KR102226727B1 - 전력계통의 안정성을 향상시키기 위한 에너지제어장치 및 에너지제어방법 - Google Patents

전력계통의 안정성을 향상시키기 위한 에너지제어장치 및 에너지제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력계통의 안정성을 향상시키기 위한 에너지제어장치 및 에너지제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은, 상위계통, 상기 상위계통에 고압측이 연결된 변압기, 상기 변압기의 저압측에 연결된 배전계통, 상기 배전계통에 연결된 신재생전원과 부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어장치에 있어서, 상기 상위계통과 상기 배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 전력회로; 및 상기 전력회로가 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하거나 또는 상기 전력회로가 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 컨버터제어기;를 포함할 수 있다.

Description

전력계통의 안정성을 향상시키기 위한 에너지제어장치 및 에너지제어방법{ENERGY CONTROL DEVICE AND ENERGY CONTROL METHOD FOR IMPROVING STABILITY OF POWER SYSTEM}
본 발명은 전력계통의 안정성을 향상시키기 위한 에너지제어장치 및 에너지제어방법에 관한 것이다.
기존의 전력계통은, 도 1에 예시된 바와 같이, 모계통(10), 상위계통(20) 및 배전계통(40)을 포함할 수 있다. 배전계통(40)은 변압기(30)를 통해 상위계통(20)에 연결될 수 있다. 배전계통(40)은 주택, 건물 또는 공장 등의 부하(60)가 필요로 하는 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배전계통(40)에는 신재생전원(50)이 연결될 수 있다. 통상, 상위계통(20)에는 22.9kV 또는 6600V가 사용되고 배전계통에는 330V 또는 220V가 사용된다.
기후 변화를 막기 위한 노력의 일환으로 신재생에너지원을 총전력의 20% 이상으로 확대하려는 시도에 따라, 태양광, 풍력, 연료전지 등 신재생에너지원을 포함하는 다양한 신재생전원(50)이 배전계통(40)에 연결되고 있다. 신재생전원(50)은 상대적으로 소규모인 신재생에너지원이 분산되어 배치된다는 점에서 분산전원이라고 언급되기도 한다.
신재생전원(50)이 설치되는 빈도와 비중이 증가함에 따라 전력흐름의 변동성이 심하게 되어 배전계통(40)에서 전압 변동의 폭이 커지는 현상이 나타나고 있다. 또한, 모계통(10)에서 받는 전력과 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 전력의 합이 변압기(30)의 용량을 초과할 가능성이 생기고 있다. 이 경우 변압기(30)의 정상적인 동작에 문제가 생길 수 있다. 또한, 신재생전원(50)이 공급하는 전력이 부하(60)가 소비하는 전력을 초과하는 경우, 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)과 모계통(10)으로 전력이 역전송될 수 있다. 모계통(10)의 전력은 중앙발전기를 통해 공급되므로 배전계통(40)의 변동성에 대응하기에는 응답성이 늦을 뿐만 아니라, 경제운전을 고려하면 중앙발전기가 배전계통(40)의 변동성에 대응하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 배전계통(40)의 변동성은 배전단에서 해결하는 것이 바람직하다.
배전계통(40)의 변동성에 대응하기 위한 한 방법으로, 신재생전원(50)들을 통합적으로 제어하여 배전계통(40)의 안정성을 높이는 방법을 고려할 수 있다. 신재생전원(50)들을 통합적으로 제어하는 방법의 경우, 결국 신재생전원(50)의 발전량을 줄이게 되어 이미 설치된 신재생전원(50)을 효과적으로 활용하지 못하는 문제가 있을뿐만 아니라, 복수의 사업자에 의해 운영되는 신재생전원(50)들의 발전량을 일방적으로 줄이도록 지시하는 것은 복수 사업자들의 사업성 및 형평성에 문제가 생길 수 있어 현실화되기 어려운 점이 있다.
따라서 중앙발전기의 발전량 또는 신재생전원(50)의 발전량을 제어하지 않으면서도 배전계통(40)의 안정성을 높이는 방법이 필요하다.
본 발명은, 실시예에 따라, 배전계통에 연결되는 신재생전원이 증가함에 따라 발생될 수 있는 전력계통의 불안정성을 줄이고자 한다. 특히, 신재생전원을 별도로 제어하지 않으면서도 계통의 상황에 맞춰 전력흐름을 제어함으로써 전력계통의 안정성을 높이고자 한다.
본 발명은, 실시예에 따라, 변압기를 통해 흐르는 전력이 변압기의 용량을 초과하여 변압기의 동작에 문제가 생기는 것을 방지하고자 한다.
본 발명은, 실시예에 따라, 여러 배전계통이 연결되는 모계통에서의 전력 공급 및 소비의 균형을 맞추고자 한다.
본 발명은, 실시예에 따라, 배전계통의 전력 안정성을 높여 배전계통이 기저부하와 유사하게 동작하도록 함으로써 전력계통 전체의 운영 비용을 줄이고자 한다.
본 발명은, 실시예에 따라, 기존 배전설비의 증설없이도 기존 배전설비의 용량 이상으로 신재생전원을 설치하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 상위계통, 상기 상위계통에 고압측이 연결된 변압기, 상기 변압기의 저압측에 연결된 배전계통, 상기 배전계통에 연결된 신재생전원과 부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어장치에 있어서, 상기 상위계통과 상기 배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 전력회로; 및 상기 전력회로가 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하거나 또는 상기 전력회로가 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 컨버터제어기;를 포함하는 에너지제어장치이다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 전력회로는, 상기 상위계통에 연결되어 상기 상위계통의 교류전압(제1교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1컨버터; 상기 배전계통에 연결되어 상기 배전계통의 교류전압(제2교류전압)과 상기 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2컨버터; 및 상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 사이에 배치되어 상기 직류전압의 에너지를 저장하는 커패시터;를 포함할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 중의 적어도 어느 하나에는 3상 2-레벨 풀-브릿지 회로가 사용될 수 있다.
상기 에너지제어장치는 상기 전력회로의 제어에 필요한 정보를 외부와 통신하기 위한 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 전력회로의 제어에 필요한 정보는, 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량 및 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 전력회로의 일단은 상기 변압기의 고압측에 연결되고, 상기 전력회로의 타단은 상기 변압기의 저압측에 연결되며, 상기 컨버터제어기는, 상기 변압기를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 상기 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 상기 변압기전력량을 줄이는 방향으로 상기 전력회로의 전력흐름을 조절할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 컨버터제어기는, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량에서 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량을 차감한 값이 상기 변압기의 최대용량보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량과 제1마진의 합보다 큰 경우, 상기 컨버터제어기는 상기 전력회로가 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에서 제2마진을 감한 값보다 작은 경우, 상기 컨버터제어기는 상기 전력회로가 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 모계통, 상기 모계통에 연결된 제1상위계통 및 제2상위계통, 상기 제1상위계통에 고압측이 연결된 제1변압기, 상기 제1변압기의 저압측에 연결된 제1배전계통, 상기 제1배전계통에 연결된 제1신재생전원과 제1부하, 상기 제2상위계통에 고압측이 연결된 제2변압기, 상기 제2변압기의 저압측에 연결된 제2배전계통 및 상기 제2배전계통에 연결된 제2신재생전원과 제2부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어시스템에 있어서, 상기 에너지제어시스템은, 상기 제1상위계통과 상기 제1배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1에너지제어장치; 상기 제2상위계통과 상기 제2배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2에너지제어장치; 및 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치가 전달하는 전력을 제어하는 중앙제어기;를 포함하는 에너지제어시스템이다.
