KR102234528B1 - SoC Management System and Method using Frequency Control and Offset at ESS Interfacing Generation Plant - Google Patents

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KR102234528B1 KR1020190104619A KR20190104619A KR102234528B1 KR 102234528 B1 KR102234528 B1 KR 102234528B1 KR 1020190104619 A KR1020190104619 A KR 1020190104619A KR 20190104619 A KR20190104619 A KR 20190104619A KR 102234528 B1 KR102234528 B1 KR 102234528B1
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Abstract

본 발명은 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 ESS의 전력값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 충격없이 들어갈 수 있도록 하여 SoC를 관리하는 ESS;밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감 등의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하는 것이다.The present invention relates to an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS that gradually reduces the power value of the ESS while the ESS controls the frequency when the power system frequency fluctuates. A power generation control unit that senses that the frequency of the power system fluctuates according to a change in the output or load of the generator through (Electrical Network), and performs automatic power generation control and speed changer; The power system frequency is linked to the power generation control unit and the generator. If fluctuates, the ESS controls the frequency while setting the SOC offset to reduce the power value of the ESS, and at the same time, the ESS that manages the SoC by allowing the AGC operation of the generator to enter without impact; through valve control and turbine control. It includes; a power generation unit having a generator that generates power through auxiliary adjustment such as an increase or decrease in load or adjust the power generation so that the frequency of the power system maintains the rated frequency.

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Description

발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법{SoC Management System and Method using Frequency Control and Offset at ESS Interfacing Generation Plant}SOC Management System and Method using Frequency Control and Offset at ESS Interfacing Generation Plant}

본 발명은 전력 계통 제어에 관한 것으로, 구체적으로 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to power system control, and specifically, SoC management using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS that gradually reduces the power value of the ESS by setting an SOC offset while the ESS controls the frequency when the power system frequency changes. It relates to an apparatus and a method.

전력계통이라 함은 전기 수요에 대응하여 발전소, 변전소 및 부하를 송전선으로 연결하여 전력의 발생부터 소비까지 이루어지는 하나의 시스템을 말한다.The power system refers to a system in which a power plant, a substation, and a load are connected by a transmission line in response to electricity demand, from generation to consumption of electricity.

이러한 전력계통은 전력의 발생과 소비가 동시에 일어나기 때문에 수요와 공급의 평형을 이루어져야 한다. 이에, 전력계통은 수요와 공급의 평형에 대한 지속적인 감시가 요구된다.In such a power system, since power generation and consumption occur at the same time, demand and supply must be balanced. Accordingly, the power system requires continuous monitoring of the balance between supply and demand.

매년 전력 수급의 불균형 문제가 심화되어가는 가운데 이를 해결하기 위한 방법으로, 최근 들어 ESS가 각광을 받고 있다.As the problem of unbalanced electricity supply and demand intensifies every year, ESS has recently been in the spotlight as a way to solve this problem.

ESS(Energy Storage System)는 분산전원 또는 신재생 에너지에서 발생되는 다양한 전압/전류를 제어하며, 필요에 따라 전력 계통에 연결하거나 유휴 에너지를 저장 및 사용하게 하는 에너지 저장 시스템이다. 늘어나는 전력 수요 대비 발전소 투자에 드는 막대한 비용과 건설 소요시간을 고려해볼 때 ESS는 전력 수요 평준화, 전력 계통 안정 운영, 능동적 관리의 장점을 지니고 있다.ESS (Energy Storage System) is an energy storage system that controls various voltages/currents generated from distributed power or renewable energy, and connects to the power system or stores and uses idle energy as needed. Considering the enormous cost and construction time required for power plant investment against the increasing power demand, ESS has the advantages of equalizing power demand, stable operation of the power system, and active management.

또한, ESS는 스마트그리드, 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지가 각광을 받으면서, 스마트그리드와 신재생 에너지의 사용 효율을 높이기 효율적인 방안에 필수적이다.In addition, ESS is essential for an efficient plan to increase the efficiency of use of smart grids and new and renewable energy, as new and renewable energies such as smart grids and solar or wind power generation are in the spotlight.

ESS는 전력 품질, 유지보수, 타임 시프트(Time Shift), 에너지 보존 등의 이점이 있으며, 이에 따라 발전소 설비 투자 절감, 신재생 에너지의 전력 품질 향상, 정전시 피해 최소화 등의 효과가 있다.ESS has advantages such as power quality, maintenance, time shift, and energy conservation, thereby reducing investment in power plant facilities, improving power quality of new and renewable energy, and minimizing damage during power outages.

일반적인 에너지 저장 시스템(ESS)은 저장장치(Battery), PCS(Ppwer Conditioning Syaetm), EMS(Energt Management System), BMS(Battery Management System)을 포함한다.A typical energy storage system (ESS) includes a storage device (Battery), a Power Conditioning Syaetm (PCS), an Energt Management System (EMS), and a Battery Management System (BMS).

발전원 등의 발전 영역에서는 신재생 에너지, 소규모 분산 발전의 등장으로 기존 대형 발전 영역과 세분된 영역이 나타나고 있고, 송전/배전 영역에서는 최대 피크 수요 및 발전량 변동 대응을 위한 여유 용량 확보 차원에서 예비력, 전력망 부하 분산, 주파수 조정 영역이 부각되고 있다.In power generation areas such as power generation sources, the emergence of new and renewable energy and small-scale distributed power generation has led to the emergence of large-scale and subdivided areas. In the transmission/distribution area, reserve capacity, The areas of power grid load distribution and frequency adjustment are emerging.

소비(End User) 단에서도 피크 수요 대응을 위한 에너지 저장, 신재생 에너지 발전 저장, 정전시 출력 대응 등 용도별로 다양하게 세분화된 시장에서의 니즈가 존재하며, 이와 관련된 ESS 프로젝트가 급증하고 있다.At the end user level, there is a need in the market that is divided into a variety of uses, such as energy storage to respond to peak demand, storage of renewable energy generation, and output response in case of power outages, and related ESS projects are rapidly increasing.

ESS에서 주파수 조정(Frequency Regulation)은 순간적 수요 변동 등에 따른 전력 주파수 변동을 막기 위해 운전 중인 발전기의 출력 주파수를 조정해 공급 능력을 향상시키는 것이다.In ESS, the frequency regulation is to improve the supply capacity by adjusting the output frequency of the generator in operation to prevent power frequency fluctuations due to instantaneous demand fluctuations.

이러한 신재생 에너지와 연계한 ESS는 주파수 조정의 문제와 전력 피크치 조정과 관련한 연구가 수반될 필요가 있다.ESS in connection with such renewable energy needs to be accompanied by research on the problem of frequency adjustment and power peak adjustment.

