KR102285029B1 - Method for operating industrial complex microgrid based on dc using single soc section, program for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로그리드 운영 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법 및 프로그램에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법은 EMS가 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계; 및 상기 ESS의 SoC가 하한값 초과 및 상한값 미만인 것으로 판단되면, EMS가 다음 수학식
[수학식]
PCS*=Load*Gain
여기서,
PCS*: 보정된 PCS 출력량
Load: 현재 부하량
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값
에 따라 PCS의 출력량을 결정하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a microgrid operating method, and more particularly, to a DC-based industrial complex microgrid operating method and program using a single SoC section. A DC-based industrial complex microgrid operation method using a single SoC section according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of: determining, by the EMS, a section to which the SoC of the ESS belongs; And if it is determined that the SoC of the ESS is greater than the lower limit and less than the upper limit, the EMS is expressed by the following equation
[Equation]
PCS*=Load*Gain
here,
PCS*: calibrated PCS yield
Load: Current load
Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
and determining the output amount of the PCS according to the
Description
본 발명은 마이크로그리드 운영 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법 및 프로그램에 관한 것이다. The present invention relates to a microgrid operating method, and more particularly, to a DC-based industrial complex microgrid operating method and program using a single SoC section.
마이크로그리드(Micro Grid)는 전력망에 정보 기술이 접목되어 발전량 조절을 위한 제어가 수행되며, 발전·소비량 예측 등의 기능을 필요로 한다는 점에서 스마트그리드와 유사하지만, 그 적용 규모가 스마트그리드에 비하여 상대적으로 작고, 발전원과 수용가(전력소비 주체)의 위치가 가깝기 때문에 대규모 송전 설비가 필요하지 않다는 차이점이 있다.Micro Grid is similar to Smart Grid in that information technology is applied to the power grid to control the amount of power generation, and it requires functions such as generation and consumption forecasting, but its application scale is smaller than that of the smart grid. The difference is that large-scale power transmission facilities are not required because it is relatively small and the location of the power generation source and consumer (power consuming subject) is close.
미국의 에너지국(Department Of Energy, DOE)은 마이크로그리드(Micro Grid)를 다음과 같이 정의하고 있다.The US Department of Energy (DOE) defines a micro grid as follows.
명확히 정의된 전기적 범위 안에서 상호 연결된 '수용가'와 '분산 에너지 자원(Distributed Energy Resource, DER)'의 그룹으로 계통에 대하여 하나의 제어 가능한 개체(entity)이며, 계통으로부터 연결 및 독립이 가능하다.It is a group of 'consumers' and 'Distributed Energy Resources (DERs)' interconnected within a clearly defined electrical range, and is a controllable entity with respect to the system, and can be connected and independent from the system.
다시 말해, 마이크로그리드는 지역화된 전력망으로 수용가와 풍력, 태양광 등의 분산 에너지 자원(DER)을 연결한 것으로써, 전체 전력 계통과 독립적(off-grid)으로 동작하여 전력의 자급자족(自給自足)이 가능하며, 필요에 따라 계통과 연계(on-grid)되어 동작할 수도 있는 전력망이다.In other words, a microgrid connects consumers with distributed energy resources (DER) such as wind and solar power through a localized power grid. ) is possible, and if necessary, it is a power grid that can be operated in conjunction with the grid (on-grid).
그러나 단순히 수용가와 DER을 연결하는 것만으로는 마이크로그리드를 구성 및 운영하기에 충분하지 않다. 풍력 발전이나 태양광 발전의 경우, 풍속이나 일조량에 따른 발전량의 변화가 발생하기 때문인데, 이러한 풍력이나 태양광 발전 설비를 별다른 제어 없이 계통으로 전력을 공급하도록 연결할 경우, 전력 계통의 전력 품질은 예측과 관리가 매우 어려워진다.However, simply connecting consumers and DERs is not enough to configure and operate a microgrid. In the case of wind power generation or solar power generation, this is because the amount of power generation varies according to wind speed or sunlight. and very difficult to manage.
특히 마이크로그리드는 구성되는 전력망의 범위가 작기 때문에 신재생 발전원의 전력 품질 불안정에 더욱 큰 영향을 받게 되므로 마이크로그리드를 구성할 때는 이러한 문제들을 방지하기 위한 기술들이 적용되어야 한다. 또한 전력 품질 및 공급의 안정성을 확보하기 위하여 대부분의 마이크로그리드는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 포함하여 구성된다.In particular, since microgrids have a small range of power grids, they are more affected by the instability of power quality from renewable power sources. In addition, in order to secure power quality and stability of supply, most microgrids include an Energy Storage System (ESS).
이때, ESS는 전력 공급 과잉 시점에는 전력을 저장하고, 수요가 많아지는 시점에는 저장해 둔 전력을 수용가로 공급하는 역할을 수행함으로써 마이크로그리드의 전력 품질 및 공급의 안정성에 기여한다.At this time, the ESS contributes to the power quality and stability of the microgrid by storing power when the power supply is oversupply and supplying the stored power to consumers when the demand increases.
본 발명은 마이크로그리드 내에서의 전력 수급에 안정성을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide stability to power supply and demand within a microgrid.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Further objects and advantages of the present invention will be set forth below and will be learned by way of example of the present invention. Further, the objects and advantages of the present invention may be realized by means and combinations indicated in the claims.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법은 EMS가 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계; 및 상기 ESS의 SoC가 하한값 초과 및 상한값 미만인 것으로 판단되면, EMS가 다음 수학식A DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of: determining, by the EMS, a section to which the SoC of the ESS belongs; And if it is determined that the SoC of the ESS is greater than the lower limit and less than the upper limit, the EMS is expressed by the following equation
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
에 따라 PCS의 출력량을 결정하는 단계를 포함한다. and determining the output amount of the PCS according to the
여기서, 상기 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 보정된 PCS의 출력량으로 간주할 수 있다. Here, when the corrected output amount of the PCS exceeds the rated capacity of the PCS, the rated capacity of the PCS may be regarded as the corrected output amount of the PCS.
그리고, PV 컨버터의 현재 출력량이 PV 컨버터의 정력출력을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터의 현재 출력량을 PV 컨버터의 정력출력으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include, when it is determined that the current output amount of the PV converter exceeds the energetic output of the PV converter, limiting the current output amount of the PV converter to the energetic output of the PV converter.