상기 에너지제어시스템에 있어서, 상기 중앙제어기는, 모계통전력량, 상기 복수의 상위계통의 상위계통유입전력량 및 상기 복수의 에너지제어장치의 각각이 생성한 에너지제어장치전력량에 대한 정보를 수집하고, 상기 수집된 모계통전력량, 상위계통유입전력량 및 에너지제어장치전력량에 대한 정보에 기초하여 상기 모계통의 전압변동을 줄이기 위한 상기 에너지제어장치전력량의 수정값을 생성하며, 상기 에너지제어장치전력량의 수정값을 복수의 에너지제어장치의 각각으로 전송할 수 있다.
상기 에너지제어시스템에 있어서, 상기 중앙제어기는 하기 수식의 목적함수를 이용하여 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치에 대한 에너지제어장치전력량 수정값을 산출하고, 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치를 제어할 수 있다.
Figure 112018130974029-pat00001
여기서, Pg(k-1)는 이전 시점에서의 모계통전력량이고, Pin_i(k)는 현시점에서의 i번째 상위계통의 상위계통유입전력량이며, Pc_i'(k)는 현시점에서의 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이다.
상기 에너지제어시스템에 있어서, 상기 중앙제어기는 상기 목적함수의 최적화 과정에서 하기 수식의 제한조건을 반영할 수 있다.
Figure 112018130974029-pat00002
여기서, Pc_i'는 상기 중앙제어기가 생성하는 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이고, Pc_i는 i번째 에너지제어장치가 생성한 에너지제어장치전력량이다.
상기 에너지제어시스템에 있어서, 상기 제1에너지제어장치 및 상기 제2에너지제어장치 중의 어느 하나가 상기 중앙제어기의 기능을 수행할 수 있다.
상기 에너지제어시스템에 있어서, 상기 중앙제어기는 상기 제1에너지제어장치 및 상기 제2에너지제어장치와는 별개로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 모계통, 상기 모계통에 연결된 제1상위계통 및 제2상위계통, 상기 제1상위계통에 고압측이 연결된 제1변압기, 상기 제1변압기의 저압측에 연결된 제1배전계통, 상기 제1배전계통에 연결된 제1신재생전원과 제1부하, 상기 제2상위계통에 고압측이 연결된 제2변압기, 상기 제2변압기의 저압측에 연결된 제2배전계통 및 상기 제2배전계통에 연결된 제2신재생전원과 제2부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어장치에 있어서, 상기 제1배전계통과 상기 제2배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 전력회로; 및 상기 전력회로가 상기 제1배전계통으로부터 상기 제2배전계통으로 전력을 전달하거나 또는 상기 전력회로가 상기 제2배전계통으로부터 상기 제1배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 컨버터제어기;를 포함하는 에너지제어장치이다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 전력회로는, 상기 제1배전계통에 연결되어 상기 제1배전계통의 교류전압과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1컨버터; 상기 제2배전계통에 연결되어 상기 제2배전계통의 교류전압과 상기 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2컨버터; 및 상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 사이에 배치되어 상기 직류전압의 에너지를 저장하는 커패시터;를 포함할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 컨버터제어기는, 상기 제1신재생전원이 상기 제1배전계통으로 공급하는 제1신재생전원전력량이 상기 제1부하가 상기 제1배전계통에서 공급받는 제1부하전력량보다 크고, 상기 제2신재생전원이 상기 제2배전계통으로 공급하는 제2신재생전원전력량이 상기 제2부하가 상기 제2배전계통에서 공급받는 제2부하전력량보다 작은 경우, 상기 전력회로가 상기 제1배전계통으로부터 상기 제2배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어할 수 있다.
상기 에너지제어장치에 있어서, 상기 컨버터제어기는, 상기 제1신재생전원이 상기 제1배전계통으로 공급하는 제1신재생전원전력량이 상기 제1부하가 상기 제1배전계통에서 공급받는 제1부하전력량보다 작고, 상기 제2신재생전원이 상기 제2배전계통으로 공급하는 제2신재생전원전력량이 상기 제2부하가 상기 제2배전계통에서 공급받는 제2부하전력량보다 큰 경우, 상기 전력회로가 상기 제2배전계통으로부터 상기 제1배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 상위계통, 상기 상위계통에 고압측이 연결된 변압기, 상기 변압기의 저압측에 연결된 배전계통, 상기 배전계통에 연결된 신재생전원과 부하 및 상기 상위계통과 상기 배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 에너지제어장치를 포함하는 전력계통에서 상기 에너지제어장치에 의해 수행되는 에너지제어방법에 있어서, 상기 변압기를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 상기 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 상기 변압기전력량의 일부를 바이패스하는 단계; 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량과 제1마진의 합보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하는 단계; 및 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에서 제2마진을 감한 값보다 작은 경우, 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하는 단계;를 포함하는 에너지제어방법이다.
상기 에너지제어방법은, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량에서 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량을 차감한 값이 상기 변압기의 최대용량보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에너지제어방법에 있어서, 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량 및 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에 대한 정보를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 실시예에 따라, 배전계통에 연결되는 신재생전원이 증가함에 따라 발생될 수 있는 전력계통의 불안정성을 줄일 수 있다. 특히, 실시예에 따라, 신재생전원을 별도로 제어하지 않으면서도 계통의 상황에 맞춰 전력흐름을 제어함으로써 계통의 안정성을 높일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 변압기를 통해 흐르는 전력이 변압기의 용량을 초과하여 변압기의 동작에 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 여러 배전계통을 포함하는 모계통에서의 전력 공급 및 소비의 균형을 맞출 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 배전계통의 전력 안정성을 높여 배전계통이 기저부하와 유사하게 동작하도록 함으로써 전력계통 전체의 운영 비용이 감소할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 기존 배전설비의 증설없이도 기존 배전설비의 용량 이상으로 신재생전원을 설치할 수 있다.
도 1은 일반적인 전력계통을 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 전력계통을 예시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지제어장치를 예시하고 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 에너지제어장치의 전력회로를 예시하고 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 컨버터를 예시하고 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 에너지제어장치의 동작방법을 예시하고 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전력계통으로서, 복수의 에너지제어장치가 사용되는 경우를 예시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 전력계통으로서, 복수의 배전계통 사이에 에너지제어장치가 배치된 경우를 예시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 에너지제어장치의 동작방법을 예시하고 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전력계통을 예시한다. 전력계통은 모계통(10), 상위계통(20), 변압기(30), 배전계통(40), 신재생전원(50), 부하(60) 및 에너지제어장치(100)를 포함할 수 있다.
모계통(10)은 복수의 상위계통(20)에 전력을 공급하는 계통일 수 있다. 상위계통(20)은 모계통(10)으로부터 공급받은 전력을 변압기(30)를 통해 배전계통(40)으로 공급할 수 있다. 상위계통(20)에는 22.9kV 또는 6600V가 사용될 수 있다. 도 2에는 모계통(10)에 하나의 상위계통(20)이 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 모계통(10)에는 복수의 상위계통(20)이 연결될 수 있다.
변압기(30)는 상위계통(20)과 배전계통(40)을 연결할 수 있다. 이를 위해 변압기(30)의 고압측(31)은 상위계통(20)에 연결되고, 변압기(30)의 저압측(32)은 배전계통(40)에 연결될 수 있다. 이와 같이 배전계통(40)에 전력을 공급하는 변압기(30)는 배전변압기라고 언급되기도 한다.