종래 기술에서는 단일 ESS, 단일 발전소와 같이 각자 운전을 하였으며, ESS의 경우 발전소 연계 없이 송전망이나 배전망에 ESS를 연결시켰다.In the prior art, each operated like a single ESS and a single power plant, and in the case of an ESS, the ESS was connected to a transmission network or a distribution network without a power plant connection.

이와 같이 종래 기술에서는 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지한 경우에 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하는 주파수 주조정 기능을 수행하거나, 주파수 주조정 기능과 연동하여 연계 발전소의 발전력 조정이나 부하 증감 등의 보조 조정 기능을 수행한다.As described above, in the prior art, when it detects that the frequency of the power system fluctuates due to fluctuations in the output or load of the generator, the frequency of the power system is adjusted to maintain the rated frequency, or the frequency mainsboat function is performed. In conjunction with the function, it performs auxiliary adjustment functions such as adjusting the power generation power of the linked power plant or increasing or decreasing the load.

따라서, 발전소의 출력 변동 또는 부하 변동이 발견된 시점부터 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하여 주파수 조정을 수행하는 시점까지 지연 시간이 발생하고, 지연 시간 동안 전력 계통 주파수가 저하 또는 상승될 수 있다.Accordingly, a delay time occurs from the time when the output fluctuation or the load fluctuation of the power plant is found to the time when the frequency of the power system is fluctuated to perform frequency adjustment, and the power system frequency may decrease or increase during the delay time.

공급자측에서는 지연 시간 동안 전력 계통의 주파수가 저하될 경우에 발전소 보조기기의 출력 저하, 제어계통의 불안정 등이 발생될 수 있는 문제점이 있고, 지연 시간 동안 전력계통의 주파수가 상승할 경우에 주파수 저하의 경우보다 연속 운전이 가능한 한도폭이 적어지는 문제점이 있었다.On the supplier side, if the frequency of the power system decreases during the delay time, there is a problem that the output of power plant auxiliary equipment and the control system may become unstable. If the frequency of the power system increases during the delay time, the frequency decreases. There is a problem that the limit width for continuous operation is less than that of the case.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 ESS(Energy Storage System)를 발전기에 연계하여, 발전기의 운전 조건을 고려하여 ESS가 주파수 보정을 하는 기술이 제안되고 있다.In order to solve such a problem, a technology has been proposed in which an ESS (Energy Storage System) is connected to a generator and the ESS performs frequency correction in consideration of the operating conditions of the generator.

도 1은 종래 기술의 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도이다.1 is a state diagram of SoC management and control of a conventional power generation-linked ESS.

발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어는 기준 주파수인 60Hz를 유지하기 위해서 ESS를 사용하여 주파수 조정(Frequency Regulation)을 하는 것이다.SoC management control of power generation-linked ESS is to use ESS to maintain frequency regulation (frequency regulation) in order to maintain the reference frequency of 60Hz.

즉, 계통의 부하에 따라 계통의 주파수는 변화하게 되고, 부하의 증가로 계통 주파수가 59.97Hz이하로 낮아지게 될 때에는 ESS를 방전하여 계통에 전력을 공급하고, 부하의 감소로 주파수가 60.03Hz이상으로 상승할 때에는 ESS에 전력을 충전하여 주파수를 유지하는 운전을 한다.That is, the frequency of the system changes according to the load of the system, and when the system frequency decreases to 59.97Hz or less due to an increase in the load, the ESS is discharged to supply power to the system, and the frequency is 60.03Hz or more due to a decrease in the load. When rising to, the ESS is charged with electric power to maintain the frequency.

주파수가 운영 범위 이내에서 ESS의 SoC가 일정범위를 벗어나 있을 경우 SoC를 운영 범위 내로 유지하는 운전을 한다. SoC 회복 운전을 위한 ESS의 출력은 SoC 상태에 따라 정격 출력의 10%또는 15%를 방전한다.If the frequency is within the operating range and the SoC of the ESS is out of a certain range, it operates to keep the SoC within the operating range. The ESS output for SoC recovery operation discharges 10% or 15% of the rated output according to the SoC status.

주파수 변화량에 대해 ESS의 출력을 결정하는 드룹 계수를 이용하여 ESS가 전력계통 주파수 보정을 위하여 드룹 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이다.By using the droop coefficient that determines the output of the ESS for the amount of frequency change, the ESS performs droop control for power system frequency correction, and changes the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging.

SoC가 80% 이상에서는 에너지저장장치가 방전 제어를 하고, 50% 이하에서는 SoC 잔량에 따른 충전만이 가능하도록 제어된다.When the SoC is 80% or more, the energy storage device controls discharge, and when the SoC is less than 50%, it is controlled so that only charging according to the remaining SoC is possible.

그러나 이와 같은 발전 연계형 ESS를 이용하는 전력 계통 제어 기술은 갑작스럽게 전력 값이 변동되는 경우에 전력망에 가해지는 충격이 커 전력계통의 주파수 안정화에 한계가 있다.However, the power system control technology using such a power generation-linked ESS has a limitation in stabilizing the frequency of the power system due to a large impact on the power grid when the power value changes abruptly.

따라서, 전력계통의 주파수 안정화를 위한 새로운 제어 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a new control technology for stabilizing the frequency of the power system.

대한민국 공개특허 제10-2019-0004587호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0004587 대한민국 공개특허 제10-2016-0028885호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0028885 대한민국 공개특허 제10-2016-0082271호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0082271

본 발명은 종래 기술의 전력 계통 제어 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력값을 줄여 SOC 관리 효율성을 높인 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the power system control technology of the prior art, when the power system frequency fluctuates, the ESS controls the frequency, and then gradually reduces the power value of the ESS with an SOC offset to increase the SOC management efficiency. An object of the present invention is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition.

본 발명은 발전기와 ESS의 조합에서 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 자연스럽게 들어갈 수 있도록 하여 ESS의 SOC 관리 효율성을 높인 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention increases the SOC management efficiency of the ESS by gradually reducing the power value of the ESS by setting the SOC offset while the ESS controls the frequency when the power system frequency fluctuates in the combination of the generator and the ESS, and at the same time allowing the AGC operation of the generator to enter naturally. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS.

본 발명은 ESS가 전력계통 주파수 보정을 위하여 드룹 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후(이때 발전기의 set point가 변경) ESS의 전력을 줄여야 하는데 바로 전력을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄일 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, the power of the ESS should be reduced after charging or discharging (the set point of the generator is changed at this time) while the ESS performs droop control for power system frequency correction. Its purpose is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS so that power can be effectively reduced.

본 발명은 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄여 SOC를 회복할 때에도 도움이 될 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is helpful in recovering SOC by effectively reducing power by adding an offset rather than changing the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging with droop control. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS that can be used.

본 발명은 SOC 오프셋 방식으로 주파수와 SOC를 함께 고려하여 제어를 하여 SOC 관리시에 ESS의 전력값의 변화가 크게 변동하지 않도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a SoC management device using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS in which the change in the power value of the ESS does not change significantly during SOC management by controlling the frequency and SOC together in an SOC offset method, and Its purpose is to provide a method.

