KR102338490B1 - 무순단 전원 공급이 가능한 에너지 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통 및 계통에 연계된 DC(Direct Current) 배전망의 전력을 관리하는 에너지 저장 시스템에 있어서, 계통과 DC 배전망 사이에 연결되고, 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 DC 배전망에 전달하는 제1 컨버터, DC 배전망에 연결되고, DC 배전망의 전압을 제어하는 제2 컨버터, 제2 컨버터에 연결되고, 제2 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리, DC 배전망에 연결된 제3 컨버터 및 제3 컨버터에 연결되고, 제3 컨버터에 의해 전압이 제어되는 제1 부하를 포함하되, 제1 컨버터는 배터리의 SOC 정보 및 제1 부하의 소모 전력 정보를 토대로 배터리 및 제1 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성한다.

Description

무순단 전원 공급이 가능한 에너지 저장 시스템{AN ENERGY STORAGE SYSTEM POSSIBLE FOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}

본 발명은 무순단 전원 공급이 가능한 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.

에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.

에너지 저장 시스템은 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우, 발전 단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있어서 전기요금을 인하하고 에너지를 절약할 수 있다.

이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.

또한 에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.

다만, 에너지 저장 시스템의 무순단 전원 공급을 가능하게 하기 위해 기존의 디젤 발전기로 하여금 비상 발전 기능을 수행하게 하는바, 이 경우, 디젤 발전기의 무순단 절체를 위해 고가의 비상 절체 스위치 및 알고리즘 등이 필요하다는 문제가 있었다.

또한 기존의 에너지 저장 시스템의 경우, 일방향으로 설계되고, 전력 거래 알고리즘이 없는바, 계통과의 전력 거래가 불가능하다는 문제가 있었다.

본 발명은 무순단 전원 공급이 가능하고, 배터리의 상시 충방전 제어를 통해 계통과의 전력 거래가 가능한 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 에너지 저장 시스템은 계통 및 계통에 연계된 DC(Direct Current) 배전망의 전력을 관리하는 에너지 저장 시스템에 있어서, 계통과 DC 배전망 사이에 연결되고, 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 DC 배전망에 전달하는 제1 컨버터, DC 배전망에 연결되고, DC 배전망의 전압을 제어하는 제2 컨버터, 제2 컨버터에 연결되고, 제2 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리, DC 배전망에 연결된 제3 컨버터 및 제3 컨버터에 연결되고, 제3 컨버터에 의해 전압이 제어되는 제1 부하를 포함하되, 제1 컨버터는 배터리의 SOC 정보 및 제1 부하의 소모 전력 정보를 토대로 배터리 및 제1 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성한다.

상기 제2 컨버터와 제3 컨버터로부터 각각 배터리의 SOC(State of Charge) 정보와 제1 부하의 소모 전력 정보를 수신하여 제1 컨버터에 송신하고, 제1 컨버터로부터 전력 제어 지령을 수신하여 제2 컨버터 및 제3 컨버터 중 적어도 하나 이상에 송신하는 통신부 및 통신부를 통해 제1 내지 제3 컨버터를 제어 및 감시하는 상위 제어기를 더 포함한다.

상기 DC 배전망에 연결된 제4 컨버터 및 제4 컨버터에 연결되고, 제4 컨버터에 의해 전압이 제어되는 제2 부하를 더 포함한다.

상기 제4 컨버터는 제2 부하의 소모 전력 정보를 통신부로 송신하고, 통신부는 제2 부하의 소모 전력 정보를 제1 컨버터로 송신하고, 제1 컨버터는 배터리의 SOC 정보, 제1 부하의 소모 전력 정보 및 제2 부하의 소모 전력 정보를 토대로 배터리, 제1 부하 및, 제2 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성하고, 통신부는 제1 컨버터로부터 배터리, 제1 부하 및, 제2 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 수신하여 제2 내지 제4 컨버터 중 적어도 하나 이상에 송신하고, 상위 제어기는 제4 컨버터를 제어 및 감시한다.

상기 제2 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리에 제공하거나 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망에 제공하고, 제3 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 제1 부하에 제공하고, 제4 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC(Alternating Current) 전압으로 변환하여 제2 부하에 제공한다.