또한, 상기 ESS의 SoC가 하한값 미만인 것으로 판단되면, EMS가 다음 수학식In addition, if it is determined that the SoC of the ESS is less than the lower limit, the EMS is
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
에 따라 PCS의 출력량을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. It may further include the step of determining the output amount of the PCS according to the
또한, 상기 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 보정된 PCS의 출력량으로 간주할 수 있다. Also, when the corrected output amount of the PCS exceeds the rated capacity of the PCS, the rated capacity of the PCS may be regarded as the corrected output amount of the PCS.
또한, PV 컨버터의 현재 출력량이 PV 컨버터의 정력출력을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터의 현재 출력량을 PV 컨버터의 정력출력으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, when it is determined that the current output amount of the PV converter exceeds the energetic output of the PV converter, the method may further include limiting the current output amount of the PV converter to the energetic output of the PV converter.
또한, 상기 EMS는 PV 컨버터의 출력 전부를 이용해 ESS를 충전할 수 있다. In addition, the EMS can charge the ESS using all of the output of the PV converter.
또한, 상기 EMS는 상기 ESS의 SoC가 상기 ESS의 SoC의 중간값에 도달할 때까지 상기 ESS를 충전할 수 있다. Also, the EMS may charge the ESS until the SoC of the ESS reaches a median value of the SoC of the ESS.
또한, 상기 ESS의 SoC가 상한값 초과인 것으로 판단되면, EMS가 다음 수학식In addition, if it is determined that the SoC of the ESS exceeds the upper limit, the EMS is
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
에 따라 PCS의 출력량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. It may include the step of determining the output amount of the PCS according to the
또한, 상기 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 보정된 PCS의 출력량으로 간주할 수 있다. Also, when the corrected output amount of the PCS exceeds the rated capacity of the PCS, the rated capacity of the PCS may be regarded as the corrected output amount of the PCS.
또한, PV 컨버터의 현재 출력량이 PV 컨버터의 정력출력을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터의 현재 출력량을 PV 컨버터의 정력출력으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, when it is determined that the current output amount of the PV converter exceeds the energetic output of the PV converter, the method may further include limiting the current output amount of the PV converter to the energetic output of the PV converter.
또한, 상기 EMS는 상기 ESS의 출력 전부를 부하에 공급할 수 있다. In addition, the EMS may supply all of the output of the ESS to the load.
또한, 상기 EMS는 상기 ESS의 SoC가 상기 ESS의 SoC의 중간값에 도달할 때까지 상기 ESS를 방전할 수 있다. Also, the EMS may discharge the ESS until the SoC of the ESS reaches a median value of the SoC of the ESS.
또한, 상기 ESS의 SoC의 하한값은 30%일 수 있다. In addition, the lower limit of the SoC of the ESS may be 30%.
또한, 상기 ESS의 SoC의 상한값은 70%일 수 있다. In addition, the upper limit of the SoC of the ESS may be 70%.
또한, 상기 ESS의 SoC의 중간값은 상기 ESS의 SoC의 상한값과 상기 ESS의 SoC의 하한값의 중간값일 수 있다. Also, the median value of the SoC of the ESS may be a median value between the upper limit of the SoC of the ESS and the lower limit of the SoC of the ESS.
이와 더불어, 본 발명은 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법을 수행하기 위한 매체에 저장된 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램을 더 제공할 수 있다. In addition, the present invention can further provide a DC-based industrial complex microgrid operation program using a single SoC section stored in a medium for performing the DC-based industrial complex microgrid operating method using the single SoC section.
그리고, 본 발명은 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램이 저장되고 통신망을 통해 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램을 전송할 수 있는 서버 시스템을 더 제공할 수 있다. In addition, the present invention can further provide a server system in which the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section is stored and the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section can be transmitted through a communication network. .
또한, 본 발명은 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램을 저장하고, 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램에 의해 실시간 마이크로그리드는 운영하는 EMS 시스템을 더 제공할 수 있다.In addition, the present invention further provides an EMS system that stores a DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section, and operates a real-time microgrid by a DC-based industrial complex microgrid operation program using a single SoC section. can
본 발명은 ESS의 SoC에 따라 마이크로그리드 내의 전력 공급을 조정하는 것에 의해 마이크로그리드의 자원을 이용하여 안정적으로 부하에 전력 공급을 할 수 있다. The present invention can stably supply power to the load using the resources of the microgrid by adjusting the power supply in the microgrid according to the SoC of the ESS.
도 1은 본 발명이 적용되는 산업단지 마이크로그리드 시스템의 개략도이다.
도 2는 단일 마이크로그리드 EMS에서의 마이크로그리드 운영 방법에 대한 플로우차트이다.
도 3은 도 2의 알고리즘을 실증 사이트에 적용한 결과에 대한 그래프이다.
도 4는 도 3의 결과를 수치적으로 정리한 표이다. 1 is a schematic diagram of an industrial complex microgrid system to which the present invention is applied.
2 is a flowchart of a microgrid operating method in a single microgrid EMS.
3 is a graph showing a result of applying the algorithm of FIG. 2 to a demonstration site.
4 is a table in which the results of FIG. 3 are numerically summarized.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
따라서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Accordingly, the present invention may have various modifications and may have various embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Meanwhile, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention. does not
본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마이크로그리드 운영 방법에 대하여 설명한다. 이하, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. Hereinafter, a microgrid operating method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 to 4 . Hereinafter, in order to clarify the gist of the present invention, descriptions of previously known matters will be omitted or simplified.