본 발명은 ESS의 전력값의 변화가 급격하게 변경되지 않으므로 발전기+ESS조합에서 ESS의 전력공급이 줄어들고 발전기의 전력 공급이 늘어날 때 발전기가 자연스럽게 들어갈 수 있어 전력망에 가해지는 충격을 줄일 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, since the change in the power value of the ESS does not change rapidly, the power supply of the ESS decreases in the generator + ESS combination, and the generator can naturally enter when the power supply of the generator increases, thereby reducing the impact on the power grid. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a linked ESS.

본 발명은 ESS의 전력값을 줄일 때에 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄여 발전기와 ESS의 조합이 보다 더 자연스럽게 운전할 수 있도록 하고, 발전기의 교축손실을 줄임으로 인해 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있도록 한 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention effectively reduces the power by adding an offset when reducing the power value of the ESS, so that the combination of the generator and the ESS can operate more naturally, and reduces unnecessary power consumption by reducing the throttling loss of the generator. The purpose of this is to provide an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치는 전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 ESS의 전력값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 충격없이 들어갈 수 있도록 하여 SoC를 관리하는 ESS;밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감 등의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The SoC management device using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention to achieve the above object is the frequency of the power system according to the output fluctuation or load fluctuation of the generator through an electrical network. A power generation control unit that senses a fluctuation in power generation and performs automatic power generation control and speed control (Speed Changer); When the power system frequency fluctuates in connection with the power generation control unit and the generator, the ESS controls the frequency and reduces the power value of the ESS by setting the SOC offset. At the same time, ESS that manages the SoC by allowing the AGC operation of the generator to enter without impact; adjusting the power generation power so that the frequency of the power system maintains the rated frequency through valve control and turbine control, or assisting with load increase or decrease. It characterized in that it comprises a; power generation unit having a generator that generates power through adjustment.

여기서, 상기 ESS와 발전부는 주파수 추종 제어 및 SOC 오프셋 추가 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것을 특징으로 한다.Here, the ESS and the power generation unit communicate with each other in the process of frequency tracking control and SOC offset addition control to perform cooperative control, so that the generator and the ESS share the role of frequency control.

그리고 상기 ESS는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 서서히 전력을 줄여 SOC 회복 관리를 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ESS controls droop and gradually reduces the power by adding an offset instead of changing the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging. It is characterized.

그리고 상기 ESS는, 전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여 전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교부와,계통 주파수 비교부의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ESS is a system frequency comparison unit that measures the power system frequency and SOC level and compares the power system frequency (f) with the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) and the lower limit of the frequency control deadband region (f L ). ,The SOC level measured according to the comparison result of the system frequency comparison unit, the SOC overcharge prevention mode divider (SOC H ), the SOC overdischarge prevention mode divider (SOC L ), the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ) and the SOC control deadband It characterized in that it comprises a SoC comparison unit for comparing the lower region (SOC ML).

그리고 상기 ESS는, SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에

Figure 112019087626834-pat00001
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the ESS is, when the SOC level measured by the comparison result of the SoC comparison unit does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) or exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ).
Figure 112019087626834-pat00001
It characterized in that it further comprises an ESS charging and discharging control unit for controlling the ESS charging and discharging.

그리고 상기 ESS는, SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(

Figure 112019087626834-pat00002
)으로 변경하는 전력값 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the ESS, if the SOC level measured by the comparison result of the SoC comparison unit is located between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), the power value is 0 (
Figure 112019087626834-pat00002
It characterized in that it further comprises a power value changing unit to change to ).

그리고 상기 ESS는, SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the ESS, the SOC level measured by the comparison result of the SoC comparison unit exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), exceeds the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), or the lower limit of the SOC control deadband area ( It characterized in that it further comprises a frequency offset control unit for additional SOC offset control when the SOC ML ) does not exceed or does not exceed the SOC overdischarge prevention mode division line SOC L.

그리고 상기 계통 주파수 비교부는, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교부와,전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교부와,전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the system frequency comparison unit, a first system frequency comparison unit that determines whether the power system frequency (f) exceeds the frequency control deadband region upper limit (f H ), and the power system frequency (f) is the frequency control deadband region lower limit A second system frequency comparison unit that determines whether it is located between (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), and whether the power system frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L ). It characterized in that it comprises a third system frequency comparison unit to determine.

그리고 상기 SOC 비교부는, 계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교부와,계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교부와,측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교부와,측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교부와,계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the SOC comparison unit determines whether the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) when the power system frequency (f) in the system frequency comparison unit exceeds the upper limit line (f H) of the frequency control deadband area. SOC measured when the power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) in the first SoC comparison unit and the system frequency comparison unit. A second SoC comparison unit that determines whether the level exceeds the SOC control deadband upper limit (SOC MH ), the measured SOC level is the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ) A third SoC comparison unit that determines whether it is located between, a fourth SoC comparison unit that determines whether the measured SOC level does not exceed the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ), and the power system frequency ( and a fifth SoC comparator for determining whether the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line SOC L when f) exceeds the frequency control deadband lower limit line f L.

그리고 상기 ESS는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여, ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부와,SOC를 주파수 피드백을 위하여 SoC 변동값을 SoC 주파수 지령값(Kf)으로 변환하여 변환값(fofs)을 출력하는 SOC값 변환부와,[측정 주파수-변환값](Δf-fofs)을 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the ESS includes an SOC change unit that outputs the SoC change value (△SoC) according to the relationship between the ESS output (△P ESS) and the SoC for SoC management using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, The SOC value conversion unit converts the SoC fluctuation value into the SoC frequency command value (K f ) and outputs the converted value (f ofs ) for frequency feedback, and the [measurement frequency-conversion value] (Δf-f ofs ). It characterized in that it comprises a droop (Droop) control unit for controlling the ESS output (ΔP ESS) as an input.