상기 제1 컨버터는 계통과 연계된 상태에서 배터리 충방전 모드로 구동되는 경우, 통신부로부터 제공받은 배터리의 SOC 정보를 분석하여 배터리의 SOC가 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는지 여부를 판별하고, 판별 결과를 토대로 전력 제어 지령을 생성한다.

상기 제1 컨버터는 배터리의 SOC가 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는 경우, 배터리의 충전 또는 방전 전력과 제1 부하의 소모 전력을 고려하여 전력 제어 지령을 생성하고, 생성된 전력 제어 지령을 통신부를 통해 제2 컨버터 및 제3 컨버터에 전달하며, 생성된 전력 제어 지령을 토대로 계통의 전력 제어를 수행한다.

상기 제1 컨버터는 배터리의 SOC가 미리 정해진 제한 범위를 벗어나는 경우, 노멀 모드로 구동되어 제1 부하의 소모 전력을 고려한 전력 제어 지령을 생성하고, 생성된 전력 제어 지령을 통신부를 통해 제3 컨버터에 전달하며, 생성된 전력 제어 지령을 토대로 계통의 전력 제어를 수행한다.

상기 계통에 사고가 발생하는 경우, 제1 컨버터는 구동을 중단하고, 제2 컨버터는 배터리의 전력을 제1 부하에 무순단 상태로 공급한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 무순단 전원 공급이 가능하고, 배터리의 상시 충방전 제어를 통해 계통과의 전력 거래가 가능한바, 전력 사용량을 효율적으로 조절할 수 있고, 무순단의 고품질 전력 공급이 가능하다는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템의 제어 흐름을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 연계시 전력 흐름의 일 예를 설명하는 개략도이다.
도 4는 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 연계시 전력 흐름의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 5는 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 사고시 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다. 도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템의 제어 흐름을 설명하는 순서도이다. 도 3은 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 연계시 전력 흐름의 일 예를 설명하는 개략도이다. 도 4는 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 연계시 전력 흐름의 다른 예를 설명하는 개략도이다. 도 5는 도 1의 에너지 저장 시스템에 의한 계통 사고시 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통(10) 및 계통(10)에 연계된 DC 배전망(즉, DC 계통)의 전력을 관리할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 제1 부하(230), 제4 컨버터(250), 제2 부하(280), 통신부(300), 상위 제어기(350)를 포함할 수 있다.

참고로, 에너지 저장 시스템은 계통(10)과 DC 배전망(20) 뿐만 아니라 분산 전원 시스템(미도시)도 더 포함할 수 있고, 제1 부하(230) 및 제2 부하(280) 외에 추가 부하를 더 포함하거나 제1 부하(230) 또는 제2 부하(280) 중 어느 하나의 부하만 포함할 수도 있다.

다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명에서는, 에너지 저장 시스템이 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 제1 부하(230), 제4 컨버터(250), 제2 부하(280), 통신부(300), 상위 제어기(350)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

제1 컨버터(100)는 계통(10)과 DC 배전망(20) 사이에 연결되고, 계통(10)의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망(20)에 전달할 수 있다. 물론, 제1 컨버터(100)는 DC 배전망(20)의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 계통(10)에 전달할 수도 있다.

이에 따라, 제1 컨버터(100)는 AC-DC 컨버터일 수 있다.

구체적으로, 제1 컨버터(100)는 배터리(180)의 SOC 정보, 제1 부하(230)의 소모 전력 정보 및, 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 토대로 배터리(180), 제1 부하(230) 및 제2 부하(280) 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성할 수 있다.

즉, 제1 컨버터(100)는 통신부(300)로부터 배터리(180)의 SOC 정보, 제1 부하(230)의 소모 전력 정보 및, 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 실시간으로 수신하고, 수신한 배터리(180)의 SOC 정보, 제1 부하(230)의 소모 전력 정보 및, 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 토대로 배터리(180), 제1 부하(230) 및 제2 부하(280) 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성할 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 생성한 전력 제어 지령을 통신부(300)에 송신할 수 있다.

제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)에 연결되고, DC 배전망(20)의 전압을 제어할 수 있다.

구체적으로, 제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)의 전압뿐만 아니라 배터리(180)의 충방전을 제어할 수 있다.

즉, 제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리(180)에 제공하거나 배터리(180)로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망(20)에 제공할 수 있다.

이에 따라, 제2 컨버터(150)는 DC-DC 컨버터일 수 있다.

