KR102298844B1 - Decentralized Power System That Can Be Linked To LVDC and Commercial AC-based Systems - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분산형 부하에 전력을 전달하는 분산형 전력 시스템에 있어서, 상기 분산형 전력 시스템은 태양광패널로부터 발전되는 전력을 변환하는 PV 컨버터; ESS(Energy Storage System)에 연결되어 충전하거나 방전할 때 전력을 변환하는 배터리 컨버터; 분산형 부하에 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 전달하는 부하용 인버터; 및 상기 PV 컨버터로부터 전달되는 전력을 변환하며, 상기 ESS(Energy Storage System)에 전력을 전달하거나 전달받아 전력을 변환하고, 상기 부하용 인버터에 전력을 전달하기 위해 상기 PV 컨버터와 상기 배터리 컨버터와 상기 부하용 인버터와 하나의 접점에서 연결되어 양방향으로 전력이 전달될 수 있는 LVDC 컨버터;로 구성되되, 상기 LVDC 컨버터와 연결되어 상용 AC 기반의 계통과 연계가능하도록 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 계통 연계하는 계통연계 인버터;가 추가로 구성될 수 있어 현재의 상용 AC 기반의 계통과 향후 LVDC 배전망을 기반으로 하는 계통 둘다 모두 연계 가능한 것을 특징으로 하는 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems, and more particularly, to a distributed power system that delivers power to a distributed load, wherein the distributed power system is PV converter that converts the generated power; a battery converter connected to an ESS (Energy Storage System) to convert power when charging or discharging; a load inverter that converts DC power into commercial AC power and delivers it to a distributed load; and converting the power delivered from the PV converter, converting power by transferring or receiving power to the ESS (Energy Storage System), and transmitting the power to the inverter for the load. It consists of a load inverter and an LVDC converter that can transmit power in both directions by being connected at one point of contact, but is connected to the LVDC converter and converts DC power into commercial AC power so that it can be linked with a commercial AC-based grid. A distributed type that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems, characterized in that it can be further configured, so that both the current commercial AC-based system and the future LVDC distribution network-based system can be connected It is about the power system.
Description
본 발명은 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분산형 부하에 전력을 전달하는 분산형 전력 시스템에 있어서, 상기 분산형 전력 시스템은 태양광패널로부터 발전되는 전력을 변환하는 PV 컨버터; ESS(Energy Storage System)에 연결되어 충전하거나 방전할 때 전력을 변환하는 배터리 컨버터; 분산형 부하에 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 전달하는 부하용 인버터; 및 상기 PV 컨버터로부터 전달되는 전력을 변환하며, 상기 ESS(Energy Storage System)에 전력을 전달하거나 전달받아 전력을 변환하고, 상기 부하용 인버터에 전력을 전달하기 위해 상기 PV 컨버터와 상기 배터리 컨버터와 상기 부하용 인버터와 하나의 접점에서 연결되어 양방향으로 전력이 전달될 수 있는 LVDC 컨버터;로 구성되되, 상기 LVDC 컨버터와 연결되어 상용 AC 기반의 계통과 연계가능하도록 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 계통 연계하는 계통연계 인버터;가 추가로 구성될 수 있어 현재의 상용 AC 기반의 계통과 향후 LVDC 배전망을 기반으로 하는 계통 둘다 모두 연계 가능한 것을 특징으로 하는 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems, and more particularly, to a distributed power system that delivers power to a distributed load, wherein the distributed power system is PV converter that converts the generated power; a battery converter connected to an ESS (Energy Storage System) to convert power when charging or discharging; a load inverter that converts DC power into commercial AC power and delivers it to a distributed load; and converting the power delivered from the PV converter, converting power by transferring or receiving power to the ESS (Energy Storage System), and transmitting the power to the inverter for the load. It consists of a load inverter and an LVDC converter that can transmit power in both directions by being connected at one point of contact, but is connected to the LVDC converter and converts DC power into commercial AC power so that it can be linked with a commercial AC-based grid. A distributed type that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems, characterized in that it can be further configured, so that both the current commercial AC-based system and the future LVDC distribution network-based system can be connected It is about the power system.
국내의 직류 송배전 기술은 장거리 송전에 있어 HVDC가 먼저 상용화되었고, 지하철 및 경전철에 DC 750~1500V가 적용되고 있다. As for DC transmission and distribution technology in Korea, HVDC was first commercialized for long-distance transmission, and DC 750~1500V is being applied to subways and light railroads.