그리고 상기 ESS는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여, 측정 주파수(Δf)를 SOC 기준값(△SoCref)으로 변경하는 SOC 기준값 변경부와,ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부와,SOC 기준값(△SoCref) 및 SoC 변동값(△SoC)을 입력으로 SOC 오차를 주파수 오차로 변경하는 주파수 오차 출력부와,주파수 오차 출력부의 주파수 오차(Δf - fofs)를 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ESS includes a SOC reference value change unit that changes the measurement frequency (Δf) to the SOC reference value (△SoC ref ) and an ESS output (ΔP ESS) for SoC management using frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS. ) And the SOC change unit that outputs the SoC fluctuation value (△SoC) according to the relationship between the SoC and the frequency error that changes the SOC error into a frequency error by inputting the SOC reference value (△SoC ref) and the SoC fluctuation value (△SoC). It characterized in that it comprises a droop (droop) controller for controlling the output ESS (ESS △ P) to enter the - (f ofs Δf) output unit, and a frequency error output frequency error portion.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법은 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법은 크게 전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여, 전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교 단계;계통 주파수 비교 단계의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교 단계;측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The SoC management method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention to achieve other purposes, the SoC management method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS is largely the power system frequency and SOC. A system frequency comparison step of measuring the level and comparing the power system frequency (f) with the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) and the lower limit of the frequency control deadband region (f L ); according to the comparison result of the system frequency comparison step The measured SOC level is compared with the SOC overcharge prevention mode divider (SOC H ) and the SOC overdischarge prevention mode divider (SOC L ), and the SOC control deadband upper limit (SOC MH ) and the SOC control deadband lower limit (SOC ML ). SoC comparison step; The measured SOC level does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), exceeds the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ), or does not exceed the SOC control deadband area lower limit (SOC ML ), And a frequency offset control step of performing SOC offset additional control when the SOC overdischarge prevention mode division line SOC L is not exceeded.

여기서, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에

Figure 112019087626834-pat00003
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, when the measured SOC level does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) or the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ),
Figure 112019087626834-pat00003
It characterized in that it further comprises an ESS charging and discharging control step of controlling the ESS charging and discharging.

그리고 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(

Figure 112019087626834-pat00004
)으로 변경하는 전력값 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And if the measured SOC level is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), the power value is set to 0 (
Figure 112019087626834-pat00004
It characterized in that it further comprises a step of changing the power value to change to ).

그리고 상기 계통 주파수 비교 단계는, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교 단계와,전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교 단계와,전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the system frequency comparison step, a first system frequency comparison step of determining whether the power system frequency (f) exceeds the frequency control deadband region upper limit (f H ), and the power system frequency (f) is the frequency control deadband region The second system frequency comparison step to determine whether it is located between the lower limit line (f L ) and the upper limit line (f H ) of the frequency control deadband area, and whether the power system frequency (f) does not exceed the lower limit line (f L) of the frequency control deadband area It characterized in that it comprises a third system frequency comparison step of determining.

그리고 상기 SoC 비교 단계는, 계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교 단계와,계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교 단계와,측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교 단계와,측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교 단계와,계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the SoC comparison step, when the power system frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) in the grid frequency comparison step, whether the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ). In the first SoC comparison step to determine and the system frequency comparison step, measured when the power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband area (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ). The second SoC comparison step to determine whether the SOC level exceeds the SOC control deadband upper limit (SOC MH ), and the measured SOC level is the SOC control deadband lower limit (SOC ML ) and the SOC control deadband upper limit (SOC MH). ), the third SoC comparison step to determine whether the measured SOC level does not exceed the SOC control deadband lower limit (SOC ML ), and the power system frequency in the system frequency comparison step and a fifth SoC comparison step of determining whether the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line SOC L when (f) exceeds the frequency control deadband region lower limit line f L.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention as described above has the following effects.

첫째, 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력값을 줄여 SOC 관리 효율성을 높일 수 있도록 한다.First, when the power system frequency fluctuates, the ESS controls the frequency and gradually decreases the power value of the ESS by setting the SOC offset to increase the SOC management efficiency.

둘째, 발전기와 ESS의 조합에서 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 자연스럽게 들어갈 수 있도록 하여 ESS의 SOC 관리 효율성을 높인다.Second, when the power system frequency fluctuates in the combination of the generator and ESS, the ESS controls the frequency and gradually decreases the power value of the ESS by setting the SOC offset, and at the same time, it increases the SOC management efficiency of the ESS by allowing the AGC operation of the generator to enter naturally.

셋째, ESS가 전력계통 주파수 보정을 위하여 드룹 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력을 줄여야 하는데 바로 전력을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄일 수 있도록 한다.Third, ESS performs droop control for power system frequency correction, and after charging or discharging, the power of the ESS must be reduced, but the power can be effectively reduced by adding an offset rather than changing the power to zero.

넷째, 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄여 SOC를 회복할 때에도 도움이 될 수 있도록 한다.Fourth, when reducing the power value of the ESS after charging or discharging with droop control, it is a method of adding an offset rather than changing the charging/discharging value to 0, which will help effectively reduce power and recover SOC. To be able to.

다섯째, SOC 오프셋 방식으로 주파수와 SOC를 함께 고려하여 제어를 하여 SOC 관리시에 ESS의 전력값의 변화가 크게 변동하지 않도록 한다.Fifth, the SOC offset method is used to control the frequency and SOC together so that the change in the power value of the ESS does not change significantly during SOC management.

여섯째, ESS의 전력값의 변화가 급격하게 변경되지 않으므로 발전기+ESS조합에서 ESS의 전력공급이 줄어들고 발전기의 전력 공급이 늘어날 때 발전기가 자연스럽게 들어갈 수 있어 전력망에 가해지는 충격을 줄일 수 있도록 한다.Sixth, since the change in the power value of the ESS does not change rapidly, the power supply of the ESS decreases in the generator + ESS combination, and when the power supply of the generator increases, the generator can naturally enter, thereby reducing the impact on the power grid.

일곱째, ESS의 전력값을 줄일 때에 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄여 발전기와 ESS의 조합이 보다 더 자연스럽게 운전할 수 있도록 하고, 발전기의 교축손실을 줄임으로 인해 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있도록 한다.Seventh, when reducing the power value of the ESS, the power is effectively reduced by adding an offset, so that the combination of the generator and ESS can operate more naturally, and the power consumed unnecessarily due to the reduction of throttle loss of the generator can be reduced. do.

도 1은 종래 기술의 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도
도 2는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치의 전체 구성도
도 3은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 계통 주파수 비교부의 상세 구성도
도 5는 본 발명에 따른 SOC 비교부의 상세 구성도
도 6은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도
도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어부의 상세 구성도
도 8은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법을 나타낸 플로우 차트
1 is a state diagram of SoC management and control of a conventional power generation-linked ESS
2 is an overall configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention
3 is a detailed configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention
4 is a detailed configuration diagram of a system frequency comparison unit according to the present invention
5 is a detailed configuration diagram of an SOC comparison unit according to the present invention
6 is a state diagram of SoC management and control of the power generation-linked ESS according to the present invention
7A and 7B are detailed configuration diagrams of the SoC management control unit of the power generation-linked ESS according to the present invention
8 is a flow chart showing a SoC management method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention

이하, 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an SoC management apparatus and method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention will be apparent through detailed description of each embodiment below.