배전계통(40)에는 복수의 신재생전원(50)과 복수의 부하(60)가 연결될 수 있다. 도 2에는 배전계통(40)에 하나의 신재생전원(50)과 하나의 부하(60)가 연결된 것으로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 신재생전원(50)과 부하(60)는 각각 복수의 신재생전원들과 복수의 부하들의 집합으로 이해될 수 있다. 배전계통(40)에는 330V 또는 220V가 사용될 수 있다.
신재생전원(50)은 태양광, 풍력, 연료전지 등 다양한 신재생에너지원을 사용하여 배전계통(40)으로 전력을 공급할 수 있다.
부하(60)는 주택, 건물 또는 공장 등 전력을 소비하는 요소일 수 있다.
에너지제어장치(100)는 상위계통(20)과 배전계통(40) 사이에 연결되어 양방향으로 전력을 전달할 수 있다. 예시적으로, 에너지제어장치(100)는 상위계통(20)으로부터 배전계통(40)으로 전력을 전달하거나, 또는 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)으로 전력을 전달할 수 있다. 예시적으로, 에너지제어장치(100)는 변압기(30)의 고압측(31)과 저압측(32)에 연결되어 변압기(30)로 흐르는 전력을 조절할 수 있다. 이 경우, 에너지제어장치(100)는 변압기(30)에 병렬로 배치된 것으로 이해될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지제어장치(100)를 예시하고 있다. 도 3을 참조하면, 에너지제어장치(100)는 전력회로(110), 컨버터제어기(130) 및 통신모듈(150)을 포함할 수 있다.
전력회로(110)는 상위계통(20)과 배전계통(40) 사이에서 양방향으로 전력을 전달할 수 있다. 예시적으로, 전력회로(110)의 일단은 상위계통(20)에 연결되고, 전력회로(110)의 타단은 배전계통(40)에 연결될 수 있다. 예시적으로, 전력회로(110)의 일단은 변압기(30)의 고압측(31)에 연결되고, 전력회로(110)의 타단은 변압기(30)의 저압측(32)에 연결될 수 있다. 전력회로(110)는 컨버터제어기(130)로부터 전력기준값(Pr) 정보를 수신하고, 전력기준값(Pr)에 따라 자신이 처리하는 전력을 조절할 수 있다.
컨버터제어기(130)는 전력회로(110)가 상위계통(20)으로부터 배전계통(40)으로 전력을 전달하거나 또는 전력회로(110)가 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)으로 전력을 전달하도록 전력회로(110)를 제어할 수 있다. 컨버터제어기(130)는 통신모듈(150)로부터 전력회로(110)의 제어에 필요한 정보(Info)를 수신하고, 이에 기초하여 전력회로(110)가 처리할 전력에 대한 전력기준값(Pr)을 생성하며, 전력기준값(Pr)을 전력회로(110)로 전송할 수 있다.
예시적으로, 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통(20)에서 배전계통(40)으로 유입되는 상위계통유입전력량(Pin)의 합이 부하(60)가 배전계통(40)으로부터 인출하는 부하전력량(PL)과 제1마진의 합보다 큰 경우, 컨버터제어기(130)는 전력회로(110)가 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)으로 전력을 전달하도록 전력회로(110)를 제어할 수 있다.
예시적으로, 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통에서 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량(Pin)의 합이 부하(60)가 배전계통(40)으로부터 인출하는 부하전력량(PL)에서 제2마진을 감한 값보다 작은 경우, 컨버터제어기(130)는 전력회로(110)가 상위계통(20)으로부터 배전계통(40)으로 전력을 전달하도록 전력회로(110)를 제어할 수 있다.
예시적으로, 컨버터제어기(130)는 변압기(30)를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 변압기전력량을 줄이는 방향으로 전력회로(110)의 전력흐름을 조절할 수 있다. 예시적으로, 상위계통(20)으로부터 변압기(30) 고압측(31)으로 유입되는 전력이 과다할 경우, 컨버터제어기(130)는 상위계통(20)으로부터 배전계통(40)으로 전력을 전달할 수 있다. 예시적으로, 배전계통(40)으로부터 변압기(30) 저압측(32)으로 유입되는 전력이 과다할 경우, 컨버터제어기(130)는 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)으로 전력을 전달할 수 있다.
예시적으로, 컨버터제어기(130)는, 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하(60)가 배전계통(40)으로부터 인출하는 부하전력량(PL)을 차감한 값이 변압기(30)의 최대용량보다 큰 경우, 배전계통(40)으로부터 상위계통(20)으로 전력을 전달하도록 전력회로(110)를 제어할 수 있다.
통신모듈(150)은 외부와 통신하며 전력회로(110)의 제어에 필요한 정보를 수집할 수 있다. 전력회로(110)의 제어에 필요한 정보는, 상위계통(20)에서 배전계통(40)으로 유입되는 상위계통유입전력량(Pin), 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 신재생전원전력량(Pdr) 및 부하(60)가 배전계통(40)으로부터 인출하는 부하전력량(PL)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 통신모듈(150)은 컨버터제어기(130)에서 생성한 정보를 외부와 공유하도록 할 수 있다. 컨버터제어기(130)에서 생성한 정보는 전력기준값(Pr)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 에너지제어장치(100)를 좀 더 구체적으로 예시하고 있다. 도 4를 참조하면, 전력회로(도 3의 110)는 제1컨버터(111), 제2컨버터(112) 및 커패시터(113)를 포함할 수 있다.
제1컨버터(111)는 상위계통(20)에 연결되어 상위계통(20)의 교류전압(제1교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달할 수 있다. 제1컨버터(111)는 컨버터제어기(130)로부터 전력기준값(Pr) 정보를 수신하고, 전력기준값(Pr)에 따라 처리하는 전력을 조절할 수 있다.
제2컨버터(112)는 배전계통(40)에 연결되어 배전계통(40)의 교류전압(제2교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달할 수 있다. 제2컨버터(112)는 컨버터제어기(130)로부터 전력기준값(Pr) 정보를 수신하고, 전력기준값(Pr)에 따라 처리하는 전력을 조절할 수 있다.
커패시터(113)는 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112) 사이에 배치되어 직류전압의 에너지를 저장할 수 있다. 예시적으로, 커패시터(113)는 직류전압의 에너지를 일시적으로 저장하기 위한 버퍼로서 기능할 수 있다. 예시적으로, 커패시터(113)에는 축전지가 병렬로 연결되어 에너지저장용량을 증가시킬 수 있다.
도 4에는 직류전압을 매개로 상위계통(20)의 고전압 교류와 배전계통(40)의 저전압 교류 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 회로를 예시하고 있다. 다른 방식으로서, 직류전압을 매개로 하지 않고 상위계통(20)의 고전압 교류와 배전계통(40)의 저전압 교류 사이에서 직접 양방향으로 전력을 전달하는 회로가 사용될 수도 있다.
또한, 도 4에는 컨버터제어기(130)가 전력기준값(Pr)을 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)로 제공하는 것으로 예시되어 있고, 이 경우 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)는 그 내부에서 전력기준값(Pr)에 따라 스위칭소자들의 게이트 신호를 생성할 수 있다. 다른 예시로서, 컨버터제어기(130)는 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)의 스위칭소자들의 게이트 신호를 직접 생성하여 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)로 제공할 수도 있다. 후자의 경우, 컨버터제어기(130)는 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)로 전력기준값(Pr) 정보를 제공할 필요가 없고, 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112) 내부는 더 간단하게 구현될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 컨버터(111 or 112)를 예시하고 있다. 도 5에 예시된 컨버터(111 or 112)는 도 4의 제1컨버터(111) 또는 제2컨버터(112)에 사용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 컨버터(111 or 112)는 3개의 인덕터(La, Lb, Lc), 6개의 스위칭소자(M1 ~ M6) 및 제어로직(111a)을 포함할 수 있다. 도 5의 커패시터(113)는 도 4에 예시된 커패시터(113)와 동일한 것으로 이해될 수 있다.