DC배전 기술의 경제성 및 타당성에 대한 연구, 전력변환기 및 차단기의 설계, DC기반 전력시스템의 운영 및 보호기술에 대한 연구를 추진하는 한편, MVDC-LVDC의 계통연계 가능성과 저압 DC기술의 상용화에 대해서도 연구를 추진하고 있다.Research on the economic feasibility and feasibility of DC distribution technology, design of power converters and circuit breakers, and operation and protection technology of DC-based power systems are being conducted, while also on the possibility of grid connection of MVDC-LVDC and commercialization of low-voltage DC technology. research is underway.
산업계에서는 IDC(Internet Data Center) 빌딩 구내를 DC화하여 전기에너지 효율향상 검증을 추진하였고, 태양광으로 발전된 직류전원을 주택 내 DC설비에서 소비하는 제로에너지 하우스 실증을 완료하였다.In the industry, the IDC (Internet Data Center) building premises was converted to DC to verify the improvement of electrical energy efficiency, and the demonstration of a zero-energy house that consumes DC power generated by solar power in DC facilities in the house was completed.
DC배전을 건물 에너지 관리시스템에 적용하여 신재생에너지 및 에너지저장장치 직류배전통합기술을 개발하였으며, DC배전 그린 빌딩 구조시스템의 설계기준을 마련하여 DC배전 건축물의 시장성 확보에 노력하고 있는 실정이다. DC distribution was applied to the building energy management system to develop new renewable energy and energy storage device DC distribution integration technology, and DC distribution green building structure system design standards were prepared to secure the marketability of DC distribution buildings.
기자재 제조사를 중심으로 직류변환기 및 차단기 등 하드웨어 개발을 통한 기술완성에도 주력하고 있다. Equipment manufacturers are also focusing on technology completion through hardware development such as DC converters and circuit breakers.
DC 저압배전과 DC마이크로그리드 도입 및 장거리 저부하 AC선로를 저압 DC선로로 전환하는 실증시험을 추진 중에 있다. We are in the process of introducing DC low voltage distribution and DC microgrid and conducting demonstration tests to convert long-distance low-load AC lines to low-voltage DC lines.
향후 DC 저압배전시스템에 있어서, DC/DC 컨버터의 역할이 매우 큰것은 당연하지만, 아직 DC 저압 시스템의 전체적인 구성과 신재생에너지, UPS, 배터리 전력 저장 시스템과 연관된 ESS, EMS 등의 분야와의 연계성도 고려해야 하는 문제가 있다. In the future DC low voltage distribution system, it is natural that the role of the DC/DC converter is very large, but the overall composition of the DC low voltage system and the connection with the fields such as ESS and EMS related to renewable energy, UPS, and battery power storage system There are also issues to consider.
이에 대해 과도기로서 향후 다가올 LVDC를 기반으로 하는 계통과 현재의 상용 AC를 기반으로 하는 계통에 대해서 연계가 모두 가능하고, 현재의 신재생에너지 발전에 의해 독립형 및 연계형 모두가 가능한 분산형 전력 시스템에 대한 연구 및 개발이 현재에 있어서 절실한 실정이다.In this regard, as a transitional period, it is possible to link both the LVDC-based system and the current commercial AC-based system, and it is a distributed power system that can be both standalone and linked by the current renewable energy generation. Research and development on this topic is urgently needed at present.
본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 다음과 같은 목적을 가진다.A distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems according to the present invention has the following object.
(1) 본 발명의 목적은 신재생에너지의 분산형 발전된 전력을 변환하고, 분산형 부하에 전력을 공급하되, ESS에 전력을 저장할 수 있는 분산형 전력 시스템을 제공함에 있다.(1) An object of the present invention is to provide a distributed power system capable of converting distributed generated power of renewable energy, supplying power to a distributed load, and storing power in an ESS.
(2) 본 발명의 또다른 목적은 상기 분산형 전력 시스템에 기존의 상용 AC 기반의 계통과 향후 LVDC 배전라인 계통에도 연계할 수 있도록 LVDC 컨버터가 내장된 분산형 전력 시스템을 제공함에 있다.(2) Another object of the present invention is to provide a distributed power system having a built-in LVDC converter so that the distributed power system can be connected to the existing commercial AC-based system and the future LVDC distribution line system.