도 2는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치의 전체 구성도이다.2 is an overall configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 발전기와 ESS의 조합에서 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 자연스럽게 들어갈 수 있도록 하여 ESS의 SOC 관리 효율성을 높인 것이다.The SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention is that when the power system frequency fluctuates in the combination of the generator and the ESS, the ESS controls the frequency and then gradually sets the SOC offset to the power value of the ESS. This is to increase the SOC management efficiency of ESS by reducing the voltage and allowing the AGC operation of the generator to enter naturally.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치는 도 2에서와 같이, 전기회로(Electrical Network)(100)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부(200)와, 상기 발전 제어부(200) 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 서서히 ESS의 전력 값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 충격없이 들어갈 수 있도록 하여 SoC를 관리하는 ESS(300)와, 밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감 등의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부(400)와, PSS(Power System Stabilization), Exciter, Voltage Sensing을 통하여 전력 계통 안정화를 수행하는 전력 계통 안정화부(500)를 포함한다.The SoC management apparatus using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention is the power system according to the output fluctuation or load fluctuation of the generator through the electrical network 100, as shown in FIG. A power generation control unit 200 that senses a change in frequency and performs automatic power generation control and speed control (Speed Changer), and when the power system frequency fluctuates in connection with the power generation control unit 200 and the generator, the ESS controls the frequency and offsets the SOC. The frequency of the power system is rated through ESS (300), which manages the SoC by gradually reducing the power value of the ESS and allowing the AGC operation of the generator to enter without impact, and the valve control and turbine control. A power system that has a generator that generates power through auxiliary adjustments such as adjustment of power generation or load increase or decrease to maintain the frequency, and power system stabilization through PSS (Power System Stabilization), Exciter, and Voltage Sensing. It includes a stabilization unit 500.

여기서, ESS(300)와 발전부(400)는 주파수 추종 제어 및 SOC 오프셋 추가 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것으로, 발전기의 운전 조건을 고려하여 ESS가 주파수 보정을 하고 주파수 변동이 생긴 후 SoC를 조정하여 ESS의 빠른 응답특성을 활용해서 신속하게 주파수 제어를 하는 것이다.Here, the ESS 300 and the power generation unit 400 communicate with each other in the process of frequency tracking control and SOC offset addition control to perform cooperative control, so that the generator and the ESS share the frequency control role, taking into account the operating conditions of the generator. The ESS corrects the frequency and adjusts the SoC after frequency fluctuations occur to quickly control the frequency using the fast response characteristics of the ESS.

그리고 ESS(300)는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄여 SOC를 회복할 때에도 도움이 될 수 있도록 한다.In addition, when the ESS power value is reduced after charging or discharging by controlling the droop, the ESS 300 effectively reduces the power by adding an offset rather than changing the charging/discharging value to 0 to recover the SOC. Try to be helpful at times.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS는 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여 다음과 같은 구성을 포함한다.The power generation-linked ESS according to the present invention includes the following configuration for SoC management using frequency tracking control and offset addition.

도 3은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치의 상세 구성도이다.3 is a detailed configuration diagram of an SoC management apparatus using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention.

전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여 전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교부(31)와, 계통 주파수 비교부(31)의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교부(32)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에

Figure 112021004629299-pat00005
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어부(33)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(
Figure 112021004629299-pat00006
)으로 변경하는 전력값 변경부(34)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어부(35)를 포함한다.
여기서, △P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기이다.A system frequency comparison unit 31 that measures the power system frequency and SOC level and compares it with the power system frequency (f) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) and the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), and the system The SOC level measured according to the comparison result of the frequency comparison unit 31, the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ), and the SOC control deadband upper limit line (SOC MH ) and SOC control When the SoC comparison unit 32 that compares the lower limit of the deadband area (SOC ML ) and the measured SOC level does not exceed the SOC overcharge prevention mode divider line (SOC H ) or exceeds the SOC overdischarge prevention mode divider line (SOC L ) on
Figure 112021004629299-pat00005
If the ESS charge/discharge control unit 33 that controls the ESS charge/discharge and the measured SOC level is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), the power value is zero. (
Figure 112021004629299-pat00006
), and the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), exceeds the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), or the SOC control deadband area And a frequency offset control unit 35 that performs SOC offset additional control when it does not exceed the lower limit (SOC ML ) or does not exceed the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ).
Here, ΔP is the power fluctuation value, Δf is the fluctuation frequency, and R is the droop slope.

여기서, 계통 주파수 비교부(31)의 상세 구성은 다음과 같다.Here, the detailed configuration of the system frequency comparison unit 31 is as follows.

도 4는 본 발명에 따른 계통 주파수 비교부의 상세 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of a system frequency comparison unit according to the present invention.

계통 주파수 비교부는 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교부(41)와, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교부(42)와, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교부(43)를 포함한다.The grid frequency comparison unit has a first system frequency comparison unit 41 that determines whether the power system frequency f exceeds the upper limit of the frequency control deadband region f H , and the power system frequency f is the lower limit of the frequency control deadband region. A second system frequency comparison unit 42 that determines whether it is located between (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), and the power system frequency (f) sets the lower limit of the frequency control deadband area (f L ). It includes a third system frequency comparison unit 43 to determine whether it is not exceeded.

그리고 SoC 비교부(32)의 상세 구성은 다음과 같다.And the detailed configuration of the SoC comparison unit 32 is as follows.

도 5는 본 발명에 따른 SOC 비교부의 상세 구성도이다.5 is a detailed configuration diagram of an SOC comparison unit according to the present invention.

SOC 비교부는 제 1 계통 주파수 비교부(41)에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교부(51)와, 제 2 계통 주파수 비교부(42)에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교부(52)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교부(53)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교부(54)와, 제 3 계통 주파수 비교부(43)에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교부(55)를 포함한다.The SOC comparison unit exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) when the power system frequency (f) in the first system frequency comparison unit 41 exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ). In the first SoC comparison unit 51 and the second system frequency comparison unit 42 to determine whether the power system frequency (f) is the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H ), the second SoC comparison unit 52 that determines whether the measured SOC level exceeds the SOC control deadband upper limit (SOC MH ), and the measured SOC level is the SOC control deadband lower limit (SOC). A third SoC comparison unit 53 that determines whether it is located between the ML ) and the SOC control deadband upper limit (SOC MH ), and determines whether the measured SOC level does not exceed the SOC control deadband lower limit (SOC ML ). When the power system frequency (f) in the 4th SoC comparison unit 54 and the 3rd system frequency comparison unit 43 exceeds the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), the measured SOC level is the SOC overdischarge prevention mode division line. It includes a fifth SoC comparison unit 55 that determines whether it exceeds (SOC L ).

도 6은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어 상태도이다.6 is a state diagram of SoC management and control of the power generation-linked ESS according to the present invention.

오프셋을 활용한 SOC 관리 제어 상태를 나타낸 것으로, 도 6에서 (가) 영역 및 (나) 영역은 주파수 오프셋 제어부(35)에서 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하여 SoC 관리를 하는 오프셋 추가 제어 구간이다.It shows the SOC management control state using the offset. In FIG. 6, the SOC level measured by the frequency offset control unit 35 in areas (a) and (b) exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), When the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ) is not exceeded, the SOC control deadband area lower limit (SOC ML ) is not exceeded, or the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ) is not exceeded, additional control of the SOC offset is performed. It is an offset additional control section to be managed.