3개의 인덕터(La, Lb, Lc)는 3상 라인에 각각 직렬로 배치되어 상위계통(20) 또는 배전계통(40)과 3개의 노드(Na, Nb, Nc)를 연결할 수 있다. 예시적으로, 인덕터(La)는 a상과 노드(Na)를 연결하고, 인덕터(Lb)는 b상과 노드(Nb)를 연결하며, 인덕터(Lc)는 c상과 노드(Nc)를 연결할 수 있다. 인덕터(La, Lb, Lc)는 스위칭소자(M1 ~ M6)의 스위칭 동작에 따라 에너지를 충전하거나 방전하면서 컨버터(111 or 112)가 전력을 조절하는데 사용될 수 있다.
6개의 스위칭소자(M1 ~ M6)는 3상의 2-레벨 풀-브릿지(Full-Bridge) 구조로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1스위칭소자(M1)와 제4스위칭소자(M4)는 노드(Na)에서 접점을 형성하고, 제2스위칭소자(M2)와 제5스위칭소자(M5)는 노드(Nb)에서 접점을 형성하며, 제3스위칭소자(M3)와 제6스위칭소자(M6)는 노드(Nc)에서 접점을 형성할 수 있다. 제1스위칭소자(M1), 제2스위칭소자(M2) 및 제3스위칭소자(M3)의 드레인 단자들은 서로 연결되어 커패시터(113)의 일단에 연결될 수 있다. 제4스위칭소자(M4), 제5스위칭소자(M5) 및 제6스위칭소자(M6)의 소스 단자들은 서로 연결되어 커패시터(113)의 타단에 연결될 수 있다.
6개의 스위칭소자(M1 ~ M6)는 각각 제어로직(111a)로부터 제어신호(g1 ~ g6)를 수신하고 제어신호(g1 ~ g6)에 따라 온/오프 동작을 수행함으로써, 양방향으로 전달되는 전력을 조절할 수 있다. 6개의 스위칭소자(M1 ~ M6)에는 IGBT, SCR, MOSFET 등의 전력용 반도체 스위치가 사용될 수 있다.
제어로직(111a)은 컨버터제어기(도 4의 130)으로부터 수신한 전력기준값(Pr)에 따라 컨버터(111 or 112)가 처리하는 전력을 조절하도록 6개의 스위칭소자(M1 ~ M6)의 온/오프를 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨버터제어기(도 4의 130)가 직접 스위칭소자(M1 ~ M6)의 제어신호(g1 ~ g6)를 생성하고 컨버터(111 or 112)로 전송하는 경우, 컨버터(111 or 112) 내의 제어로직(111a)는 생략될 수 있다.
이와 같이 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112) 중의 어느 하나 또는 모두에는 도 5에 예시된 3상의 2-레벨 풀-브릿지 회로가 사용될 수 있으나, 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)에는 그 외에도 교류-직류 변환이 양방향으로 가능한 다양한 회로가 사용될 수 있다. 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112)에는 서로 동일한 회로가 사용되거나 또는 서로 다른 회로가 사용될 수 있다. 제1컨버터(111)와 제2컨버터(112) 중의 어느 하나 또는 모두에는 전압 조절 또는 절연을 위한 변압기가 사용될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 에너지제어장치의 동작방법을 예시하고 있다. 예시적으로, 도 6의 방법은 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 에너지제어장치에 의해 수행될 수 있다.
먼저 S601 단계에서, 에너지제어장치는 상위계통(20)에서 배전계통(40)으로 유입되는 상위계통유입전력량(Pin), 신재생전원(50)에서 배전계통(40)으로 유입되는 신재생전원전력량(Pdr), 부하(60)가 배전계통(40)으로부터 인출하는 부하전력량(PL) 및 변압기 최대용량(Ptm) 정보를 입수할 수 있다. 이 정보들은 다른 장치로부터 수신되거나 또는 실시간으로 측정되거나 또는 연산수단을 통해 예측될 수 있다. 변압기 최대용량(Ptm) 정보는 외부로부터 수신되거나 또는 기설정된 정보로서 저장되어 있을 수 있다.
S603 단계에서, 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하전력량(PL)을 차감한 값(Pdr - PL)과 변압기 최대용량(Ptm)을 비교할 수 있다. 비교 결과, 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하전력량(PL)을 차감한 값(Pdr - PL)이 변압기 최대용량(Ptm)보다 클 경우, 배전계통에서 변압기로 유입되는 전력이 과도하다고 판단하고 S605 단계로 진행할 수 있다. 비교 결과, 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하전력량(PL)을 차감한 값(Pdr - PL)이 변압기 최대용량(Ptm)보다 크지 않을 경우, S607 단계로 진행할 수 있다.
S605 단계에서, 수학식 1을 사용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 계산할 수 있다.
(수학식 1) Pc = Ptm - (Pdr - PL)
S605 단계는 신재생전원에서 배전계통으로 유입되는 전력이 과도하여 변압기에 부담이 될 수 있는 상황에서 신재생전원의 여유 전력(Pdr - PL) 중의 일부를 에너지제어장치를 통해 상위계통으로 전달함으로써 변압기를 신속하게 보호하려는 의도로 이해될 수 있다. 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하전력량(PL)을 차감한 값이 변압기 최대용량(Ptm)보다 큰 상황이므로, 수학식 1을 통해 구해진 에너지제어장치전력량(Pc)는 음수의 값을 가지게 된다. 에너지제어장치전력량(Pc)이 음수인 경우, 에너지제어장치가 배전계통으로부터 상위계통으로 전력을 전달하는 것을 의미한다(도 3의 에너지제어장치전력량(Pc)의 방향 참조).
S607 단계에서, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)과 부하전력량(PL)과 제1마진(e1)의 합(PL + e1)을 비교할 수 있다. 비교 결과, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)이 부하전력량(PL)과 제1마진(e1)의 합(PL + e1)보다 크다면 S609 단계로 진행하고, 그렇지 않다면 S611 단계로 진행할 수 있다.
S609 단계에서, 수학식 2를 사용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 계산할 수 있다.
(수학식 2) Pc = PL - (Pdr + Pin)
S609 단계는 상위계통 및 신재생전원으로부터 배전계통으로 유입되는 전력(Pdr + Pin)이 과도한 상황에서 배전계통의 전력 중의 일부를 에너지제어장치를 통해 상위계통으로 전달함으로써 배전계통의 전력과다 상황을 신속하게 안정화시키기 위한 것이다. 에너지제어장치를 사용하지 않는 경우에도 배전계통의 전력이 과다할 경우 시간이 지나면 변압기를 통해 전력이 상위계통으로 전달되겠지만, 이 경우 배전계통의 전압이 상승할 수 있다. 본 실시예와 같이, 배전계통의 전력이 과다한 상황에서 에너지제어장치를 통해 배전계통으로부터 상위계통으로 전력을 적극적으로 전송할 경우, 배전계통의 전압 상승을 줄이면서 신속하게 배전계통을 안정화시킬 수 있다.
