2018-11-30 주식회사 럭스코 Military microgrid system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230111877A (en) 2022-01-19 2023-07-26 광운대학교 산학협력단 Distributed cooperative load sharing control apparatus for dc microgrids
KR102436415B1 (en) * 2022-02-10 2022-08-25 (주)엔지피 Grid-connected solar power generation control system
KR102532168B1 (en) * 2022-08-24 2023-05-15 주식회사 그리다에너지 Ac power distribution system between distributed load nodes in microgrid

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200079755A (en) 2020-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102194001B1 (en) Microgrid system considering load environment and the Methods of operation
US11757304B2 (en) Versatile site energy router
Sechilariu et al. Building-integrated microgrid: Advanced local energy management for forthcoming smart power grid communication
CN103650285B (en) System and method for integrating and managing demand/response between alternative energy sources, grid power, and loads
Hu et al. Agent-based coordinated operation strategy for active distribution network with distributed energy resources
KR101602916B1 (en) Apparatus for managing smart microgrid and method thereof
Khan et al. Energy management system for PV-Battery microgrid based on model predictive control
CN102361328A (en) Wind and light complement distributed micro-grid system for comprehensively utilizing commercial power
KR102536669B1 (en) V2x-ess associated system and method for considering charge and discharge priority of building and grid
CN104022527B (en) Direct current micro-grid system
Kumar et al. A comprehensive review of DC microgrid in market segments and control technique
KR102234560B1 (en) The Connection System of Distributing type Load and Gathering type Load using Low Voltage Direct Circuit and The Operating Method thereof
CN109376970B (en) Dynamic real-time electricity price mechanism forming method and system suitable for energy Internet
Gholinejad et al. An energy management system structure for Neighborhood Networks
Menniti et al. A real-life application of an efficient energy management method for a local energy system in presence of energy storage systems
AU2021105891A4 (en) Energy Provision System and Method
Hafiz et al. Solar generation, storage, and electric vehicles in power grids: challenges and solutions with coordinated control at the residential level
Shavolkin et al. Increasing the efficiency of hybrid photoelectric system equipped with a storage battery to meet the needs of local object with generation of electricity into grid.
KR102464533B1 (en) Discrete Current Micro-grid System for distribution of load and operating method thereof
Protogeropoulos et al. Research issues on stand-alone pv/hybrid systems: state-of-art and future technology perspectives for the integration of μgrid topologies on local island grids
Mishan et al. Co-optimization of operational unit commitment and reserve power scheduling for modern grid
Prasath et al. A Step Forward to a Smart Grid by Implanting Smart Monitoring System
Saxena et al. Environmental and Social Aspects of Microgrid Deployment-A Review
JP2020184851A (en) Dc power network and control system of dc power network
Guo et al. Coordinated dispatching of flexible AC/DC distribution areas considering uncertainty of source and load

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right