또한 제2 컨버터(150)는 배터리(180)의 SOC를 감지하여 배터리(180)의 SOC 정보를 통신부(300)에 송신할 수 있고, 통신부(300)로부터 제1 컨버터(100)에서 생성된 전력 제어 지령을 수신할 수 있다.

또한 제2 컨버터(150)는 수신한 전력 제어 지령을 토대로 배터리(180)의 충방전을 제어할 수 있다.

제3 컨버터(200)는 DC 배전망(20)에 연결되고, 제1 부하(230)의 전압을 제어할 수 있다.

구체적으로, 제3 컨버터(200)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 제1 부하(230)에 제공할 수 있다. 즉, 제3 컨버터(200)는 제1 부하(230)의 전력 상태를 제어할 수 있다.

이에 따라, 제3 컨버터(200)는 DC-DC 컨버터일 수 있고, 제1 부하(230)는 DC 부하일 수 있다.

또한 제3 컨버터(200)는 제1 부하(230)의 소모 전력(즉, 필요 전력)을 감지하여 제1 부하(230)의 소모 전력 정보를 통신부(300)에 송신할 수 있고, 통신부(300)로부터 제1 컨버터(100)에서 생성된 전력 제어 지령을 수신할 수 있다.

또한 제3 컨버터(200)는 수신한 전력 제어 지령을 토대로 제1 부하(230)의 전압 또는 전력을 제어할 수 있다.

제4 컨버터(250)는 DC 배전망(20)에 연결되고, 제2 부하(280)의 전압을 제어할 수 있다.

구체적으로, 제4 컨버터(250)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 제2 부하(280)에 제공할 수 있다. 즉, 제4 컨버터(250)는 제2 부하(280)의 전력 상태를 제어할 수 있다.

이에 따라, 제4 컨버터(250)는 DC-AC 컨버터일 수 있고, 제2 부하(280)는 AC 부하일 수 있다.

또한 제4 컨버터(250)는 제2 부하(280)의 소모 전력(즉, 필요 전력)을 감지하여 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 통신부(300)에 송신할 수 있고, 통신부(300)로부터 제1 컨버터(100)에서 생성된 전력 제어 지령을 수신할 수 있다.

또한 제4 컨버터(250)는 수신한 전력 제어 지령을 토대로 제2 부하(280)의 전압 또는 전력을 제어할 수 있다.

배터리(180)는 제2 컨버터(150)에 연결되고, 제2 컨버터(150)에 의해 충방전이 제어될 수 있다.

또한 배터리(180)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다.

제1 부하(230)는 제3 컨버터(200)에 연결되고, 제3 컨버터(200)에 의해 전압(즉, 전력)이 제어될 수 있다.

또한 제1 부하(230)는 예를 들어, DC 부하일 수 있다.

제2 부하(280)는 제4 컨버터(250)에 연결되고, 제4 컨버터(250)에 의해 전압(즉, 전력)이 제어될 수 있다.

또한 제2 부하(280)는 예를 들어, AC 부하일 수 있다.

통신부(300)는 제2 컨버터(150), 제3 컨버터(200), 제4 컨버터(250)로부터 각각 배터리(180)의 SOC 정보, 제1 부하(230)의 소모 전력 정보, 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 수신할 수 있다.

구체적으로, 통신부(300)는 고속 통신 기반(예를 들어, CAN(Controller Area Network))으로 구현될 수 있고, 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250) 및 상위 제어기(350)와 유선 또는 무선 방식으로 통신할 수 있다.

또한 통신부(300)는 제2 컨버터(150), 제3 컨버터(200), 제4 컨버터(250)로부터 각각 배터리(180)의 SOC 정보, 제1 부하(230)의 소모 전력 정보, 제2 부하(280)의 소모 전력 정보를 수신하여 제1 컨버터(100)에 송신하고, 제1 컨버터(100)로부터 전력 제어 지령을 수신하여 제2 내지 제4 컨버터(150, 200, 250) 중 적어도 하나 이상에 송신할 수 있다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 통신부(300)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 별도의 통신부 없이 제1 컨버터(100)와 제2 내지 제4 컨버터(150, 200, 250)가 직접 통신하거나 상위 제어기(350)가 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250)와 직접 통신할 수도 있다.