그리고 도 6에서 (다)영역은 ESS 충방전 제어부(33)에서 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않는 경우에

Figure 112019087626834-pat00007
으로 ESS 충전 제어를 하는 영역이고, (라)영역은 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에
Figure 112019087626834-pat00008
으로 ESS 방전 제어를 하는 영역이다.In FIG. 6, the (C) area is when the SOC level measured by the ESS charge/discharge control unit 33 does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ).
Figure 112019087626834-pat00007
It is an area that controls ESS charging, and area (D) is when the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ).
Figure 112019087626834-pat00008
This is an area that controls ESS discharge.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 SoC 관리 제어부의 상세 구성도이다.7A and 7B are detailed configuration diagrams of the SoC management control unit of the power generation-linked ESS according to the present invention.

도 7a에서와 같이, 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여 ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계(KE : ESS의 에너지)에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부(71)와, SOC를 주파수 피드백을 위하여 SoC 변동값을 SoC 주파수 지령값(Kf)으로 변환하여 변환값(fofs)을 출력하는 SOC값 변환부(72)와, [측정 주파수-변환값](Δf-fofs)을 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부(73)를 포함한다.As shown in Fig.7a, for SoC management using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS, SoC fluctuation value (△SoC) according to the relationship between ESS output (△P ESS ) and SoC (K E: ESS energy) A SOC change unit 71 that outputs ), and an SOC value conversion unit 72 that converts the SoC fluctuation value into the SoC frequency command value (K f ) to output the converted value (f ofs) for frequency feedback of the SOC, and , - and a droop (droop) control part 73 for controlling the output ESS (ESS △ P) as an input to a measuring frequency conversion value] (f-Δf ofs).

그리고 도 7b에서와 같이, 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여 측정 주파수(Δf)를 SOC 기준값(△SoCref)으로 변경하는 SOC 기준값 변경부(74)와, ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계(KE : ESS의 에너지)에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부(75)와, SOC 기준값(△SoCref) 및 SoC 변동값(△SoC)을 입력으로 SOC 오차를 주파수 오차로 변경하는 주파수 오차 출력부(76)와, 주파수 오차 출력부(76)의 주파수 오차(Δf - fofs)를 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부(73)를 포함한다.And, as shown in Figure 7b, the SOC reference value change unit 74 for changing the measurement frequency (Δf) to the SOC reference value (ΔSoC ref ) for SoC management using frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, and the ESS SOC change unit 75 that outputs the SoC change value (△SoC) according to the output (△P ESS ) and the SoC relationship (K E : ESS energy), and the SOC reference value (△SoC ref ) and the SoC change value ( The frequency error output unit 76 that converts the SOC error into a frequency error by inputting △SoC) and the frequency error (Δf-f ofs) of the frequency error output unit 76 are input as an ESS output (△P ESS ). It includes a droop control unit 73 for controlling.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A detailed description of the SoC management method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention is as follows.

도 8은 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법을 나타낸 플로우 차트이다.8 is a flow chart showing a SoC management method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS according to the present invention.

본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법은 크게 전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여(S801) 전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교 단계(S802~S804)와, 계통 주파수 비교 단계의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교 단계(S805 ~ S809)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에

Figure 112021004629299-pat00009
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어 단계(S810)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(
Figure 112021004629299-pat00010
)으로 변경하는 전력값 변경 단계(S811)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어 단계(S812)를 포함한다.
여기서, △P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기이다.The SoC management method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention largely measures the power system frequency and SOC level (S801), and the power system frequency (f) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) And the SOC level measured according to the comparison result of the grid frequency comparison step (S802 to S804) and the grid frequency comparison step compared with the lower limit of the frequency control deadband area (f L ) and the SOC overcharge prevention mode divider (SOC H ), and SoC comparison step (S805 ~ S809) comparing the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ) and the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ) and the SOC control deadband area lower limit (SOC ML ), and the measured SOC level When the SOC overcharge prevention mode divider line (SOC H ) is not exceeded or the SOC overdischarge prevention mode divider line (SOC L ) is exceeded.
Figure 112021004629299-pat00009
If the ESS charge/discharge control step (S810), which controls ESS charge/discharge, and the measured SOC level is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), the power value is 0(
Figure 112021004629299-pat00010
), the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), exceeds the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), or the SOC control deadband area And a frequency offset control step (S812) of performing SOC offset additional control when the lower limit (SOC ML ) is not exceeded or the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L) is not exceeded.
Here, ΔP is the power fluctuation value, Δf is the fluctuation frequency, and R is the droop slope.

이와 같은 과정을 반복하여 정해진 구간의 충방전을 완료하고, 다음 사이클까지 대기한다.(S813)By repeating this process, charging and discharging in a predetermined section is completed, and waits until the next cycle.

여기서, 계통 주파수 비교 단계는, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교 단계(S802)와, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교 단계(S803)와, 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교 단계(S804)를 포함한다.Here, the grid frequency comparison step includes a first grid frequency comparison step (S802) determining whether the power grid frequency (f) exceeds the frequency control deadband region upper limit (f H ), and the power grid frequency (f) is frequency controlled. A second system frequency comparison step (S803) of determining whether it is located between the lower limit of the deadband region f L and the upper limit of the frequency control deadband region f H , and the power system frequency f is the lower limit of the frequency control deadband region ( f L ) and a third system frequency comparison step (S804) of determining whether or not it exceeds.

그리고 SoC 비교 단계는 제 1 계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교 단계(S805)와, 제 2 계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교 단계(S806)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교 단계(S807)와, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교 단계(S808)와, 제 3 계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교 단계(S809)를 포함한다.In the SoC comparison step, when the power grid frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H ) in the first grid frequency comparison step, the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ). The power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) in the determining first SoC comparison step (S805) and the second grid frequency comparison step. In case the measured SOC level exceeds the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ), a second SoC comparison step (S806), and the measured SOC level is the SOC control deadband area lower limit (SOC ML ) and the SOC A third SoC comparison step (S807) to determine whether it is located between the upper limit of the control deadband region (SOC MH ) and a fourth SoC comparison to determine whether the measured SOC level does not exceed the lower limit of the SOC control deadband region (SOC ML ). In the step S808 and the third grid frequency comparison step, if the power grid frequency f exceeds the lower limit of the frequency control deadband region f L , whether the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ). A fifth SoC comparison step (S809) of determining is included.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치 및 방법은 ESS가 전력계통 주파수 보정을 위하여 드룹 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력을 줄여야 하는데 바로 전력을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 효과적으로 전력을 줄일 수 있도록 한 것이다.The SoC management apparatus and method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS according to the present invention described above requires that the ESS perform droop control to correct the power system frequency and reduce the power of the ESS after charging or discharging. This is to effectively reduce power by adding an offset rather than changing the power to zero.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto are included in the present invention. It will have to be interpreted.