S609 단계는 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)이 부하전력량(PL)과 제1마진(e1)의 합(PL + e1)보다 큰 상황이므로, 수학식 2를 통해 구해진 에너지제어장치전력량(Pc)는 음수의 값을 가지게 되어 에너지제어장치가 배전계통으로부터 상위계통으로 전력을 전달할 수 있게 된다. 여기서, 제1마진(e1)을 사용하는 이유는, 배전계통으로 유입되는 전력이 부하전력량(PL)에 비해 충분히 많을 경우에 에너지제어장치가 동작하도록 하기 위함이다. 예시적으로, 제1마진(e1)은 부하전력량(PL)의 10% 이내일 수 있고, 바람직하게는 부하전력량(PL)의 1% 이내일 수 있다.
S611 단계에서, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)과 부하전력량(PL)에서 제2마진(e2)을 뺀 값(PL - e2)을 비교할 수 있다. 비교 결과, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)이 부하전력량(PL)에서 제2마진(e2)을 뺀 값(PL - e2)보다 작으면 S613 단계로 진행하고, 그렇지 않다면 S615 단계로 진행할 수 있다.
S613 단계에서, 수학식 3을 사용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 계산할 수 있다.
(수학식 3) Pc = PL - (Pdr + Pin)
S613 단계는 상위계통 및 신재생전원으로부터 배전계통으로 유입되는 전력(Pdr + Pin)이 부하전력량(PL)에 비해 부족한 상황으로 판단하고 에너지제어장치를 통해 상위계통으로부터 배전계통으로 전력을 공급함으로써 배전계통의 전력부족으로 인한 전압 강하를 신속하게 안정화시키기 위한 것이다. 즉, 배전계통의 전력이 부족한 상황에서 에너지제어장치를 통해 상위계통으로부터 배전계통으로 전력을 신속하게 전송할 경우, 배전계통의 전압 하강을 줄이면서 배전계통을 빠르게 안정화시킬 수 있다.
S613 단계는 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합(Pdr + Pin)이 부하전력량(PL)과 제2마진(e1)의 합(PL - e2)보다 작은 상황이므로, 수학식 3을 통해 구해진 에너지제어장치전력량(Pc)는 양수의 값을 가지게 되어 에너지제어장치가 상위계통으로부터 배전계통으로 전력을 전달할 수 있게 된다. 여기서, 제2마진(e2)을 사용하는 이유는 제1마진(e1)을 사용하는 이유와 유사할 수 있다.
S615 단계에서, 에너지제어장치전력량(Pc)을 변경하지 않고 이전에 계산된 값으로 유지할 수 있다. S603 단계, S607 단계 및 S611 단계의 모두에서 'N'으로 판단된 경우, 특이 상황이 없는 것으로 판단하고 에너지제어장치전력량(Pc)에 별다른 변화를 가하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
S605 단계, S609 단계, S613 단계 및 S615 단계 중의 어느 하나를 통해 에너지제어장치전력량(Pc)이 산출되면, S617 단계로 진행할 수 있다.
S617 단계에서는 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 별도 지시가 있는지 여부를 체크할 수 있다. 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시가 없다면 S621 단계로 바로 진행하고, 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시가 있다면 S619 단계로 진행하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 수정한 후 S621 단계로 진행할 수 있다.
S619 단계에서, 에너지제어장치전력량(Pc)을 S605 단계, S609 단계, S613 단계 및 S615 단계 중의 어느 하나를 통해 내부적으로 산출한 값이 아니라 외부로부터 수신한 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시값으로 수정할 수 있다. 즉, 에너지제어장치전력량(Pc)에 대해 외부의 지시를 우선적으로 반영할 수 있다. 여기서, 에너지제어장치전력량(Pc)에 대해 지시를 줄 수 있는 외부 장치로는 에너지관리시스템(EMS) 등이 있을 수 있다.
S621 단계에서, 에너지제어장치는 결정된 에너지제어장치전력량(Pc)에 따라 전력 전달을 수행할 수 있다.
마지막으로, S623 단계에서는 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 제어 절차를 종료할지를 판단하여 S601 단계로 복귀하거나 또는 종료할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 에너지제어방법은, 변압기를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 변압기전력량의 일부를 바이패스하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적으로, 신재생전원전력량(Pdr)에서 부하전력량(PL)을 차감한 값이 변압기의 최대용량(Ptm)보다 큰 경우, 에너지제어장치를 통해 배전계통으로부터 상위계통으로 전력을 전달함으로써, 변압기를 신속하게 보호할 수 있다.
예시적으로, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합이 부하전력량(PL)과 제1마진(e1)의 합보다 큰 경우, 에너지제어장치를 통해 배전계통으로부터 상위계통으로 전력을 전달함으로써, 배전계통의 전력과다 상황을 신속하게 안정화시킬 수 있다.
예시적으로, 신재생전원전력량(Pdr)과 상위계통유입전력량(Pin)의 합이 부하전력량(PL)에서 제2마진(e2)을 감한 값보다 작은 경우, 에너지제어장치를 통해 상위계통으로부터 배전계통으로 전력을 전달함으로써, 배전계통의 전력부족 상황을 신속하게 안정화시킬 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전력계통으로서, 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)가 사용되는 경우를 예시한다.
도 7을 참조하면, 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각은 도 2와 유사한 방식으로 상위계통(20_1 ~ 20_n)과 배전계통(40_1 ~ 40_n)의 각각의 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)가 2개가 사용되는 경우를 가정하면, 전력계통은 모계통(10), 모계통(10)에 연결된 제1상위계통(20_1) 및 제2상위계통(20_2), 제1상위계통(20_1)에 고압측이 연결된 제1변압기(30_1), 제1변압기(30_1)의 저압측에 연결된 제1배전계통(40_1), 제1배전계통(40_1)에 연결된 제1신재생전원(50_1)과 제1부하(60_1), 제2상위계통(20_2)에 고압측이 연결된 제2변압기(30_2), 제2변압기(30_2)의 저압측에 연결된 제2배전계통(40_2) 및 제2배전계통(40_2)에 연결된 제2신재생전원(50_2)과 제2부하(60_2)를 포함할 수 있고, 제1에너지제어장치(100_1)는 제1상위계통(20_1)과 제1배전계통(40_1) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하도록 배치되고, 제2에너지제어장치(100_2)는 제2상위계통(20_2)과 제2배전계통(40_2) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하도록 배치될 수 있다.
중앙제어기(710)는 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)가 전달하는 전력을 제어할 수 있다. 이 때, 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 방식으로 독자적으로 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)을 각각 산출할 수 있는데, 중앙제어기(710)는 모계통(10)의 안정화 관점에서 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)가 처리하는 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)을 전체적으로 조율하는 기능을 수행할 수 있다.
예시적으로, 중앙제어기(710)는 모계통전력량(Pg), 상위계통유입전력량(Pin_1 ~ Pin_n) 및 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각이 생성한 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)에 대한 정보를 수집하고, 모계통전력량(Pg), 상위계통유입전력량(Pin_1 ~ Pin_n) 및 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)에 대한 정보에 기초하여 모계통(10)의 전압변동을 줄이기 위한 에너지제어장치전력량의 수정값(Pc_1' ~ Pc_n')을 생성하며, 에너지제어장치전력량의 수정값(Pc_1' ~ Pc_n')을 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각으로 전송할 수 있다.
예시적으로, 중앙제어기(710)는 수학식 4의 목적함수를 이용하여 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각에 대한 에너지제어장치전력량 수정값(Pc_1' ~ Pc_n')을 산출하고 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)를 제어할 수 있다.
(수학식 4)
Figure 112018130974029-pat00003
여기서, Pg(k-1)는 이전 시점에서의 모계통전력량이고, Pin_i(k)는 현시점에서의 i번째 상위계통의 상위계통유입전력량, Pc_i'(k)는 현시점에서의 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이다.