다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명에서는, 에너지 저장 시스템이 통신부(300)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

상위 제어기(350)는 통신부(300)를 통해 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250)를 제어 및 감시할 수 있다.

구체적으로, 상위 제어기(350)는 예를 들어, PLC(Programmable Logic Controller) 또는 EMS(Energy Management System)일 수 있고, 각각의 구성요소(예를 들어, 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250) 뿐만 아니라 계통(10), 배터리(180), 제1 부하(230), 제2 부하(280) 등)와 통신부(300)를 통해 통신하여 현재 동작 상태를 판단할 수 있다. 또한 상위 제어기(350)는 에너지 저장 시스템의 모든 시퀀스 동작을 관제하며 각각의 상황에 따라 각 구성요소에 지령을 내려 동작을 수행하게 할 수도 있다.

다만, 본 발명에서, 상위 제어기(350)는 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250)와 중복되는 기능 및 역할은 수행하지 않을 수 있다.

따라서, 상위 제어기(350)의 회로 및 구성요소가 보다 단순해질 수 있고, 통신 연결의 복잡도가 저감됨에 따라 통신 신호에 대한 간섭이 저감될 뿐만 아니라 동작 중 오류가 발생할 확률도 저감될 수 있다.

이에 따라, 에너지 저장 시스템의 성능 및 신뢰도가 개선될 수 있다.

이어서, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 도 1의 에너지 저장 시스템의 제어 흐름 및 에너지 저장 시스템에 의한 전력 흐름이 도시되어 있다.

구체적으로, 에너지 저장 시스템 내 제1 컨버터(100)의 제어 흐름 및 이에 따른 전력 흐름이 도시되어 있는바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 컨버터(100)는 계통(10)이 연계되어 있는지 여부를 판단한다(S100).

구체적으로, 제1 컨버터(100)는 계통(10)이 연계되어 있는 경우, 배터리 충방전 모드 또는 노멀(Normal) 모드로 구동될 수 있다.

제1 컨버터(100)가 계통(10)과 연계된 상태에서 배터리 충방전 모드로 구동되는 경우(S120), 제1 컨버터(100)는 배터리(180)의 SOC 정보를 분석한다(S140).

구체적으로, 제1 컨버터(100)는 통신부(300)로부터 배터리(180)의 SOC 정보를 실시간으로 수신하여 배터리(180)의 SOC 정보를 분석할 수 있다.

배터리(180)의 SOC 정보가 분석되면(S140), 제1 컨버터(100)는 배터리(180)의 SOC가 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는지 여부를 판별한다(S160).

구체적으로, 제1 컨버터(100)는 분석 결과를 토대로 배터리(180)의 SOC가 미리 정해진 제한 범위(즉, SOC 최소값(SOC_Min) ~ SOC 최대값(SOC_Max)) 내에 포함되는지 여부를 판별할 수 있다.

판별 결과, 배터리(180)의 SOC가 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는 경우, 제1 컨버터(100)는 배터리(180)의 충전 또는 방전 전력과 제1 및 제2 부하(230, 280)의 소모 전력을 고려하여 전력 제어 지령(P*)을 생성할 수 있다.

여기에서, 전력 제어 지령(P*)은 예를 들어, 제1 및 제2 부하(230, 280)의 소모 전력량(P_Load)에 배터리(180)의 충전 또는 방전 전력량(P_Battery)을 더한 값을 가리킬 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 생성된 전력 제어 지령(P*)을 통신부(300)를 통해 제2 내지 제4 컨버터(150, 200, 250)에 전달할 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)의 전력 제어를 수행할 수 있다.

예를 들어, 배터리(180)의 충전이 필요한 경우, 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)의 전력을 배터리(180)에 제공할 수 있고, 배터리(180)의 방전이 필요한 경우, 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 배터리(180)의 방전된 전력을 계통(10)에 제공할 수 있다.

즉, 제1 컨버터(100)는 전술한 바와 같이, 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)과 배터리(180) 간 전력 거래 작업이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

물론, 제2 컨버터(150)는 통신부(300)로부터 제공받은 전력 제어 지령(P*)을 토대로 배터리(180)에 대한 충방전을 제어할 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)의 전력을 제1 및 제2 부하(230, 280)에 공급할 수 있다.