100. 전기회로(Electrical Network)
200. 발전 제어부
300. ESS
400. 발전부
500. 전력 계통 안정화부
100. Electrical Network
200. Power generation control unit
300. ESS
400. Development Department
500. Power system stabilization unit

Claims (16)

전기회로(Electrical Network)를 통하여 발전기의 출력 변동 또는 부하 변동에 따라 전력 계통의 주파수가 변동됨을 감지하고 자동 발전 제어 및 속도 제어(Speed Changer)를 하는 발전 제어부;
상기 발전 제어부 및 발전기에 연계되어 전력계통 주파수가 변동하면 ESS가 주파수 제어를 하다가 SOC 오프셋을 두고 ESS의 전력값을 줄이며 동시에 발전기의 AGC 동작이 충격없이 들어갈 수 있도록 하여 SoC를 관리하는 ESS;
밸브(Valves) 제어, 터빈(Turbine) 제어를 통하여 전력계통의 주파수가 정격 주파수를 유지하도록 발전력을 조정하거나 부하 증감 등의 보조 조정을 통하여 발전을 하는 발전기를 갖는 발전부;를 포함하고,
상기 ESS는, 전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여 전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교부와,계통 주파수 비교부의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
A power generation control unit that senses a change in a frequency of a power system according to a change in output or a load of a generator through an electrical network, and performs automatic power generation control and speed control;
An ESS that is linked to the power generation control unit and the generator and controls the frequency when the power system frequency fluctuates, and then reduces the power value of the ESS by setting an SOC offset, and simultaneously manages the SoC by allowing the AGC operation of the generator to enter without shock;
Including; a power generation unit having a generator that generates power through auxiliary adjustment such as load increase or decrease, or by adjusting the power generation power so that the frequency of the power system maintains the rated frequency through valve control and turbine control,
The ESS is a system frequency comparison unit that measures the power system frequency and SOC level and compares the power system frequency (f) with the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) and the lower limit of the frequency control deadband region (f L ), SOC level measured according to the comparison result of the grid frequency comparison unit, SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ), and SOC control deadband area upper limit line (SOC MH ) and SOC control deadband area SoC management device using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, characterized in that it comprises a SoC comparison unit for comparing the lower limit (SOC ML).
제 1 항에 있어서, 상기 ESS와 발전부는 주파수 추종 제어 및 SOC 오프셋 추가 제어 과정에서 서로 통신을 하여 협조제어를 하여 발전기와 ESS가 주파수 제어 역할을 분담하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.The frequency tracking of a power generation-linked ESS according to claim 1, wherein the ESS and the power generation unit communicate with each other in the process of frequency tracking control and SOC offset addition control to perform cooperative control, so that the generator and the ESS share the role of frequency control. SoC management unit with control and offset addition. 제 1 항에 있어서, 상기 ESS는 드룹(Droop) 제어를 하며 충전 혹은 방전을 한 후 ESS의 전력값을 줄일 때에 충방전 값을 0으로 변경하는 것이 아닌 오프셋을 추가하는 방식으로 서서히 전력을 줄여 SOC 회복 관리를 하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.The method of claim 1, wherein the ESS performs droop control and gradually reduces the power by adding an offset rather than changing the charge/discharge value to 0 when reducing the power value of the ESS after charging or discharging. SoC management device using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS, characterized in that recovery management is performed. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 ESS는,
SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에
Figure 112021004629299-pat00011
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어부를 더 포함하고,
△P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the ESS is
When the comparison result of the SoC comparison unit does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) or the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ).
Figure 112021004629299-pat00011
It further includes an ESS charge/discharge control unit for controlling the ESS charge/discharge,
△P is the power fluctuation value, △f is the fluctuation frequency, R is the SoC management device using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, characterized in that the slope (Droop).
제 1 항에 있어서, 상기 ESS는,
SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(
Figure 112021004629299-pat00012
)으로 변경하는 전력값 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the ESS is
If the SOC level measured by the comparison result of the SoC comparator is between the lower limit of the SOC control deadband area (SOC ML ) and the upper limit of the SOC control deadband area (SOC MH ), the power value is 0 (
Figure 112021004629299-pat00012
) SoC management device using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, characterized in that it further comprises a power value change unit to change.
제 1 항에 있어서, 상기 ESS는,
SoC 비교부의 비교 결과가 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the ESS is
The SOC level measured by the comparison result of the SoC comparator does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), the SOC control deadband area upper limit (SOC MH ), or the SOC control deadband area lower limit (SOC ML ). The SoC management device using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS, characterized in that it further comprises a frequency offset control unit that performs SOC offset additional control when the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L) is not exceeded. .
제 1 항에 있어서, 상기 계통 주파수 비교부는,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교부와,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교부와,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the system frequency comparison unit,
A first system frequency comparison unit that determines whether the power system frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband region (f H );
A second system frequency comparison unit that determines whether the power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H );
SoC management using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS, characterized in that it includes a third system frequency comparison unit that determines whether the power system frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L) Device.
제 1 항에 있어서, 상기 SOC 비교부는,
계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교부와,
계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교부와,
측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교부와,
측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교부와,
계통 주파수 비교부에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the SOC comparison unit,
The first SoC comparison unit that determines whether the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) when the power system frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H) in the system frequency comparison unit. Wow,
In the grid frequency comparison unit, when the power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband area (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband area (f H ), the measured SOC level is the upper limit of the SOC control deadband area. A second SoC comparison unit that determines whether it exceeds (SOC MH),
A third SoC comparison unit that determines whether the measured SOC level is located between the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ) and the SOC control deadband region upper limit (SOC MH ),
A fourth SoC comparison unit that determines whether the measured SOC level does not exceed the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ),
In the grid frequency comparison unit, when the power system frequency (f) exceeds the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), it includes a fifth SoC comparison unit that determines whether the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ). SoC management device using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, characterized in that.
제 1 항에 있어서, 상기 ESS는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여,
ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부와,
SOC를 주파수 피드백을 위하여 SoC 변동값을 SoC 주파수 지령값(Kf)으로 변환하여 변환값(fofs)을 출력하는 SOC값 변환부와,
[측정 주파수-변환값](Δf-fofs)을 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the ESS is for SoC management using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS,