이 때, 중앙제어기(710)는 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각이 생성한 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)에 대한 정보를 고려할 수 있다. 이를 통해, 배전계통(40_1 ~ 40_n) 각각의 상황을 반영하면서도 모계통(10)에서의 전력 변동성을 완화할 수 있다. 예시적으로, 중앙제어기(710)는 수학식 4를 이용한 목적함수의 최적화 과정에서 수학식 5의 제한조건을 반영할 수 있다.
(수학식 5)
Figure 112018130974029-pat00004
여기서, Pc_i'는 중앙제어기가 생성하는 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이고, Pc_i는 i번째 에너지제어장치가 생성한 에너지제어장치전력량이며, C1과 C2는 상수이다.
즉, 중앙제어기(710)는 모계통(10)의 안정화 관점에서 복수의 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)가 처리하는 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)을 전체적으로 조율하는 기능을 수행하되, 중앙제어기(710)가 수정한 에너지제어장치전력량(Pc_1' ~ Pc_n')이 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n) 각각이 생성한 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)의 일정 범위를 벗어나지 않도록 할 수 있다. 예를 들면, 수학식 5에서 C1=0.9, C2=1.1로 설정할 경우, 수정된 에너지제어장치전력량(Pc_1' ~ Pc_n')은 에너지제어장치(100_1 ~ 100_n)의 각각이 생성한 에너지제어장치전력량(Pc_1 ~ Pc_n)의 10%를 벗어나지 않을 수 있다. 이러한 방법으로, 배전계통(40_1 ~ 40_n) 각각의 상황을 반영하면서도 모계통(10)에서의 전력 변동성을 완화할 수 있다.
위 수학식 4의 최적화를 위해 필요한 정보들은 실측되어 수집될 수도 있으나, 각 배전계통의 신재생전원과 부하에 대한 예측을 수행하고 예측값에 기초하여 위 최적화 과정이 수행될 수도 있다.
중앙제어기(710)는 에너지제어장치(110_1 ~ 110_n) 중의 어느 하나에 구비되어 에너지제어장치(110_1 ~ 110_n) 중의 어느 하나가 상기 중앙제어기의 기능을 수행할 수 있다. 또는 중앙제어기(710)는 에너지제어장치(110_1 ~ 110_n)와는 별개로 구비될 수 있다.
도 7에 예시된 바와 같이, 중앙제어기(710)와 복수의 에너지 제어장치(100_1 ~ 100_n)를 포함하는 시스템은 전력계통에서 사용될 수 있는 에너지제어시스템으로 파악될 수 있을 것이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전력계통으로서, 복수의 배전계통(40_1, 40_2) 사이에 에너지제어장치(800)가 배치된 경우를 예시한다. 예시적으로, 에너지제어장치(800)에 연결된 복수의 배전계통(40_1, 40_2)은 서로 독립적이고 근접한 것일 수 있다.
예시적으로, 전력계통은 모계통(10), 모계통(10)에 연결된 제1상위계통(20_1) 및 제2상위계통(20_2), 제1상위계통(20_1)에 고압측이 연결된 제1변압기(30_1), 제1변압기(30_1)의 저압측에 연결된 제1배전계통(40_1), 제1배전계통(40_1)에 연결된 제1신재생전원(50_1)과 제1부하(60_1), 제2상위계통(20_2)에 고압측이 연결된 제2변압기(30_2), 제2변압기(30_2)의 저압측에 연결된 제2배전계통(40_2) 및 제2배전계통(40_2)에 연결된 제2신재생전원(50_2)과 제2부하(60_2)를 포함할 수 있고, 에너지제어장치(800)는 제1배전계통(40_1)과 제2배전계통(40_2) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하도록 배치될 수 있다.
에너지제어장치(800)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 에너지제어장치(100)의 내부와 동일하게 구성될 수 있다. 예시적으로, 에너지제어장치(800)는 전력회로, 컨버터제어기 및 통신모듈을 포함할 수 있다. 전력회로는 제1컨버터, 제2컨버터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 전력회로, 컨버터제어기, 통신모듈, 제1컨버터, 제2컨버터 및 커패시터는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 내용이 유사하게 적용될 수 있다. 다만, 도 3 및 도 4의 에너지제어장치(100)는 상위계통(20)과 배전계통(40) 사이에 연결되었음에 반해, 도 8의 에너지제어장치(800)는 제1배전계통(40_1)과 제2배전계통(40_2) 사이의 연결된 차이점을 고려하여야 할 것이다.
다시 도 8을 참조하면, 에너지제어장치(800)의 전력회로는 제1배전계통(40_1)과 제2배전계통(40_2) 사이에서 양방향으로 전력을 전달할 수 있다.
에너지제어장치(800)의 컨버터제어기는, 전력회로가 제1배전계통(40_1)으로부터 제2배전계통(40_2)으로 전력을 전달하거나 또는 전력회로가 제2배전계통(40_2)으로부터 제1배전계통(40_1)으로 전력을 전달하도록 전력회로를 제어할 수 있다.
에너지제어장치(800)의 전력회로는, 제1배전계통(40_1)에 연결되어 제1배전계통(40_1)의 교류전압(제1교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1컨버터, 제2배전계통(40_2)에 연결되어 제2배전계통(40_2)의 교류전압(제2교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2컨버터, 및 제1컨버터와 제2컨버터 사이에 배치되어 직류전압의 에너지를 저장하는 커패시터를 포함할 수 있다.
예시적으로, 에너지제어장치(800)의 컨버터제어기는, 제1신재생전원(50_1)이 제1배전계통(40_1)으로 공급하는 제1신재생전원전력량(Pdr_1)이 제1부하(60_1)가 제1배전계통(40_1)에서 공급받는 제1부하전력량(PL_1)보다 크고, 제2신재생전원(Pdr_2)이 제2배전계통(40_2)으로 공급하는 제2신재생전원전력량(Pdr_2)이 제2부하(PL_2)가 제2배전계통(40_2)에서 공급받는 제2부하전력량(PL_2)보다 작은 경우, 전력회로가 제1배전계통(40_1)으로부터 제2배전계통(40_2)으로 전력을 전달하도록 전력회로를 제어할 수 있다.
예시적으로, 에너지제어장치(800)의 컨버터제어기는, 제1신재생전원전력량(Pdr_1)이 제1부하전력량(PL_1)보다 작고, 제2신재생전원전력량(Pdr_2)이 제2부하전력량(PL_2)보다 큰 경우, 전력회로가 제2배전계통(40_2)으로부터 제1배전계통(40_1)으로 전력을 전달하도록 전력회로를 제어할 수 있다.
이와 같이, 복수의 배전계통(40_1, 40_2) 사이에 배치된 에너지제어장치(800)는 복수의 배전계통(40_1, 40_2)의 전력 상황에 따라 복수의 배전계통(40_1, 40_2) 사이에서 전력을 상호 전달하도록 함으로써, 배전계통(40_1, 40_2)에서의 전력 안정성을 높일 수 있다. 이 경우, 모계통(10)으로부터 배전계통(40_1, 40_2)으로 공급되는 전력의 변동이 줄어들기 때문에 모계통(10)의 안정화에도 도움이 될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 에너지제어장치의 동작방법을 예시하고 있다. 예시적으로, 도 9의 에너지제어방법은 도 8에 예시된 에너지제어장치(800)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, S901 단계에서, 에너지제어장치는 각 배전계통의 신재생전원전력량(Pdr) 및 부하전력량(PL)에 대한 정보를 입수할 수 있다. 이 정보들은 다른 장치로 수신되거나 또는 실시간으로 측정되거나 또는 연산수단을 통해 예측될 수 있다.