물론, 제3 및 제4 컨버터(200, 250)는 통신부(300)로부터 제공받은 전력 제어 지령(P*)을 토대로 제1 및 제2 부하(230, 280)에 대한 전압 제어를 할 수 있다.

반면에, 판별 결과, 배터리(180)의 SOC가 미리 정해진 제한 범위를 벗어나는 경우, 제1 컨버터(100)는 노멀(Normal) 모드로 구동될 수 있다(S200).

구체적으로, 제1 컨버터(100)는 노멀 모드로 구동되어 제1 및 제2 부하(230, 280)의 소모 전력을 고려한 전력 제어 지령(P*)을 생성할 수 있다.

여기에서, 전력 제어 지령(P*)은 예를 들어, 제1 및 제2 부하(230, 280)의 소모 전력량(P_Load)을 가리킬 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 생성된 전력 제어 지령(P*)을 통신부(300)를 통해 제2 내지 제4 컨버터(150, 200, 250)에 전달할 수 있다.

또한 제1 컨버터(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)의 전력 제어를 수행할 수 있다(S220).

예를 들어, 배터리(180)의 SOC가 미리 정해진 제한 범위를 벗어나는 경우, 배터리(180)의 충방전은 중단이 되고, 제1 컨버터(100)는 생성된 전력 제어 지령(P*)을 토대로 계통(10)의 전력을 제1 및 제2 부하(230, 280)에 공급할 수 있다.

물론, 제3 및 제4 컨버터(200, 250)는 통신부(300)로부터 제공받은 전력 제어 지령(P*)을 토대로 제1 및 제2 부하(230, 280)에 대한 전압 제어를 할 수 있다.

다만, 제1 컨버터(100)는 계통(10)이 연계되어 있는지 여부를 판단했을 때(S100), 계통(10)에 사고가 발생한 경우(즉, 계통(10)이 정전되거나 분리된 경우), 제1 컨버터(100)는 게이트 신호를 턴오프(turn-off)하여 구동을 중단하고, 제2 컨버터(150)는 배터리(180)의 전력을 제1 부하(230) 및 제2 부하(280) 중 적어도 하나 이상에 무순단 상태로 공급할 수 있다(S240).

구체적으로, 계통(10) 사고로 인해 계통(10)과 DC 배전망(20)이 단절(즉, 분리)된다 하더라도, 제2 컨버터(150)가 상시로 DC 배전망(20)의 전압을 제어하는바, 지체 없이(즉, 무순단 상태로) 배터리(180)의 전력을 제1 부하(230) 및 제2 부하(280) 중 적어도 하나 이상에 공급할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 무순단 전원 공급이 가능하고, 배터리(180)의 상시 충방전 제어를 통해 계통(10)과의 전력 거래가 가능한바, 전력 사용량을 효율적으로 조절할 수 있고, 무순단의 고품질 전력 공급이 가능하다는 장점이 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (11)