(3) 본 발명의 또다른 목적은 설치의 편리성을 위해 상기 분산형 전력시스템을 탑재하되, 1개의 수배전반으로 옥외 설치가 가능하도록 함에 있다.(3) Another object of the present invention is to mount the distributed power system for convenience of installation, but to enable outdoor installation with one switchboard.
(4) 본 발명의 또다른 목적은 상기 분산형 전력 시스템이 복수개 설치되되, 이를 1개의 전력관리기가 효율적으로 관리 및 제어가능하도록 함에 있다. (4) Another object of the present invention is to enable a plurality of distributed power systems to be installed, and to be efficiently managed and controlled by one power manager.
(5) 본 발명의 또다른 목적은 상기 분산형 전력 시스템이 계통 연계 또는 계통으로부터 전력을 수급하는 경우 이를 효과적으로 계측할 수 있도록 함에 있다.(5) Another object of the present invention is to effectively measure when the distributed power system receives power from the grid or from the grid.
본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 태양광패널로부터 발전되는 전력을 변환하는 PV 컨버터(110); ESS(Energy Storage System)에 연결되어 충전하거나 방전할 때 전력을 변환하는 배터리 컨버터(120); 분산형 부하에 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 전달하는 부하용 인버터(140); 및 상기 PV 컨버터(110)로부터 전달되는 전력을 변환하며, 상기 ESS(Energy Storage System)에 전력을 전달하거나 전달받아 전력을 변환하고, 상기 부하용 인버터에 전력을 전달하기 위해 상기 PV 컨버터(110)와 상기 배터리 컨버터(120)와 상기 부하용 인버터(140)와 하나의 접점에서 연결되어 양방향으로 전력이 전달될 수 있는 LVDC 컨버터(130);로 구성된다.Distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems according to the present invention includes a
본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 상기 LVDC 컨버터(130)와 연결되어 상용 AC 기반의 계통과 연계가능하도록 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 계통 연계하는 계통연계 인버터(210);가 추가로 구성될 수 있어야 한다. The distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based grids according to the present invention is a grid-connected inverter that is connected to the
상기 분산형 전력 시스템은 상기 LVDC 컨버터9130)와 상기 계통연계 인버터(210) 사이에 양방향으로 전달되는 전력을 계량하는 DC 메터기(160)가 설치됨이 바람직하다.In the distributed power system, it is preferable that a
상기 분산형 전력 시스템은 상기 PV 컨버터(110), 상기 배터리 컨버터(120), 상기 LVDC 컨버터(130), 상기 부하용 인버터(140) 사이에 서로 전력이 전달되는 것을 효율적으로 관리하고 제어하기 위한 자동전력관리기(150)가 추가적으로 더 구성되되, 관리 및 제어 신호는 유무선 통신방법에 의함이 바람직하다.The distributed power system is an automatic system for efficiently managing and controlling power transfer between the
상기 LVDC 컨버터(130)는 양방향으로 전력이 전달되는 대칭형 스키메틱 회로로 구성되되, 어느 한쪽은 그라운드 방향으로 도통되는 반도체 스위치 2개가 직렬로 연결되어 있고, 상기 반도체 스위치 2개가 연결된 회로에 평활목적의 콘덴서(C)가 병렬로 연결되어 있는 회로를 구성하되, 상기 반도체 스위치 2개의 중간 접점 사이에 인덕터(L)가 연결되고, 상기 반도체 스위치 2개의 연결에서 그라운드 접점이 서로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The
상기 분산형 전력 시스템은 단수개 혹은 복수개의 수배전반 스택으로 제작되되, 한개의 스택마다 각각의 컨버터의 구동용도 SMPS가 추가 설치될 수 있음을 특징으로 한다.The distributed power system is made of a single or a plurality of switchgear stacks, and it is characterized in that an SMPS for driving each converter may be additionally installed in each stack.
상기 분산형 전력 시스템이 복수개가 설치되어 계통 연계되는 경우 각각의 자동전력관리기를 유무선 통신에 의해 통합 관리 제어하는 통합전력관리시스템(Prosumer Controller)이 추가로 설치되는 것을 특징으로 한다.When a plurality of distributed power systems are installed and connected to a grid, an integrated power management system (Prosumer Controller) for integrated management and control of each automatic power manager through wired/wireless communication is additionally installed.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
(1) 본 발명은 신재생에너지의 분산형 발전된 전력을 변환하고, 분산형 부하에 전력을 공급하되, ESS에 전력을 저장할 수 있는 분산형 전력 시스템을 제공한다. (1) The present invention provides a distributed power system capable of converting distributed generated power of renewable energy, supplying power to a distributed load, and storing power in an ESS.