S903 단계에서, 제1신재생전원전력량(Pdr_1)과 제1부하전력량(PL_1)의 비교 및 제2신재생전원전력량(Pdr_2)과 제2부하전력량(PL_2)의 비교를 수행할 수 있다. 제1신재생전원전력량(Pdr_1)이 제1부하전력량(PL_1)보다 크고 제2신재생전원전력량(Pdr_2)이 제2부하전력량(PL_2)보다 작을 경우 S905 단계로 진행하고, 그렇지 않을 경우 S907 단계로 진행할 수 있다. 상황에 따라 S903 단계의 판단 시에, 도 6의 실시예와 유사하게, 마진이 고려될 수 있다.
S905 단계에서, 아래 수학식 6을 사용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 산출할 수 있다.
(수학식 6) Pc = PL_2 - Pdr_2
즉, 에너지제어장치는 제2배전계통의 부족한 전력을 제1배전계통으로부터 공급할 수 있다.
위 수학식 6을 적용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 산출할 때, 아래 수학식 7의 제한조건을 반영할 수 있다.
(수학식 7) |Pc| < Pdr_1 - PL_1
여기서, |Pc|는 에너지제어장치전력량(Pc)의 절대값을 의미한다.
즉, 에너지제어장치가 제1배전계통으로부터 제2배전계통으로 공급하는 에너지제어장치전력량(Pc)의 절대값이 제1배전계통의 여유전력(Pdr_1 - PL_1)보다는 작도록 제한을 가할 수 있다.
S907 단계에서, 제1신재생전원전력량(Pdr_1)과 제1부하전력량(PL_1)의 비교 및 제2신재생전원전력량(Pdr_2)과 제2부하전력량(PL_2)의 비교를 수행할 수 있다. 제1신재생전원전력량(Pdr_1)이 제1부하전력량(PL_1)보다 작고 제2신재생전원전력량(Pdr_2)이 제2부하전력량(PL_2)보다 클 경우 S909 단계로 진행하고, 그렇지 않을 경우 S901 단계로 복귀할 수 있다. 상황에 따라 S903 단계의 판단 시에, 도 6의 실시예와 유사하게, 마진이 고려될 수 있다.
S909 단계에서, 아래 수학식 8을 사용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 산출할 수 있다.
(수학식 8) Pc = Pdr_1 - PL_1
즉, 에너지제어장치는 제1배전계통의 부족한 전력을 제2배전계통으로부터 공급할 수 있다. S909 단계는 제1신재생전원전력량(Pdr_1)이 제1부하전력량(PL_1)보다 작은 상황에서 수행되므로, 수학식 8을 통해 산출된 에너지제어장치전력량(Pc)은 음수가 된다. 도 8의 에너지제어장치전력량(Pc)의 방향을 고려하면, 음수의 에너지제어장치전력량(Pc)은 제2배전계통으로부터 제1배전계통으로 전력을 공급하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
위 수학식 8을 적용하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 산출할 때, 아래 수학식 9의 제한조건을 반영할 수 있다.
(수학식 9) |Pc| < Pdr_2 - PL_2
여기서, |Pc|는 에너지제어장치전력량(Pc)의 절대값을 의미한다.
즉, 에너지제어장치가 제2배전계통으로부터 제1배전계통으로 공급하는 에너지제어장치전력량(Pc)의 절대값이 제2배전계통의 여유전력(Pdr_1 - PL_1)보다는 작도록 제한을 가할 수 있다.
S905 단계 또는 S909 단계를 통해 에너지제어장치전력량(Pc)이 산출되면, S911 단계로 진행할 수 있다.
S911 단계에서는 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 별도 지시가 있는지 여부를 체크할 수 있다. 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시가 없다면 S915 단계로 바로 진행하고, 외부로부터 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시가 있다면 S913 단계로 진행하여 에너지제어장치전력량(Pc)을 수정한 후 S915 단계로 진행할 수 있다.
S913 단계에서, 에너지제어장치전력량(Pc)을 S905 단계 또는 S909 단계를 통해 내부적으로 산출한 값이 아니라 외부로부터 수신한 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 지시값으로 수정할 수 있다. 즉, 에너지제어장치전력량(Pc)에 대해 외부의 지시를 우선적으로 반영할 수 있다. 여기서, 에너지제어장치전력량(Pc)에 대해 지시를 줄 수 있는 외부 장치로는 에너지관리시스템 등이 있을 수 있다.
S915 단계에서, 에너지제어장치는 결정된 에너지제어장치전력량(Pc)에 따라 전력 전달을 수행할 수 있다.
마지막으로, S917 단계에서는 에너지제어장치전력량(Pc)에 대한 제어 절차를 종료할지를 판단하여 S901 단계로 복귀하거나 또는 종료할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 에너지제어장치는 복수의 배전계통 사이에 배치되어 복수의 배전계통의 전력 상황에 따라 복수의 배전계통 사이에서 전력을 상호 전달하도록 함으로써, 복수의 배전계통에서의 전력 안정성을 높일 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 실시예에 따라, 배전계통에 연결되는 신재생전원이 증가함에 따라 발생될 수 있는 전력계통의 불안정성을 줄일 수 있다. 특히, 실시예에 따라, 신재생전원을 별도로 제어하지 않으면서도 계통의 상황에 맞춰 전력흐름을 제어함으로써 계통의 안정성을 높일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 변압기를 통해 흐르는 전력이 변압기의 용량을 초과하여 변압기의 동작에 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 여러 배전계통을 포함하는 모계통에서의 에너지 공급 및 소비의 균형을 맞출 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 배전계통의 전력 안정성을 높여 배전계통이 기저부하와 유사하게 동작하도록 함으로써 전력계통 전체의 운영 비용이 감소할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 기존 배전설비의 증설없이도 기존 배전설비의 용량 이상으로 신재생전원을 설치할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 상위계통, 상기 상위계통에 고압측이 연결된 변압기, 상기 변압기의 저압측에 연결된 배전계통, 상기 배전계통에 연결된 신재생전원과 부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어장치에 있어서,
    상기 상위계통과 상기 배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 전력회로; 및
    상기 전력회로가 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하거나 또는 상기 전력회로가 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 컨버터제어기;를 포함하되,
    상기 컨버터제어기는,
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합을 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량과 비교하여 상기 배전계통과 상기 상위계통 간의 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서,
    상기 전력회로는,
    상기 상위계통에 연결되어 상기 상위계통의 교류전압(제1교류전압)과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1컨버터;
    상기 배전계통에 연결되어 상기 배전계통의 교류전압(제2교류전압)과 상기 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2컨버터; 및
    상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 사이에 배치되어 상기 직류전압의 에너지를 저장하는 커패시터;를 포함하는 에너지제어장치.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 2에 있어서,
    상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 중의 적어도 어느 하나에는 3상 2-레벨 풀-브릿지 회로가 사용되는 에너지제어장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서,
    상기 에너지제어장치는 상기 전력회로의 제어에 필요한 정보를 외부와 통신하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 에너지제어장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 4에 있어서,
    상기 전력회로의 제어에 필요한 정보는, 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량 및 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에 대한 정보를 포함하는 에너지제어장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서,
    상기 전력회로의 일단은 상기 변압기의 고압측에 연결되고, 상기 전력회로의 타단은 상기 변압기의 저압측에 연결되며,
    상기 컨버터제어기는, 상기 변압기를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 상기 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 상기 변압기전력량을 줄이는 방향으로 상기 전력회로의 전력흐름을 조절하는 에너지제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터제어기는, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량에서 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량을 차감한 값이 상기 변압기의 최대용량보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량과 제1마진의 합보다 큰 경우, 상기 컨버터제어기는 상기 전력회로가 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에서 제2마진을 감한 값보다 작은 경우, 상기 컨버터제어기는 상기 전력회로가 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  10. 모계통, 상기 모계통에 연결된 제1상위계통 및 제2상위계통, 상기 제1상위계통에 고압측이 연결된 제1변압기, 상기 제1변압기의 저압측에 연결된 제1배전계통, 상기 제1배전계통에 연결된 제1신재생전원과 제1부하, 상기 제2상위계통에 고압측이 연결된 제2변압기, 상기 제2변압기의 저압측에 연결된 제2배전계통 및 상기 제2배전계통에 연결된 제2신재생전원과 제2부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어시스템에 있어서,
    상기 에너지제어시스템은
    상기 제1상위계통과 상기 제1배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1에너지제어장치;
    상기 제2상위계통과 상기 제2배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2에너지제어장치; 및
    상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치가 전달하는 전력을 제어하는 중앙제어기;를 포함하되,
    상기 중앙제어기는,
    모계통전력량, 상기 복수의 상위계통의 상위계통유입전력량 및 상기 복수의 에너지제어장치의 각각이 생성한 에너지제어장치전력량에 대한 정보를 수집하고, 상기 수집된 모계통전력량, 상위계통유입전력량 및 에너지제어장치전력량에 대한 정보에 기초한 목적 함수를 이용하여 상기 모계통의 전압변동을 줄이기 위한 상기 에너지제어장치전력량의 수정값을 산출하고, 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치를 제어하는 에너지제어시스템.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 중앙제어기는,
    상기 에너지제어장치전력량의 수정값을 복수의 에너지제어장치의 각각으로 전송하는 에너지제어시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 중앙제어기는 하기 수식의 목적함수를 이용하여 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치에 대한 에너지제어장치전력량 수정값을 산출하고, 상기 제1에너지제어장치와 상기 제2에너지제어장치를 제어하는 에너지제어시스템.