도 1을 참조하면, 산업단지 마이크로그리드는 복수의 마이크로그리드를 포함할 수 있다. 복수의 마이크로그리드 중 적어도 하나는 메인 마이크로그리드일 수 있고, 그 나머지는 서브 마이크로그리드일 수 있다. 도 1은 도면부호 "10"이 메인 마이크로그리드, 도면부호 (20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 이하, "20"으로 통칭함)가 서브 마이크로그리드인 경우를 예시한다. Referring to FIG. 1 , the industrial complex microgrid may include a plurality of microgrids. At least one of the plurality of microgrids may be a main microgrid, and the rest may be a sub microgrid. 1 shows that reference numeral “10” denotes a main microgrid, and reference numeral 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, hereinafter collectively referred to as “20” denotes a sub-microgrid. exemplify the case
서브 마이크로그리드는 운영되는 타입에 따라 단위 그룹(예를 들어, 피크 컷 타입 그룹, 베이스 부하 절감 그룹 등)으로 나뉠 수 있다. 피크 컷 그룹은 서브 마이크로그리드 운영에 있어, 피크 컷 운영 방식을 채택한 그룹이고, 베이스 부하 절감 그룹은 부하 제어 방식을 채택한 그룹일 수 있다. 피크 컷 운영 방식은 피크 시간대에 서브 마이크로그리드 내에서 생산된 전력을 피크 컷에 집중하여 사용하는 방식일 수 있다. 부하 제어 방식은 전기 요금 및 부하 상황을 고려하여 중요도가 낮은 부하의 제어를 통해 서브 마이크로그리드 내의 부하를 줄이는 방식일 수 있다. The sub microgrid may be divided into unit groups (eg, peak cut type group, base load reduction group, etc.) according to the type of operation. The peak cut group may be a group adopting the peak cut operation method in sub microgrid operation, and the base load reduction group may be a group adopting the load control method. The peak cut operation method may be a method of concentrating power generated in the sub microgrid during the peak time to the peak cut. The load control method may be a method of reducing the load in the sub-microgrid by controlling the load with low importance in consideration of the electricity rate and the load situation.
메인 마이크로그리드 및 서브 마이크로그리드 내부는 하위 DC 망(2)으로 배전망이 형성될 수 있다.In the main microgrid and the sub microgrid, a power distribution network may be formed as a lower DC network (2).
그리고, 서브 마이크로그리드의 단위 그룹 간은 중간 DC 망(3)으로 배전망을 형성될 수 있다. In addition, a power distribution network may be formed as an
그리고, 메인 마이크로그리드와 서브 마이크로그리드 단위 그룹 간은 상위 DC망(4)으로 배전망이 형성될 수 있다. And, between the main microgrid and the sub microgrid unit group, a power distribution network may be formed as the
메인 및 서브 마이크로그리드 각각은 AC 망(1)을 통해 유틸리티 그리드(예를 들어, 한국의 한국전력공사가 운영하는 배전망, UG)에 연계될 수 있다. 메인 및 서브 마이크로그리드는 계통 연계형일 수 있다. 즉, 메인 및 서브 마이크로그리드는 내부에서 생산한 전력 및 유틸리티그리드가 제공하는 전력을 선택적으로 사용할 수 있다. 상위, 중간, 상위 DC 망(2, 3, 4) 망 사이에는 마이크로그리드 간에 전력을 직거래할 때, DC 전력의 흐름 경로를 가변적으로 생성하기 위한 차단기가 설치될 수 있다. 차단기의 온/오프 조작을 통해 전력거래 당사자인 마이크로그리드의 ESS간 전기적인 폐루프가 형성되고, ESS 간의 전위차에 의해 전력을 판매하는 측에서 전력을 구매하는 측으로 송전될 수 있다. 이때, 전력을 판매하는 측의 ESS는 전력을 구매하는 측의 ESS 대비 높은 전위일 수 있다. 즉, DC 전력을 이용해 전력 거래를 수행하므로, 단방향으로 용이하게 전력 거래를 수행할 수 있다. 이때, 서브 마이크로그리드 간의 전력 거래는 메인 ESS의 중개로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 전력을 판매하고자 하는 마이크로그리드는 메인 ESS에 판매하고자 하는 전력을 충전하고, 전력을 구매하는 마이크로그리는 메인 ESS로부터 전력을 송전 받을 수 있다. 전력 거래시 서브 마이크로그리드의 송전과 수전이 동시에 이루어지는 경우, 판매자 측 서브 ESS, 메인 ESS, 구매자 측 ESS를 경유하는 폐루트를 통해 전력이 송전 및 수전될 수 있다. 안정적인 전력 거래를 위해 메인 ESS의 예비력은 중요한 요소일 수 있다. Each of the main and sub microgrids may be connected to a utility grid (eg, a distribution network operated by Korea Electric Power Corporation, UG) through the
서브 마이크로그리드(20)는 태양광 발전(21), PV 컨버터(22, PV Converter), 서브 ESS(23, Sub Energy Storage System), ESS 컨버터(24, ESS Converter), 부하(25, Load), PCS(26, Power Conditioning System), 서브 EMS(27, Energy Management System)을 포함할 수 있다. The sub microgrid 20 includes a
PV 컨버터(22)는 태양광 발전이 출력하는 전력을 DC/DC 변환을 하여 하위 DC 망(2)으로 기준 DC 전압 레벨로 공급할 수 있다. 기준 DC 전압 레벨은 예를 들어, 830 [Vdc]일 수 있다. 기준 DC 전압 레벨은 상위, 중위, 하위 DC 망에서 모두 동일하다. 다만, 후술하는 바와 같이 기준 DC 전압 레벨을 생성하는 주체가 운영 모드에 따라 상이할 수 있다. 독립 모드에서, 메인 마이크로그리드의 메인 ESS 및 서브 마이크로그리드의 서브 ESS가 각각의 마이크로그리드 내의 하위 DC 망(2)의 기준 DC 전압을 생성할 수 있다. 이와 달리, 연계 모드에서 메인 마이크로그리드의 메인 ESS 만이 상위, 중간, 하위 DC 망(2, 3, 4)의 기준 DC 전압을 모두 생성할 수 있다. The PV converter 22 may convert the power output from the photovoltaic power generation to DC/DC and supply it to the
ESS 컨버터(24)는 PV 컨버터(22)가 하위 DC 망(2)에 공급하는 DC 전력을 DC/DC 변환하여 서브 ESS(23)를 충전할 수 있다. 이와 반대로, ESS 컨버터(24)는 ESS(23)에 충전된 전력을 DC/DC 전환하여 기준 DC 전압 레벨로 하위 DC 망(2)으로 방전할 수 있다. The ESS converter 24 may charge the
PCS(26)는 하위 DC 망(2)를 통해 공급되는 전력을 DC/AC 변환하여 부하(25)에 공급할 수 있다. The
부하(25)는 산업단지 내에서 사용되는 기계일 수 있다. The
서브 마이크로그리드(20) 내부에서 하위 DC 망(2)에 설치된 AMI(Adavanced Meter Infrastructure)는 하위 DC 망(2)을 통한 수전량 및 송전량을 계측할 수 있다. 여기서, 송전량은 서브 마이크로그리드가 DC 망을 통해 다른 서브 마이크로그리드 또는 메인 마이크로그리드에 판매한 전력량일 수 있고, 수전량은 서브 마이크로그리드가 DC 망을 통해 다른 서브 마이크로그리드 또는 메인 마이크로그리드로부터 구매한 전력량일 수 있다. 서브 마이크로그리드(20) 내부에서 AC 망(1)에 설치된 AMI(Adavanced Meter Infrastructure)는 유틸리티 그리드로부터 서브 마이크로그리드가 수전한 양을 계측할 수 있다. AMI (Advanced Meter Infrastructure) installed in the