(2) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템에 기존의 상용 AC 기반의 계통과 향후 LVDC 배전라인 계통에도 연계할 수 있도록 LVDC 컨버터가 내장되어 효과적인 계통 연계가 되도록 함은 물론 상기 분산형 전력 시스템에 포함된 각종의 컨버터들로부터 전달되는 전력을 효과적으로 변환할 수 있다.(2) The present invention includes an LVDC converter built-in to the distributed power system so that it can be linked to the existing commercial AC-based system and to the future LVDC distribution line system so that it can be effectively connected to the grid, as well as included in the distributed power system It is possible to effectively convert the power delivered from various converters.
(3) 본 발명은 상기 분산형 전력시스템을 탑재하되, 1개의 수배전반으로 옥외 설치가 가능하도록 하여 설치가 편리한 장점이 있다.(3) The present invention is equipped with the distributed power system, but has the advantage of convenient installation by enabling outdoor installation with one switchgear.
(4) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템이 복수개 설치되되, 이를 1개의 전력관리기가 효율적으로 관리 및 제어할 수 있다.(4) In the present invention, a plurality of distributed power systems are installed, and one power manager can efficiently manage and control them.
(5) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템이 계통 연계 또는 계통으로부터 전력을 수급하는 경우 이를 효과적으로 계측할 수 있다.(5) The present invention can effectively measure when the distributed power system receives power from the grid or from the grid.
도 1은 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 대한 간략한 개념도이다.
도 2는 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템이 수배전반 스택으로 탑재된 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템 중에서 LVDC 컨버터의 스키매틱을 간략하게 나타난 도면이다.
도 4는 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템 복수개가 계통과 연계되는 것을 나타낸 개념도이다. 1 is a schematic conceptual diagram of a distributed power system that can be linked to an LVDC and commercial AC-based system according to the present invention.
2 is a view showing that the distributed power system that can be linked to the LVDC and commercial AC-based systems of the present invention is mounted as a switchgear stack.
3 is a diagram schematically showing the schematic of an LVDC converter among distributed power systems that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems according to the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating that a plurality of distributed power systems capable of being linked to the LVDC and commercial AC-based systems of the present invention are linked to the system.
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.First, prior to entering into the detailed description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so the definition is "linked to LVDC and commercial AC-based systems according to the present invention." It should be based on the text throughout this specification describing "possible distributed power systems".
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or component. It does not exclude the presence or addition of groups.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in the dictionary are further interpreted as having a meaning consistent with the related art literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
도 1은 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템에 대한 간략한 개념도이고, 도 2는 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템이 수배전반 스택으로 탑재된 것을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템 중에서 LVDC 컨버터의 스키매틱을 간략하게 나타난 도면이고, 도 4는 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템 복수개가 계통과 연계되는 것을 나타낸 개념도이다.1 is a schematic conceptual diagram of a distributed power system that can be linked to an LVDC and commercial AC-based system of the present invention, and FIG. 2 is a distributed power system that can be linked to an LVDC and commercial AC-based system of the present invention. 3 is a schematic diagram showing the schematic of an LVDC converter among distributed power systems that can be linked to the LVDC and commercial AC-based systems of the present invention, and FIG. 4 is the present invention LVDC and commercial AC-based systems. It is a conceptual diagram showing that a plurality of linkable distributed power systems are connected to a grid.
도 1을 참조하면 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 태양광패널로부터 발전되는 전력을 변환하는 PV 컨버터(110); ESS(Energy Storage System)에 연결되어 충전하거나 방전할 때 전력을 변환하는 배터리 컨버터(120); 분산형 부하에 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 전달하는 부하용 인버터(140); 및 상기 PV 컨버터(110)로부터 전달되는 전력을 변환하며, 상기 ESS(Energy Storage System)에 전력을 전달하거나 전달받아 전력을 변환하고, 상기 부하용 인버터에 전력을 전달하기 위해 상기 PV 컨버터(110)와 상기 배터리 컨버터(120)와 상기 부하용 인버터(140)와 하나의 접점에서 연결되어 양방향으로 전력이 전달될 수 있는 LVDC 컨버터(130);로 구성된다.Referring to Figure 1, the present invention LVDC and commercial AC-based distributed power system that can be linked to the
본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 분산형 부하를 위한 독립형 시스템으로 개별적으로 설치될 수 있음은 물론, 기존의 밀집형 부하에 전력을 공급하거나 계통연계하는 기존의 시스템과 무리없이 전력을 공유할 수 있는 것이다. The distributed power system that can be linked to the LVDC and commercial AC-based grids of the present invention can be individually installed as a standalone system for distributed loads, as well as an existing system that supplies power to the existing dense load or connects to the grid It is possible to share the power without unreasonableness.