    Figure 112018130974029-pat00005

    여기서, Pg(k-1)는 이전 시점에서의 모계통전력량이고, Pin_i(k)는 현시점에서의 i번째 상위계통의 상위계통유입전력량이며, Pc_i'(k)는 현시점에서의 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이다.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 12에 있어서,
    상기 중앙제어기는 상기 목적함수의 최적화 과정에서 하기 수식의 제한조건을 반영하는 에너지제어시스템.
    Figure 112018130974029-pat00006

    여기서, Pc_i'는 상기 중앙제어기가 생성하는 i번째 에너지제어장치의 에너지제어장치전력량 수정값이고, Pc_i는 i번째 에너지제어장치가 생성한 에너지제어장치전력량이다.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 제1에너지제어장치 및 상기 제2에너지제어장치 중의 어느 하나가 상기 중앙제어기의 기능을 수행하는 에너지제어시스템.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 중앙제어기는 상기 제1에너지제어장치 및 상기 제2에너지제어장치와는 별개로 구비되는 에너지제어시스템.
  16. 모계통, 상기 모계통에 연결된 제1상위계통 및 제2상위계통, 상기 제1상위계통에 고압측이 연결된 제1변압기, 상기 제1변압기의 저압측에 연결된 제1배전계통, 상기 제1배전계통에 연결된 제1신재생전원과 제1부하, 상기 제2상위계통에 고압측이 연결된 제2변압기, 상기 제2변압기의 저압측에 연결된 제2배전계통 및 상기 제2배전계통에 연결된 제2신재생전원과 제2부하를 포함하는 전력계통에서 사용되는 에너지제어장치에 있어서,
    상기 제1배전계통과 상기 제2배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 전력회로; 및
    상기 전력회로가 상기 제1배전계통으로부터 상기 제2배전계통으로 전력을 전달하거나 또는 상기 전력회로가 상기 제2배전계통으로부터 상기 제1배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 컨버터제어기;를 포함하되,
    상기 컨버터제어기는,
    상기 제1신재생전원이 상기 제1배전계통으로 공급하는 제1신재생전원전력량과 상기 제1부하가 상기 제1배전계통에서 공급받는 제1부하전력량을 비교하고, 상기 제2신재생전원이 상기 제2배전계통으로 공급하는 제2신재생전원전력량과 상기 제2부하가 상기 제2배전계통에서 공급받는 제2부하전력량를 비교하여 상기 배전계통과 상기 상위계통 간의 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 16에 있어서,
    상기 전력회로는,
    상기 제1배전계통에 연결되어 상기 제1배전계통의 교류전압과 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제1컨버터;
    상기 제2배전계통에 연결되어 상기 제2배전계통의 교류전압과 상기 직류전압 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제2컨버터; 및
    상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터 사이에 배치되어 상기 직류전압의 에너지를 저장하는 커패시터;를 포함하는 에너지제어장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 컨버터제어기는,
    상기 제1신재생전원이 상기 제1배전계통으로 공급하는 제1신재생전원전력량이 상기 제1부하가 상기 제1배전계통에서 공급받는 제1부하전력량보다 크고, 상기 제2신재생전원이 상기 제2배전계통으로 공급하는 제2신재생전원전력량이 상기 제2부하가 상기 제2배전계통에서 공급받는 제2부하전력량보다 작은 경우, 상기 전력회로가 상기 제1배전계통으로부터 상기 제2배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 컨버터제어기는,
    상기 제1신재생전원이 상기 제1배전계통으로 공급하는 제1신재생전원전력량이 상기 제1부하가 상기 제1배전계통에서 공급받는 제1부하전력량보다 작고, 상기 제2신재생전원이 상기 제2배전계통으로 공급하는 제2신재생전원전력량이 상기 제2부하가 상기 제2배전계통에서 공급받는 제2부하전력량보다 큰 경우, 상기 전력회로가 상기 제2배전계통으로부터 상기 제1배전계통으로 전력을 전달하도록 상기 전력회로를 제어하는 에너지제어장치.
  20. 상위계통, 상기 상위계통에 고압측이 연결된 변압기, 상기 변압기의 저압측에 연결된 배전계통, 상기 배전계통에 연결된 신재생전원과 부하 및 상기 상위계통과 상기 배전계통 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 에너지제어장치를 포함하는 전력계통에서 상기 에너지제어장치에 의해 수행되는 에너지제어방법에 있어서,
    상기 변압기를 통해 흐르는 변압기전력량을 계산하고, 상기 계산된 변압기전력량이 기준값을 초과할 때 상기 변압기전력량의 일부를 바이패스하는 단계;
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량과 제1마진의 합보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하는 단계; 및
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량과 상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량의 합이 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에서 제2마진을 감한 값보다 작은 경우, 상기 상위계통으로부터 상기 배전계통으로 전력을 전달하는 단계;
    를 포함하는 에너지제어방법.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 20에 있어서,
    상기 에너지제어방법은,
    상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량에서 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량을 차감한 값이 상기 변압기의 최대용량보다 큰 경우, 상기 배전계통으로부터 상기 상위계통으로 전력을 전달하는 단계를 더 포함하는 에너지제어방법.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 20에 있어서,
    상기 상위계통에서 상기 배전계통으로 유입되는 상위계통유입전력량, 상기 신재생전원에서 상기 배전계통으로 유입되는 신재생전원전력량 및 상기 부하가 상기 배전계통으로부터 인출하는 부하전력량에 대한 정보를 수집하는 단계를 더 포함하는 에너지제어방법.
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