서브 EMS(27)는 서브 마이크로그리드의 전반적인 운영을 담당할 수 있다. 이때, 서브 마이크로그리드는 실측값 또는 예측값에 기반하여 서브 마이크로그리드를 운영할 수 있다. 서브 EMS(27)는 PV 컨버터(22), 서브 ESS(23), PCS(26)의 동작을 제어할 수 있다. The
이하, 서브 EMS(27)가 서브 마이크로그리드를 운영하는 방식에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해, 서브 EMS(27)의 다양한 운영 방식 중 서브 ESS(23)의 SoC(State of Charge)에 기반한 운영 동작에 대하여 설명한다. Hereinafter, a description will be given of a method in which the
도 2를 참조하면, 먼저, 서브 EMS(27)는 독립 모드에서 서브 마이크로그리드를 운영할 수 있다(S1). 이때, 서브 마이크로그리드(20)는 유틸리티그리드(UG)에만 연계될 수 있고 다른 서브 마이크로그리드 및 메인 마이크로그리드와는 연계 동작을 수행하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 2 , first, the
그리고, 서브 EMS(27)는 초기 동작 시퀀스를 수행할 수 있다(S2). 이때, 서브 EMS(27)는 기 설정된 순서로, PV 컨버터(22), 서브 ESS(23), ESS 컨버터(24), PCS(26)을 구동시킬 수 있다. Then, the
그리고, 서브 EMS(27)는 서브 ESS(23)의 SoC를 확인할 수 있다(S3). Then, the
그리고, 서브 EMS(27)는 서브 ESS(23)의 SoC가 30%를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S4). Then, the
S4에서 서브 ESS(23)의 SoC가 30%를 초과하는 것으로 판단되면, 서브 EMS(27)는 서브 ESS(23)의 SoC가 "30% < SoC < 70%" 인지 여부를 판단할 수 있다(S5).If it is determined in S4 that the SoC of the
S5에서 서브 ESS(23)의 SoC가 "30% < SoC < 70%" 인 것으로 판단되면, 서브 EMS(27)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S6). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. If it is determined in S5 that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
부하 변동이 매우 심한 경우, PCS가 부하 추종 운전을 하게 되면 PCS에 과부하가 발생할 수 있고, 급격하 부하 감소는 PCS가 의도치 않은 역송전을 하게 할 수 있다. 그리고, 과부하가 발생한 것 또는 의도치 않은 역송전에 대응하여 서브 EMS(27)는 PSC(26)의 운행을 정지시킬 수 있다. 즉, 부하 변동이 심한 마이크로그리드는 PCS의 전력 공급이 안정적이지 않을 수 있다. If the load fluctuation is very severe, the PCS may become overloaded when the PCS performs the load-following operation. And, in response to the occurrence of overload or unintentional reverse power transmission, the
이에, 본 발명은 현재 부하량에 1 미만의 상수를 곱하는 것에 의해 부하 변동을 완화시킬 수 있다. 이에 의해, 급격한 부하 변동이 있음에도 불구하고, PCS(26)의 안정적인 전력 공급이 가능할 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. Accordingly, the present invention can alleviate the load fluctuation by multiplying the current load by a constant less than 1. Accordingly, it may be possible to stably supply power to the
S6 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 서브 EMS(27)는 PCS(26)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(26)를 제어할 수 있다. Using the corrected PCS output amount PCS* calculated in step S6, the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S7). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS (S7).
이와 더불어, 서브 ESM(27)는 PV 컨버터(22)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(22)의 현재 출력(PV)을 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S8). 이를 통해, PV 컨버터(22)의 과부하를 방지함에 동시에 PV 컨버터(22)가 안정적으로 출력하게 할 수 있다. In addition, when the
S4에서 서브 EMS(27)의 SoC가 30 % 미만인 것으로 판단되면, 서브 EMS(27)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S9). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. If it is determined in S4 that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
S9 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 서브 EMS(27)는 PCS(26)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(26)를 제어할 수 있다. Using the corrected PCS output amount PCS* calculated in step S9, the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S10). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS ( S10 ).
이와 더불어, 서브 EMS(27)는 PV 컨버터(22)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(22)의 현재 출력(PV)을 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S11). In addition, when the
그리고, 서브 EMS(27)는 PV 컨버터(22)의 출력 전부를 이용해 서브 ESS(23)를 충전할 수 있다(S12). S12에서 Conv*는 ESS 컨버터(24)의 하위 DC 망(2)으로의 출력량일 수 있다. Conv*가 양수이면 서브 ESS(23)의 방전을 의미하고 음수이면 서브 ESS(23)의 충전을 의미한다. 따라서, 충전시 Conv*의 산출식에서 PCS*(보정된 PCS 출력량)을 "0"으로 하는 것에 의해, PV 컨버터(22)의 출력 전부(PV)가 서브 ESS(23)의 충전 전력으로 사용될 수 있다. In addition, the
서브 EMS(27)는 서브 ESS(23)의 SoC가 50%를 초과할 때까지 S9 ~ S12를 반복할 수 있다(S13). The
서브 ESS(23)의 SoC가 70%를 초과하는 것으로 판단되면(S14), 서브 EMS(27)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S15). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. If it is determined that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
S15 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 서브 EMS(27)는 PCS(26)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(26)를 제어할 수 있다. Using the corrected PCS output amount (PCS*) calculated in step S15 , the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S16). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS (S16).