따라서 LVDC 컨버터는 기본적으로 DC 380V를 승압하여 DC 750V로 계통에 연계하거나, DC 750V를 계통으로부터 수급하여 DC 380V로 강압하여 분산형 전력시스템에 전달해야 한다.Therefore, the LVDC converter basically boosts DC 380V and connects to the grid as DC 750V, or receives DC 750V from the grid and steps it down to DC 380V to deliver it to the distributed power system.
이에 의하면 PV 컨버터, 배터리 컨버터의 출력은 DC 380V이고, 부하용 인버터가 입력 DC 전압은 380V가 되어야 함이 바람직할 것이다. According to this, the output of the PV converter and the battery converter should be DC 380V, and the input DC voltage of the load inverter should be 380V.
마찬가지로 계통연계 인버터(210)의 입력전압은 DC 750V가 됨이 바람직 할 것이다.Similarly, the input voltage of the grid-connected
상기 PV 컨버터(110)은 MPPT 기능을 갖는 단방향 전력 전달 컨버터이고, 배터리 컨버터(120)는 충방전이 모두 가능해야 하므로 양방향 전력 전달 컨버터이며, 부하용 인버터(140)는 상용 교류 220V를 출력하는 단상 인버터이다. The
도 1을 참조하면 본 발명인 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템은 상기 LVDC 컨버터(130)와 연결되어 상용 AC 기반의 계통과 연계가능하도록 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 계통 연계하는 계통연계 인버터(210);가 추가로 구성될 수 있어야 한다. Referring to FIG. 1 , the distributed power system connectable to LVDC and commercial AC-based grids according to the present invention is connected to the
도 1을 참조하면 상기 분산형 전력 시스템은 상기 LVDC 컨버터(130)와 상기 계통연계 인버터(210) 사이에 양방향으로 전달되는 전력을 계량하는 DC 메터기(160)가 설치됨이 바람직하다.Referring to FIG. 1 , in the distributed power system, it is preferable that a
이러한 DC 메터기는 다양한 시간별 혹은 분기별로 전력을 적산 계량할 수 있어야 함음 물론이다. Of course, such a DC meter should be able to measure the total power by various hours or quarters.
도 1을 참조하면 상기 분산형 전력 시스템은 상기 PV 컨버터(110), 상기 배터리 컨버터(120), 상기 LVDC 컨버터(130), 상기 부하용 인버터(140) 사이에 서로 전력이 전달되는 것을 효율적으로 관리하고 제어하기 위한 자동전력관리기(150)가 추가적으로 더 구성되되, 관리 및 제어 신호는 유무선 통신방법에 의함이 바람직하다.Referring to FIG. 1 , the distributed power system efficiently manages power transfer between the
상기 자동전력관리기(150)는 ESS의 충전전력양, PV 발전양등을 검측하여 분산형 부하에 전력을 전달함은 물론 계통연계여부, ESS에 전력 충전 여부등을 결정하여 자동적으로 본 발명인 분산형 전력 시스템의 개별적인 전력수급과 이동을 관리할 수 있어야 한다. The
도 3을 참조하면 상기 LVDC 컨버터(130)는 양방향으로 전력이 전달되는 대칭형 스키메틱 회로로 구성되되, 어느 한쪽은 그라운드 방향으로 도통되는 반도체 스위치 2개가 직렬로 연결되어 있고, 상기 반도체 스위치 2개가 연결된 회로에 평활목적의 콘덴서(C)가 병렬로 연결되어 있는 회로를 구성하되, 상기 반도체 스위치 2개의 중간 접점 사이에 인덕터(L)가 연결되고, 상기 반도체 스위치 2개의 연결에서 그라운드 접점이 서로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 3 , the
도 2를 참조하면 상기 분산형 전력 시스템은 단수개 혹은 복수개의 수배전반 스택으로 제작되되, 한개의 스택마다 각각의 컨버터의 구동용도 SMPS가 추가 설치될 수 있음을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2 , the distributed power system is manufactured with a single or a plurality of switchgear stacks, and an SMPS for driving each converter may be additionally installed in each stack.