1. 계통 및 상기 계통에 연계된 DC(Direct Current) 배전망의 전력을 관리하는 에너지 저장 시스템에 있어서,
   상기 계통과 상기 DC 배전망 사이에 연결되고, 상기 계통의 AC(Alternating Current) 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC 배전망에 전달하고, 상기 DC 배전망의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 계통에 제공하는 제1 컨버터;
   상기 DC 배전망에 연결되고, 상기 DC 배전망의 전압을 제어하는 제2 컨버터;
   상기 제2 컨버터에 연결되고, 상기 제2 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리;
   상기 DC 배전망에 연결된 제3 컨버터; 및
   상기 제3 컨버터에 연결되고, 상기 제3 컨버터에 의해 전압이 제어되는 제1 부하를 포함하되,
   상기 제1 컨버터는 상기 배터리의 SOC 정보 및 상기 제1 부하의 소모 전력 정보를 토대로 상기 배터리 및 상기 제1 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성하고,
   상기 제1 컨버터는 상기 생성된 전력 제어 지령을 토대로 상기 계통과 상기 배터리의 전력 거래에 대한 상기 계통의 전력 제어를 수행하며,
   상기 제1 컨버터는, 자신이 상기 계통과 연계된 상태에서 상기 배터리가 방전 모드로 구동되는 경우, 상기 제2 컨버터로부터 상기 배터리의 SOC를 실시간으로 수신하여 상기 배터리의 SOC를 분석하며;
   상기 제1 컨버터는, 상기 배터리의 SOC가 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는 경우, 상기 배터리의 방전 전력과 상기 제1 부하의 소모 전력을 기초로 상기 배터리의 전력을 상기 계통에 제공하기 위한 상기 전력 제어 지령을 생성하고,
   상기 제2 컨버터는, 상기 전력 제어 지령에 응답하여 상기 배터리의 전력을 상기 DC 배전망에 제공하고,
   상기 제1 컨버터는, 상기 DC 배전망의 상기 DC 전압을 상기 AC 전압으로 변환하여 상기 배터리의 전력을 상기 계통에 제공하는
   에너지 저장 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 컨버터는 상기 제1 컨버터로부터 생성된 전력 제어 지령에 기초하여 상기 DC 배전망의 전압을 제어하는
   에너지 저장 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 컨버터는 상기 제1 컨버터로부터 생성된 전력 제어 지령에 기초하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는
   에너지 저장 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 컨버터와 상기 제3 컨버터로부터 각각 상기 배터리의 SOC(State of Charge) 정보와 상기 제1 부하의 소모 전력 정보를 수신하여 상기 제1 컨버터에 송신하고, 상기 제1 컨버터로부터 상기 전력 제어 지령을 수신하여 상기 제2 컨버터 및 상기 제3 컨버터 중 적어도 하나 이상에 송신하는 통신부; 및
   상기 통신부를 통해 상기 제1 내지 제3 컨버터를 제어 및 감시하는 상위 제어기를 더 포함하는
   에너지 저장 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 DC 배전망에 연결된 제4 컨버터; 및
   상기 제4 컨버터에 연결되고, 상기 제4 컨버터에 의해 전압이 제어되는 제2 부하를 더 포함하는
   에너지 저장 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제4 컨버터는 상기 제2 부하의 소모 전력 정보를 상기 통신부로 송신하고,
   상기 통신부는 상기 제2 부하의 소모 전력 정보를 상기 제1 컨버터로 송신하고,
   상기 제1 컨버터는 상기 배터리의 SOC 정보, 상기 제1 부하의 소모 전력 정보 및 상기 제2 부하의 소모 전력 정보를 토대로 상기 배터리, 상기 제1 부하 및, 상기 제2 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 생성하고,
   상기 통신부는 상기 제1 컨버터로부터 상기 배터리, 상기 제1 부하 및, 상기 제2 부하 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위한 전력 제어 지령을 수신하여 상기 제2 내지 제4 컨버터 중 적어도 하나 이상에 송신하고,
   상기 상위 제어기는 상기 제4 컨버터를 제어 및 감시하는
   에너지 저장 시스템.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 제2 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 배터리에 제공하거나 상기 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC 배전망에 제공하고,
   상기 제3 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 제1 부하에 제공하고,
   상기 제4 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 제2 부하에 제공하는
   에너지 저장 시스템.
   
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 컨버터는 상기 배터리의 SOC가 상기 미리 정해진 제한 범위 내에 포함되는 경우,
   상기 배터리의 충전 또는 방전 전력과 상기 제1 부하의 소모 전력을 고려하여 상기 전력 제어 지령을 생성하고,
   상기 생성된 전력 제어 지령을 상기 통신부를 통해 상기 제2 컨버터 및 상기 제3 컨버터에 전달하며,
   상기 생성된 전력 제어 지령을 토대로 상기 계통의 전력 제어를 수행하는
   에너지 저장 시스템.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨버터는 상기 배터리의 SOC가 상기 미리 정해진 제한 범위를 벗어나는 경우,
    노멀 모드로 구동되어 상기 제1 부하의 소모 전력을 고려한 상기 전력 제어 지령을 생성하고,
    상기 생성된 전력 제어 지령을 상기 통신부를 통해 상기 제3 컨버터에 전달하며,
    상기 생성된 전력 제어 지령을 토대로 상기 계통의 전력 제어를 수행하는
    에너지 저장 시스템.
    
11. 제5항에 있어서,
    상기 계통에 사고가 발생하는 경우,
    상기 제1 컨버터는 구동을 중단하고,
    상기 제2 컨버터는 상기 배터리의 전력을 상기 제1 부하 및 상기 제2 부하 중 적어도 하나 이상에 무순단 상태로 공급하는
    에너지 저장 시스템.

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