이와 더불어, 서브 EMS(27)는 PV 컨버터(22)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(22)의 현재 출력(PV)을 PV 컨버터(22)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S17). In addition, when the
그리고, 서브 EMS(27)는 ESS 컨버터(24)의 출력 전부를 부하에 공급하는 것에 의해 서브 ESS(23)를 방전시킬 수 있다(S18). S18에서 Conv*는 ESS 컨버터(24)의 하위 DC 망(2)으로의 출력량일 수 있다. Conv*가 양수이면 서브 ESS(23)의 방전을 의미하고 음수이면 서브 ESS(23)의 충전을 의미한다. 따라서, 방전시 Conv*의 산출식에서 PV(PV 컨버터(22)의 현재 출력량)을 "0"으로 하는 것에 의해, 보정된 PCS 출력(PCS*) 전부를 PV 컨버터의 출력(Conv*)으로 할 수 있다. Then, the
서브 EMS(27)는 서브 ESS(23)의 SoC가 50% 미만이 될 때까지 S15 ~ S18을 반복할 수 있다(S19). The
위와 같이, 서브 ESS(23)가 최대한 30 ~ 70 % 사이가 되도록 서브 ESS(23)의 SoC를 제어하는 것에 의해 서브 ESS의 과방전/과충전/잦은 충방전으로 인한 서브 ESS의 과열 사고가 방지될 수 있고, 서브 ESS의 수명이 연장될 수 있다. As described above, by controlling the SoC of the
위에서, 30%는 예시에 불과하며, 서브 ESS의 하한 SoC는 설계자에 의해 사이트에 맞게 최적으로 선택될 수 있다. 그리고, 70%는 예시에 불과하며, 서브 ESS의 상한 SoC는 설계자에 의해 사이트에 맞게 최적으로 선택될 수 있다. 상기 50%는 예시에 불과하며, 설계자에 의해 서브 ESS의 상한 SoC와 하한 SoC의 중간값으로 선택될 수 있다. Above, 30% is only an example, and the lower limit SoC of the sub ESS can be optimally selected for the site by the designer. And, 70% is only an example, and the upper limit SoC of the sub ESS can be optimally selected by the designer for the site. The above 50% is merely an example, and may be selected as an intermediate value between the upper limit SoC and the lower limit SoC of the sub ESS by a designer.
메인 마이크로그리드(10)는 태양광 발전(11), PV 컨버터(12, PV Converter), 메인 ESS(13, Sub Energy Storage System), ESS 컨버터(14, ESS Converter), 부하(15, Load), PCS(16, Power Conditioning System), 메인 EMS(17, Energy Management System), 열병합발전기(18, CHP)을 포함할 수 있다. The
PV 컨버터(12)는 태양광 발전이 출력하는 전력을 DC/DC 변환을 하여 하위 DC 망(2)으로 기준 DC 전압 레벨로 공급할 수 있다. 기준 DC 전압 레벨은 예를 들어, 830 [Vdc]일 수 있다. 기준 DC 전압 레벨은 상위, 중위, 하위 DC 망에서 모두 동일하다. 다만, 후술하는 바와 같이 기준 DC 전압 레벨을 생성하는 주체가 운영 모드에 따라 상이할 수 있다. The PV converter 12 may convert the power output from the solar power generation to DC/DC and supply it to the
ESS 컨버터(14)는 PV 컨버터(12)가 하위 DC 망(2)에 공급하는 DC 전력을 DC/DC 변환하여 메인 ESS(13)를 충전할 수 있다. 이와 반대로, ESS 컨버터(14)는 메인 ESS(13)에 충전된 전력을 DC/DC 전환하여 기준 DC 전압 레벨로 하위 DC 망(2)으로 방전할 수 있다. The ESS converter 14 may charge the
PCS(16)는 하위 DC 망(2)를 통해 공급되는 전력을 DC/AC 변환하여 부하(15)에 공급할 수 있다. The
부하(15)는 산업단지 내에서 사용되는 기계일 수 있다. The
메인 마이크로그리드(10) 내부에서 AC 망(1)에 설치된 AMI(Adavanced Meter Infrastructure)는 유틸리티 그리드로부터 메인 마이크로그리드가 수전한 양을 계측할 수 있다. The AMI (Advanced Meter Infrastructure) installed in the
메인 EMS(17)는 메인 마이크로그리드의 전반적인 운영을 담당할 수 있다. 이때, 메인 마이크로그리드는 실측값 또는 예측값에 기반하여 메인 마이크로그리드를 운영할 수 있다. 메인 EMS(17)는 PV 컨버터(12), 메인 ESS(13), PCS(16)의 동작을 제어할 수 있다. The
열병합발전기(18)는 메인 마이크로그리드의 예비력을 확보하기 위한 것이며, 메인 EMS(17)의 제어에 의해 운영될 수 있다. The
이하, 메인 EMS(17)가 메인 마이크로그리드를 운영하는 방식에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해, 메인 EMS(17)의 다양한 운영 방식 중 메인 ESS(13)의 SoC(State of Charge)에 기반한 운영 동작에 대하여 설명한다. 독립 모드에서 메인 EMS의 동작은 서브 EMS의 동작과 일치하므로, 다시 도 2를 참조하여 메인 EMS의 독립 모드에서의 동작에 대해 설명한다. Hereinafter, a method in which the
도 2를 참조하면, 먼저, 메인 EMS(17)는 독립 모드에서 메인 마이크로그리드를 운영할 수 있다(S1). 이때, 메인 마이크로그리드(10)는 유틸리티그리드(UG)에만 연계될 수 있고 서브 마이크로그리드와는 연계 동작을 수행하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 2 , first, the
그리고, 메인 EMS(17)는 초기 동작 시퀀스를 수행할 수 있다(S2). 이때, 메인 EMS(17)는 기 설정된 순서로, PV 컨버터(12), 서브 ESS(13), ESS 컨버터(14), PCS(16)를 구동시킬 수 있다. Then, the
그리고, 메인 EMS(17)는 메인 ESS(13)의 SoC를 확인할 수 있다(S3). Then, the
그리고, 메인 EMS(17)는 메인 ESS(13)의 SoC가 30%를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S4). Then, the
S4에서 메인 ESS(13)의 SoC가 30%를 초과하는 것으로 판단되면, 메인 EMS(17)는 메인 ESS(13)의 SoC가 "30% < SoC < 70%" 인지 여부를 판단할 수 있다(S5).If it is determined in S4 that the SoC of the
S5에서 메인 ESS(13)의 SoC가 "30% < SoC < 70%" 인 것으로 판단되면, 메인 EMS(17)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S6). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. If it is determined in S5 that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
부하 변동이 매우 심한 경우, PCS가 부하 추종 운전을 하게 되면 PCS에 과부하가 발생할 수 있고, 급격하 부하 감소는 PCS가 의도치 않은 역송전을 하게 할 수 있다. 그리고, 과부하가 발생한 것 또는 의도치 않은 역송전에 대응하여 메인 EMS(17)는 PSC(16)의 운행을 정지시킬 수 있다. 즉, 부하 변동이 심한 마이크로그리드는 PCS의 전력 공급이 안정적이지 않을 수 있다. If the load fluctuation is very severe, the PCS may become overloaded when the PCS performs the load-following operation. And, in response to the occurrence of overload or unintentional reverse power transmission, the
이에, 본 발명은 현재 부하량에 1 미만의 상수를 곱하는 것에 의해 부하 변동을 완화시킬 수 있다. 이에 의해, 급격한 부하 변동이 있음에도 불구하고, PCS(16)의 안정적인 전력 공급이 가능할 수 있다. Accordingly, the present invention can alleviate the load fluctuation by multiplying the current load by a constant less than 1. Accordingly, it may be possible to stably supply power to the
S6 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 메인 EMS(17)는 PCS(16)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(16)를 제어할 수 있다. By using the corrected PCS output amount (PCS*) calculated in step S6, the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S7). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS (S7).