도 4를 참조하면 상기 분산형 전력 시스템이 복수개가 설치되어 계통 연계되는 경우 각각의 자동전력관리기를 유무선 통신에 의해 통합 관리 제어하는 통합전력관리시스템(Prosumer Controller)이 추가로 설치되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 4, when a plurality of distributed power systems are installed and connected to the grid, an integrated power management system (Prosumer Controller) for integrated management and control of each automatic power manager through wired/wireless communication is additionally installed. .
상기 자동전력관리기(150)와 통합전력관리시스템은 각 컨버터의 입출력 전력을 이루는 전압과 전류를 센싱하고, ESS의 SOC와 SOH를 센싱하여 전력의 수급을 관리해야 한다.The
즉 옥외 설치되는 수배전반 스택에 본 발명인 분산형 전력시스템이 탑재되어 각기의 분산형 부하에 개별적으로 전력을 공급하고 전력을 변환하며, 계통연계하거나 전력을 수급할 수 있는 것이다.That is, the distributed power system according to the present invention is mounted on a switchgear stack installed outdoors, so that power can be individually supplied to each distributed load, converted power, and connected to a grid or power can be supplied.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
(1) 본 발명은 신재생에너지의 분산형 발전된 전력을 변환하고, 분산형 부하에 전력을 공급하되, ESS에 전력을 저장할 수 있는 분산형 전력 시스템을 제공한다. (1) The present invention provides a distributed power system capable of converting distributed generated power of renewable energy, supplying power to a distributed load, and storing power in an ESS.
(2) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템에 기존의 상용 AC 기반의 계통과 향후 LVDC 배전라인 계통에도 연계할 수 있도록 LVDC 컨버터가 내장되어 효과적인 계통 연계가 되도록 함은 물론 상기 분산형 전력 시스템에 포함된 각종의 컨버터들로부터 전달되는 전력을 효과적으로 변환할 수 있다.(2) The present invention includes an LVDC converter built-in to the distributed power system so that it can be linked to the existing commercial AC-based system and to the future LVDC distribution line system so that it can be effectively connected to the grid, as well as included in the distributed power system It is possible to effectively convert the power delivered from various converters.
(3) 본 발명은 상기 분산형 전력시스템을 탑재하되, 1개의 수배전반으로 옥외 설치가 가능하도록 하여 설치가 편리한 장점이 있다.(3) The present invention is equipped with the distributed power system, but has the advantage of convenient installation by enabling outdoor installation with one switchgear.
(4) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템이 복수개 설치되되, 이를 1개의 전력관리기가 효율적으로 관리 및 제어할 수 있다.(4) In the present invention, a plurality of distributed power systems are installed, and one power manager can efficiently manage and control them.
(5) 본 발명은 상기 분산형 전력 시스템이 계통 연계 또는 계통으로부터 전력을 수급하는 경우 이를 효과적으로 계측할 수 있다.(5) The present invention can effectively measure when the distributed power system receives power from the grid or from the grid.