An SOC change unit that outputs the SoC change value (△SoC) according to the relationship between the ESS output (△P ESS) and the SoC, and
An SOC value conversion unit that converts the SoC fluctuation value into the SoC frequency command value (K f ) and outputs the converted value (f ofs) for frequency feedback of the SOC;
[Measurement frequency-conversion value] (Δf-f ofs ) as an input to control the ESS output (△P ESS ), including a droop control unit for controlling the frequency tracking control and offset of the power generation-linked ESS SoC management device using.
제 1 항에 있어서, 상기 ESS는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리를 위하여,
측정 주파수(Δf)를 SOC 기준값(△SoCref)으로 변경하는 SOC 기준값 변경부와,
ESS 출력(△PESS) 및 SoC의 관계에 따른 SoC 변동값(△SoC)을 출력하는 SOC 변경부와,
SOC 기준값(△SoCref) 및 SoC 변동값(△SoC)을 입력으로 SOC 오차를 주파수 오차로 변경하는 주파수 오차 출력부와,
주파수 오차 출력부의 주파수 오차인 [측정 주파수-변환값](Δf - fofs)을 입력으로 ESS 출력(△PESS)을 제어하기 위한 드룹(Droop) 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the ESS is for SoC management using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS,
An SOC reference value change unit that changes the measurement frequency (Δf) to the SOC reference value (△SoC ref ),
An SOC change unit that outputs the SoC change value (△SoC) according to the relationship between the ESS output (△P ESS) and the SoC,
A frequency error output unit that converts the SOC error into a frequency error by inputting the SOC reference value (△SoC ref) and the SoC fluctuation value (△SoC),
Power generation-linked ESS, characterized in that it includes a droop control unit for controlling the ESS output (△P ESS ) by inputting [measured frequency-conversion value] (Δf-f ofs ), which is the frequency error of the frequency error output unit. SoC management device using frequency tracking control and offset addition of.
발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법은 크게 전력 계통 주파수 및 SOC 레벨을 측정하여,
전력 계통 주파수(f)와 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 및 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 비교하는 계통 주파수 비교 단계;
계통 주파수 비교 단계의 비교 결과에 따라 측정된 SOC 레벨과 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH) 및 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL) 그리고 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 및 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 비교하는 SoC 비교 단계;
측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘거나, SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘지 않는 경우에 SOC 오프셋 추가 제어를 하는 주파수 오프셋 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법.
SoC management method using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS is largely by measuring the power system frequency and SOC level,
A system frequency comparison step of comparing the power system frequency (f) with the upper limit of the frequency control deadband region (f H ) and the lower limit of the frequency control deadband region (f L );
SOC level measured according to the comparison result of the grid frequency comparison step, SOC overcharge prevention mode divider (SOC H ), SOC overdischarge prevention mode divider (SOC L ), and SOC control deadband upper limit (SOC MH ) and SOC control deadband SoC comparison step of comparing the lower region limit (SOC ML );
Measured SOC level does not exceed SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ), SOC control deadband area upper limit (SOC MH ), SOC control deadband area lower limit (SOC ML ), or SOC overdischarge prevention A frequency offset control step of performing SOC offset addition control when the mode division line (SOC L ) is not exceeded; SoC management method using frequency tracking control and offset addition of a power generation-linked ESS.
제 12 항에 있어서, 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘지 않거나, SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는 경우에
Figure 112021004629299-pat00013
으로 ESS 충방전 제어를 하는 ESS 충방전 제어 단계를 더 포함하고,
△P는 전력 변동값, △f는 변동 주파수, R은 드룹(Droop) 기울기인 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 12, wherein the measured SOC level does not exceed the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) or exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ).
Figure 112021004629299-pat00013
The ESS charge/discharge control step of controlling the ESS charge/discharge is further included,
△P is a power fluctuation value, △f is a fluctuating frequency, R is a droop slope, SoC management method using frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS.
제 12 항에 있어서, 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하면 전력값을 0(
Figure 112019087626834-pat00014
)으로 변경하는 전력값 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법.
The power value of claim 12, wherein when the measured SOC level is located between the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ) and the SOC control deadband region upper limit (SOC MH ), the power value is 0 (
Figure 112019087626834-pat00014
SoC management method using frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS, characterized in that it further comprises a step of changing the power value to change to ).
제 12 항에 있어서, 상기 계통 주파수 비교 단계는,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는지를 판단하는 제 1 계통 주파수 비교 단계와,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 2 계통 주파수 비교 단계와,
전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘지 않는지를 판단하는 제 3 계통 주파수 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 12, wherein the step of comparing the grid frequency comprises:
A first system frequency comparison step of determining whether the power system frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband region (f H ), and
A second system frequency comparison step of determining whether the power system frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H );
SoC using frequency tracking control and offset addition of power generation-linked ESS, characterized in that it includes a third system frequency comparison step that determines whether the power system frequency (f) does not exceed the lower limit of the frequency control deadband area (f L) Management method.
제 12 항에 있어서, 상기 SoC 비교 단계는,
계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH)을 넘는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 과충전 방지 모드 구분선(SOCH)을 넘는지를 판단하는 제 1 SoC 비교 단계와,
계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)과 주파수 제어 불감대 영역 상한선(fH) 사이에 위치하는 경우에 측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH)을 넘는지를 판단하는 제 2 SoC 비교 단계와,
측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)과 SOC 제어 불감대 영역 상한선(SOCMH) 사이에 위치하는지를 판단하는 제 3 SoC 비교 단계와,
측정된 SOC 레벨이 SOC 제어 불감대 영역 하한선(SOCML)을 넘지 않는지를 판단하는 제 4 SoC 비교 단계와,
계통 주파수 비교 단계에서 전력 계통 주파수(f)가 주파수 제어 불감대 영역 하한선(fL)을 넘으면 측정된 SOC 레벨이 SOC 과방전 방지 모드 구분선(SOCL)을 넘는지를 판단하는 제 5 SoC 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 연계형 ESS의 주파수 추종 제어 및 오프셋 추가를 이용하는 SoC 관리 방법.
The method of claim 12, wherein the SoC comparison step,
The first SoC comparison step to determine whether the measured SOC level exceeds the SOC overcharge prevention mode division line (SOC H ) when the power system frequency (f) exceeds the upper limit of the frequency control deadband area (f H) in the grid frequency comparison step. Wow,
In the grid frequency comparison step, when the power grid frequency (f) is located between the lower limit of the frequency control deadband region (f L ) and the upper limit of the frequency control deadband region (f H ), the measured SOC level is the upper limit of the SOC control deadband region. A second SoC comparison step to determine whether it exceeds (SOC MH), and
A third SoC comparison step of determining whether the measured SOC level is located between the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ) and the SOC control deadband region upper limit (SOC MH ),
A fourth SoC comparison step of determining whether the measured SOC level does not exceed the SOC control deadband region lower limit (SOC ML ),
In the grid frequency comparison step, if the power grid frequency (f) exceeds the lower limit of the frequency control deadband area (f L ), the 5th SoC comparison step to determine whether the measured SOC level exceeds the SOC overdischarge prevention mode division line (SOC L ). SoC management method using the frequency tracking control and offset addition of the power generation-linked ESS comprising a.
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