이와 더불어, 메인 ESM(17)는 PV 컨버터(12)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(12)의 현재 출력량(PV)을 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S8). 이를 통해, PV 컨버터(12)의 과부하를 방지함에 동시에 PV 컨버터(12)가 안정적으로 출력하게 할 수 있다. In addition, if the
S4에서 메인 EMS(17)의 SoC가 30 % 미만인 것으로 판단되면, 메인 EMS(17)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S9). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. If it is determined that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
S9 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 메인 EMS(17)는 PCS(16)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(16)를 제어할 수 있다. Using the corrected PCS output amount (PCS*) calculated in step S9, the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S10). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS ( S10 ).
이와 더불어, 메인 EMS(17)는 PV 컨버터(12)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(12)의 현재 출력(PV)을 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S11). In addition, when the
그리고, 메인 EMS(17)는 PV 컨버터(12)의 출력 전부를 이용해 메인 ESS(13)를 충전할 수 있다(S12). S12에서 Conv*는 ESS 컨버터(14)의 하위 DC 망(2)으로의 출력량일 수 있다. Conv*가 양수이면 메인 ESS(13)의 방전을 의미하고 음수이면 메인 ESS(13)의 충전을 의미한다. 따라서, 충전시 Conv*의 산출식에서 PCS*(보정된 PCS 출력량)을 "0"으로 하는 것에 의해, PV 컨버터(12)의 출력 전부(PV)가 메인 ESS(13)의 충전 전력으로 사용될 수 있다. In addition, the
메인 EMS(17)는 메인 ESS(13)의 SoC가 50%를 초과할 때까지 S9 ~ S12를 반복할 수 있다(S13). The
메인 ESS(13)의 SoC가 70%를 초과하는 것으로 판단되면(S14), 메인 EMS(17)는 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 연산할 수 있다(S15). 이때, 다음의 수학식에 따라 보정된 PCS의 출력량이 산출될 수 있다. Gain은 마이크로그리드 사이트의 부하 변동을 고려하여 설계자에 의해 적절히 선택될 수 있다. When it is determined that the SoC of the
[수학식][Equation]
PCS*=Load*GainPCS*=Load*Gain
여기서, here,
PCS*: 보정된 PCS 출력량PCS*: calibrated PCS yield
Load: 현재 부하량 Load: Current load
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
S15 단계에서 산출된 보정된 PCS의 출력량(PCS*)를 이용해, 메인 EMS(17)는 PCS(16)가 보정된 PCS의 출력량(PCS*)을 출력하도록 PCS(16)를 제어할 수 있다. Using the corrected PCS output amount (PCS*) calculated in step S15 , the
이때, 보정된 PCS의 출력량(PCS*)이 PCS의 정격용량(PCS_cap)을 초과하면, PCS_cap이 보정된 PCS의 출력량(PCS*)인 것으로 간주될 수 있다(S16). At this time, if the corrected output amount (PCS*) of the PCS exceeds the rated capacity (PCS_cap) of the PCS, PCS_cap may be regarded as the corrected output amount (PCS*) of the PCS (S16).
이와 더불어, 메인 EMS(17)는 PV 컨버터(12)의 현재 출력량(PV)이 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터(12)의 현재 출력(PV)을 PV 컨버터(12)의 정력출력(Conv_cap)으로 제한할 수 있다(S17). In addition, when the
그리고, 서브 EMS(17)는 ESS 컨버터(14)의 출력 전부를 부하에 공급하는 것에 의해 메인 ESS(13)를 방전시킬 수 있다(S18). S18에서 Conv*는 ESS 컨버터(14)의 하위 DC 망(2)으로의 출력량일 수 있다. Conv*가 양수이면 메인 ESS(13)의 방전을 의미하고 음수이면 메인 ESS(13)의 충전을 의미한다. 따라서, 방전시 Conv*의 산출식에서 PV(PV 컨버터(12)의 현재 출력량)을 "0"으로 하는 것에 의해, 보정된 PCS 출력(PCS*) 전부를 PV 컨버터의 출력(Conv*)로 할 수 있다. Then, the
메인 EMS(17)는 메인 ESS(13)의 SoC가 50% 미만이 될 때까지 S15 ~ S18을 반복할 수 있다(S19). The
위와 같이, 메인 ESS(13)가 최대한 30 ~ 70 % 사이가 되도록 메인 ESS(13)의 SoC를 제어하는 것에 의해 메인 ESS의 과방전/과충전/잦은 충방전으로 인한 서브 ESS의 과열 사고가 방지될 수 있고, 서브 ESS의 수명이 연장될 수 있다. As above, by controlling the SoC of the
위에서, 30%는 예시에 불과하며, 메인 ESS의 하한 SoC는 설계자에 의해 사이트에 맞게 최적으로 선택될 수 있다. 그리고, 70%는 예시에 불과하며, 메인 ESS의 상한 SoC는 설계자에 의해 사이트에 맞게 최적으로 선택될 수 있다. 상기 50%는 예시에 불과하며, 설계자에 의해 메인 ESS의 상한 SoC와 하한 SoC의 중간값으로 선택될 수 있다. 메인 ESS와 서브 ESS의 상한 Soc/하한 SoC는 상이하거나 같을 수 있다. 복수의 마이크로그리드 각각의 ESS의 상한 Soc/하한 SoC는 상이하거나 같을 수 있다. 이때, ESS를 어떤 제품이나 타입으로 쓰는가에 따라 적절한 상한 Soc/하한 SoC가 결정될 수 있다. Above, 30% is only an example, and the lower limit SoC of the main ESS can be optimally selected for the site by the designer. And, 70% is only an example, and the upper limit SoC of the main ESS can be optimally selected for the site by the designer. The above 50% is only an example, and may be selected as an intermediate value between the upper limit SoC and the lower limit SoC of the main ESS by a designer. The upper limit Soc/lower limit SoC of the main ESS and the sub ESS may be different or the same. The upper limit Soc/lower limit SoC of the ESS of each of the plurality of microgrids may be different or the same. At this time, an appropriate upper limit Soc/lower limit SoC may be determined according to which product or type of ESS is used.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법은 실질적으로 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램이 설치된 컴퓨터 시스템에 의해 수행된다. In addition, the DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section according to an embodiment of the present invention is substantially performed by a computer system in which a DC-based industrial complex microgrid operating program using a single SoC section is installed.