100 : 분산형 전력 시스템 110 : PV 컨버터
120 : 배터리 컨버터 130 : LVDC 컨버터
140 : 부하용 인버터 150 : 자동전력관리기
160 : DC 메터기
200 : 상용 AC기반 계통연계형 분산형 전력 시스템
210 : 계통연계 인버터
GRID : 계통 S1~4 : 반도체 스위치
C : 콘덴서 L : 인덕터100: distributed power system 110: PV converter
120: battery converter 130: LVDC converter
140: load inverter 150: automatic power manager
160: DC meter
200: Commercial AC-based grid-connected distributed power system
210: grid-connected inverter
GRID: System S1~4: Semiconductor switch
C : Capacitor L : Inductor
Claims (6)
상기 분산형 전력 시스템은
태양광패널로부터 발전되는 전력을 변환하는 PV 컨버터;
ESS(Energy Storage System)에 연결되어 충전하거나 방전할 때 전력을 변환하는 배터리 컨버터;
분산형 부하에 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 전달하는 부하용 인버터; 및
상기 PV 컨버터로부터 전달되는 전력을 변환하며, 상기 ESS(Energy Storage System)에 전력을 전달하거나 전달받아 전력을 변환하고, 상기 부하용 인버터에 전력을 전달하기 위해 상기 PV 컨버터와 상기 배터리 컨버터와 상기 부하용 인버터와 하나의 접점에서 연결되어 양방향으로 전력이 전달될 수 있는 LVDC 컨버터;로 구성되되,
상기 LVDC 컨버터는 양방향으로 전력이 전달되는 대칭형 스키메틱 회로로 구성되되, 어느 한쪽은 그라운드 방향으로 도통되는 반도체 스위치 2개가 직렬로 연결되어 있고, 상기 반도체 스위치 2개가 연결된 회로에 평활목적의 콘덴서가 병렬로 연결되어 있는 회로를 구성하되, 상기 반도체 스위치 2개의 중간 접점 사이에 인덕터가 연결되고, 상기 반도체 스위치 2개의 연결에서 그라운드 접점이 서로 연결되어 구성되며,
상기 LVDC 컨버터와 상기 계통연계 인버터 사이에 양방향으로 전달되는 전력을 계량하는 DC 메터기;가 설치되며,
상기 LVDC 컨버터와 연결되어 상용 AC 기반의 계통과 연계가능하도록 DC전력을 상용 AC 전력으로 변환하여 계통 연계하는 계통연계 인버터;가 추가로 구성될 수 있으며,
상기 분산형 전력 시스템은 단수개 혹은 복수개의 수배전반 스택으로 제작되되, 한개의 스택마다 각각의 컨버터의 구동용도의 SMPS가 추가 설치될 수 있음을 특징으로 하는 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템.A distributed power system for delivering power to a distributed load, comprising:
The distributed power system is
A PV converter that converts power generated from a solar panel;
a battery converter that is connected to an ESS (Energy Storage System) and converts power when charging or discharging;
a load inverter that converts DC power into commercial AC power and delivers it to a distributed load; and
The PV converter, the battery converter, and the load to convert the power delivered from the PV converter, to transmit or receive power to the ESS (Energy Storage System), and to transmit power to the inverter for the load. It consists of an inverter and an LVDC converter that can transmit power in both directions by being connected at one point of contact.
The LVDC converter is composed of a symmetrical schematic circuit in which power is transmitted in both directions, on either side of which two semiconductor switches conducting in the ground direction are connected in series, and a capacitor for smoothing purpose is parallel to the circuit to which the two semiconductor switches are connected. constitutes a circuit connected by
A DC meter for measuring the power transmitted in both directions between the LVDC converter and the grid-connected inverter; is installed,
A grid-connected inverter that is connected to the LVDC converter and converts DC power into commercial AC power to be connected to the commercial AC-based grid and connects to the grid; may be additionally configured,
The distributed power system is made of a single or a plurality of switchgear stacks, and a distributed LVDC and commercial AC-based system characterized in that an SMPS for driving each converter can be additionally installed in each stack type power system.
상기 분산형 전력 시스템은 상기 PV 컨버터, 상기 배터리 컨버터, 상기 LVDC 컨버터, 상기 부하용 인버터 사이에 서로 전력이 전달되는 것을 효율적으로 관리하고 제어하기 위한 자동전력관리기가 추가적으로 더 구성되되, 관리 및 제어 신호는 유무선 통신방법에 의하는 것을 특징으로 하는 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템.The method according to claim 1,
The distributed power system further comprises an automatic power manager for efficiently managing and controlling the transmission of power between the PV converter, the battery converter, the LVDC converter, and the load inverter. is a distributed power system that can be linked to LVDC and commercial AC-based systems, characterized in that it is based on a wired/wireless communication method.
상기 분산형 전력 시스템이 복수개가 설치되어 계통 연계되는 경우 각각의 자동전력관리기를 유무선 통신에 의해 통합 관리 제어하는 통합전력관리시스템이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 LVDC 및 상용 AC 기반의 계통에 연계가능한 분산형 전력 시스템.4. The method according to claim 3,
Linked to LVDC and commercial AC-based grid, characterized in that when a plurality of distributed power systems are installed and grid-connected, an integrated power management system for integrated management and control of each automatic power manager through wired/wireless communication is additionally installed A possible decentralized power system.
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| KR1020190156263A KR102298844B1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Decentralized Power System That Can Be Linked To LVDC and Commercial AC-based Systems |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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2019
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