즉, 본 발명은 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램이 저장된 EMS 시스템의 형태로 제공될 수도 있다.That is, the present invention may be provided in the form of an EMS system in which a DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section is stored.
또한, 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램은 서버 시스템에 저장되고, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 서버 시스템으로부터 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램을 다운로드받아 설치한 후, 마이크로그리드 운영을 수행할 수 있다.In addition, the DC-based industrial complex microgrid operating program using the single SoC section is stored in a server system, and the computer system downloads and installs the DC-based industrial complex microgrid operating program using the single SoC section from the server system. After that, microgrid operation can be performed.
또한, 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램은 별도로 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진자에서 공지되어 사용 가능할 것일 수 있으며, 예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다. In addition, the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section may be separately stored and provided in a recording medium, and the recording medium may be specially designed and configured for the present invention or common knowledge in the computer software field. It may be known and usable by a vibrator, for example, a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape, an optical recording medium such as a CD, a DVD, and a magneto-optical recording medium capable of both magnetic and optical recording , ROM, RAM, flash memory, etc. may be a hardware device specially configured to store and execute program instructions alone or in combination.
또한, 상기 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 프로그램은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.In addition, the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section may be a program composed of a program command, a local data file, a local data structure, etc. alone or in combination, and not only a machine code such as generated by a compiler , may be a program written in high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
도 3을 참조하면, 총 4개의 공장을 대상으로 실증 사이트를 구성하였다. 즉, 4개의 마이크로그리드를 구성하였고, 각각의 마이크로그리드에 대하여 상기 도 2의 알로리즘에 따라 운영하였다. 도 3에서 녹색의 막대그래프는 당일 시간대별 유틸리티 그리드 전력의 사용량을 의미하고, 파란색 곡선은 시간대별 평균 유틸리티 그리드의 전력의 사용량을 의미한다. 부하량이 많은 오전 9 ~ 오후 6시에 유틸리티 그리드의 전력 사용량이 적음을 명확히 알 수 있다. 그리고, 도 4를 참조하면, 부하량이 많은 Factory 2의 경우 유틸리티 그리드의 전력 사용량의 감소량이 매우 큼을 알 수 있다. Referring to FIG. 3 , a demonstration site was configured for a total of four factories. That is, four microgrids were configured, and each microgrid was operated according to the algorithm of FIG. 2 . In FIG. 3 , the green bar graph means the usage of utility grid power for each time period of the day, and the blue curve means the average utility grid power usage for each time zone. It can be clearly seen that the utility grid's power usage is low during the heavy loads from 9 am to 6 pm. And, referring to FIG. 4 , in the case of
UG: 유틸리티그리드
1: AC 망
2: 하위 DC 망
3: 중간 DC 망
4: 상위 DC 망
10: 메인 마이크로그리드
11: 태양광 발전
12: PV 컨버터
13: 메인 ESS
14: ESS 컨버터
15: 부하
16: PCS
17: 메인 EMS
18: 열병합 발전기
20: 서브 마이크로그리드
21: 태양광 발전
22: PV 컨버터
23: 서브 ESS
24: ESS 컨버터
25: 부하
26: PCS
27: 서브 EMS UG: Utility Grid
1: AC network
2: Sub-DC network
3: Medium DC network
4: Upper DC network
10: main microgrid
11: Solar power
12: PV converter
13: Main ESS
14: ESS converter
15: load
16: PCS
17: Main EMS
18: cogeneration generator
20: sub microgrid
21: solar power
22: PV converter
23: Sub ESS
24: ESS converter
25: load
26: PCS
27: sub EMS
Claims (19)
상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계; 및
상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계에서, 상기 ESS의 SoC가 하한값 초과 및 상한값 미만인 것으로 판단되면, 상기 EMS가 다음 수학식 1에 따라 보정된 PCS의 출력량을 결정하는 단계;
[수학식 1]
PCS*=Load*Gain
여기서,
PCS*: 보정된 PCS 출력량
Load: 현재 부하량
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값
상기 수학식 1에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 수학식 1에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량으로 간주하는 단계;
상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계에서, 상기 ESS의 SoC가 하한값 미만인 것으로 판단되면, EMS가 다음 수학식 2에 따라 보정된 PCS의 출력량을 결정하는 단계;
[수학식 2]
PCS*=Load*Gain
여기서,
PCS*: 보정된 PCS 출력량
Load: 현재 부하량
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값
상기 수학식 2에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 수학식 2에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량으로 간주하는 단계;
상기 ESS의 SoC가 하한값 미만인 경우, 상기 PV 컨버터의 출력 전부를 이용해 상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 상기 ESS의 SoC의 중간값에 도달할 때까지 상기 ESS를 충전하는 단계;
상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 속하는 구간을 판단하는 단계에서 상기 ESS의 SoC가 상한값 초과인 것으로 판단되면, 상기 EMS가 다음 수학식 3에 따라 보정된 PCS의 출력량을 결정하는 단계;
[수학식 3]
PCS*=Load*Gain
여기서,
PCS*: 보정된 PCS 출력량
Load: 현재 부하량
Gain: 0.1 ~ 1 사이의 값 중 설계자에 의해 선정된 값
상기 수학식 3에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량이 상기 PCS의 정격용량을 초과하면, 상기 PCS의 정격용량을 상기 수학식 3에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량으로 간주하는 단계;
상기 ESS의 SoC가 상한값 초과인 경우, 상기 EMS가 상기 ESS의 SoC가 상기 ESS의 중간값에 도달할 때까지 상기 ESS의 방전량을 상기 수학식 3에 의해 산출된 보정된 PCS의 출력량으로 하여 상기 ESS를 방전시키는 단계;
를 포함하고,
상기 복수의 마이크로그리드 각각은 유틸리티 그리드에 연계되고,
상기 복수의 마이크로그리드 각각의 내부는 하위 DC 망으로 배전망이 형성되고,
상기 PV 컨버터는 상기 태양광 발전이 출력하는 전력을 DC/DC 변환을 하여 상기 하위 DC 망으로 기준 DC 전압 레벨로 공급하고,
상기 ESS 컨버터는 상기 PV 컨버터가 하위 DC 망에 공급하는 DC 전력을 DC/DC 변환하여 상기 ESS를 충전하고, 상기 ESS 컨버터는 상기 ESS에 충전된 전력을 DC/DC 전환하여 기준 DC 전압 레벨로 상기 하위 DC 망으로 방전하고,
상기 PCS는 상기 하위 DC 망을 통해 공급되는 전력을 DC/AC 변환하여 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법.
In the method of operating an industrial complex microgrid comprising a plurality of microgrids equipped with photovoltaic power generation, PV converter, ESS, ESS converter, load, PCS and EMS,
determining, by the EMS, a section to which the SoC of the ESS belongs; and
determining, by the EMS, the output amount of the PCS corrected according to Equation 1 below, if it is determined that the SoC of the ESS is greater than the lower limit and less than the upper limit in the step of the EMS determining the section to which the SoC of the ESS belongs;
[Equation 1]
PCS*=Load*Gain
here,
PCS*: calibrated PCS yield
Load: Current load
Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
when the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 1 exceeds the rated capacity of the PCS, considering the rated capacity of the PCS as the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 1;
determining, by the EMS, the output amount of the corrected PCS according to Equation 2 below, if it is determined that the SoC of the ESS is less than the lower limit in the step of the EMS determining the section to which the SoC of the ESS belongs;
[Equation 2]
PCS*=Load*Gain
here,
PCS*: calibrated PCS yield
Load: Current load
Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
when the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 2 exceeds the rated capacity of the PCS, considering the rated capacity of the PCS as the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 2;
when the SoC of the ESS is less than the lower limit, charging the ESS by the EMS using all of the output of the PV converter until the SoC of the ESS reaches a median value of the SoC of the ESS;
determining, by the EMS, an output amount of the corrected PCS according to Equation 3 below, if it is determined that the SoC of the ESS exceeds the upper limit in the step of the EMS determining the section to which the SoC of the ESS belongs;
[Equation 3]
PCS*=Load*Gain
here,
PCS*: calibrated PCS yield
Load: Current load
Gain: A value selected by the designer among values between 0.1 and 1
when the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 3 exceeds the rated capacity of the PCS, considering the rated capacity of the PCS as the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 3;
When the SoC of the ESS exceeds the upper limit, the EMS sets the discharge amount of the ESS as the output amount of the corrected PCS calculated by Equation 3 until the SoC of the ESS reaches the intermediate value of the ESS. discharging the ESS;
including,
each of the plurality of microgrids is associated with a utility grid,
A distribution network is formed as a lower DC network inside each of the plurality of microgrids,
The PV converter converts the power output by the solar power generation to DC/DC and supplies it to the lower DC network at a reference DC voltage level,
The ESS converter charges the ESS by converting DC power supplied by the PV converter to the lower DC network to DC/DC, and the ESS converter converts the power charged in the ESS to DC/DC to a reference DC voltage level. Discharge to the lower DC network,
The PCS is a DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section, characterized in that the DC/AC converts the power supplied through the lower DC network and supplies it to the load.
PV 컨버터의 현재 출력량이 PV 컨버터의 정력출력을 초과하는 것으로 판단되면, PV 컨버터의 현재 출력량을 PV 컨버터의 정력출력으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법.
The method of claim 1,
DC-based industrial complex using a single SoC section, further comprising the step of limiting the current output amount of the PV converter to the energetic output of the PV converter when it is determined that the current output amount of the PV converter exceeds the energetic output of the PV converter How to operate a microgrid.
상기 ESS의 SoC의 하한값은 30%인 것을 특징으로 하는 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법.
The method of claim 1,
DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section, characterized in that the lower limit of the SoC of the ESS is 30%.
상기 ESS의 SoC의 상한값은 70%인 것을 특징으로 하는 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법.
The method of claim 1,
DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section, characterized in that the upper limit of the SoC of the ESS is 70%.
상기 ESS의 SoC의 중간값은 상기 ESS의 SoC의 상한값과 상기 ESS의 SoC의 하한값의 중간값인 것을 특징으로 하는 싱글 SoC 구간을 이용한 DC 기반 산업단지 마이크로그리드 운영 방법.
The method of claim 1,
The median value of the SoC of the ESS is a DC-based industrial complex microgrid operating method using a single SoC section, characterized in that it is a median value of the upper limit of the SoC of the ESS and the lower limit of the SoC of the ESS.
A single SoC section stored in a medium for performing the DC-based industrial complex microgrid operating method using the single SoC section of any one of claims 1, 3, 14, 15 and 16 in combination with a computer DC-based industrial complex microgrid operation program using
A server system capable of storing the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section of claim 17 and transmitting the DC-based industrial complex microgrid operating program using the single SoC section through a communication network.
An EMS system that stores the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section of claim 17 and operates the real-time microgrid by the DC-based industrial complex microgrid operation program using the single SoC section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190125807A KR102285029B1 (en) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | Method for operating industrial complex microgrid based on dc using single soc section, program for the same |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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KR20210043082A KR20210043082A (en) | 2021-04-21 |
KR102285029B1 true KR102285029B1 (en) | 2021-08-03 |
Family
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KR (1) | KR102285029B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101795301B1 (en) * | 2016-09-13 | 2017-11-08 | 한국전력공사 | Apparatus and method for operating a pcs efficiency considered microgrid |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101212343B1 (en) | 2010-11-25 | 2012-12-13 | 중앙대학교 산학협력단 | System and method for operating microgrid |
KR102563891B1 (en) | 2016-10-27 | 2023-08-09 | 한국전기연구원 | Operating System and Method for Optimal Operation of a Renewable Energy based Islanded Micro-grid |
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