KR102493665B1 - 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템 - Google Patents

태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 태양광 발전기(10), 계통 전원(20) 및 배터리(30)의 전력을 감시 제어하기 위한 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템(1)에 있어서, 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 부하에 분기하는 분전반(100); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)에서 발생되는 전력의 전압과 전류를 제어하여 전력 계통에 연결하거나 유휴에너지를 저장하는 ESS(200); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 제어하고 계통방출하도록 전기의 특성을 변환하는 PCS(300); 상기 배터리(30)의 상태를 모니터링 하는 BMS(400) 및 상기 분전반(100), 상기 ESS(200), 상기 PCS(300) 및 상기 BMS(400)와 연동하여 모니터링 및 제어하는 블랙박스(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템 {BESS linked with solar power generation}
본 발명은 계통전원, Lib(Li-ion battery), 태양광발전, PCS(Power Conditioning System), BMS(Battery Management System)의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정 및 저장하여 고장발생 시 원인을 분석하는 데이터를 제공하는 태양광 발전과 연계한 가정용 BESS에 관한 것이다.
최근 화석연료 사용 자제 및 미세먼지 대책 등으로 에너지의 효율적 사용에 대한 에너지 전환 패러다임이 변하고 있다. 에너지 전환 패러다임에 부응하기 위해 태양광, 풍력 등 대용량 신재생 에너지 발전에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 신재생 에너지원은 날씨 등 환경조건에 영향이 커 발전의 불규칙성으로 인하여 기존 계통 안정성에 악영향을 미치고 있다.
따라서, 전력 수요의 급격한 증가는 전력계통의 교란을 초래하여, 전력 품질의 문제를 야기시키고 이에 따라 송배전 설비의 증설이 요구된다. 이러한 설비 증설의 대안으로서, 그리고 태양광, 풍력 등 신 재생에너지의 효율적인 활용을 위하여 배터리를 이용한 BESS(Battery Energy Storage System)이 대두되고 있다.
에너지저장장치는 주파주조정, 피크감소, 신재생출력안정 등 다양하게 활용될 수 있다.
한편, 종래의 문헌 한국공개특허 제10-2020-0015144호에는, 서로 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리모듈; 상기 배터리모듈 전체와 병렬로 연결되거나 부분적으로 병렬로 연결되어 연결된 배터리 모듈들의 개수에 따라 서로 다른 레벨 전압을 출력하는 커패시터; 및 상기 배터리모듈들과 상기 커패시터 사이에 연결되고, 상기 배터리모듈들의 전압을 상기 커패시터로 출력되게하는 인덕터;를 포함하고, 상기 각 배터리모듈;은 배터리; 일단은 상기 배터리에 일단에 연결되고 타단은 상기 커패시터에 연결되는 제1 스위치; 및 일단은 상기 제1 스위치의 타단에 연결되고 타단은 상기 배터리의 타단에 연결되는 제2 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템을 개시하고 있다.
이와같이, 용도별로 전력용량, 저장시간 등의 기술적 특성이 적합한 BESS(Battery Energy Storage System)이 개발되고 있다.
예를 들어, 신재생발전원 출력보상을 위한 BESS(Battery Energy Storage System)는 대용량 에너지저장장치를 통하여 신재생발전기의 제어능력 강화하여 변동이 심한 신재생에너지원의 출력을 보상하여 신뢰성 있는 전력을 제공할 수 있는 것이고, 전력계통에 대한 BESS(Battery Energy Storage System)의 주파수조정서비스는 BESS(Battery Energy Storage System)를 이용하여 기존 발전기보다 빠르게 주파수조정 서비스를 제공할 수 있으며, 부하 순시 변동에 의한 피크 전력에 대하여 BESS(Battery Energy Storage System)를 이용하여 최대 부하를 저감시킬 수 있다.
이렇게, BESS(Battery Energy Storage System)은 다양한 용도로써 사용될 수 있으나, 현재 BESS를 관리하는 시스템은 전력 사용규모 및 용도에 따라 각각 존재하고 있다. 이러한 통합시스템의 부재로 BESS를 정해진 용도 및 사용규모로만 사용할 수 있는 것이 현재 실정이다. 따라서, BMS(Battery Management System), PCS(Power Control System)이 충방전 용량에 따라 표준화된 규격(MESA standard)이 존재함에도 효율적인 BESS운영을 하지 못한다는 문제점이 있다.
KR 10-2020-0015144 A KR 10-2017-0018648 A US 10-116159 B1
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양광 발전기와 연계하여, ESS, PCS 및 BMS 등의 유지·보수 및 고장진단 등 신뢰성 및 안전성을 확보하고, 전력저장장치의 상태 및 진단 데이터의 저장 및 분석을 가능토록하여, BESS의 장기 수명 보증과 사용자 절대 안전성을 높이는 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템을 제공함에 있다.
상기의 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전기(10), 계통 전원(20) 및 배터리(30)의 전력을 감시 제어하기 위한 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템(1)에 있어서, 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 부하에 분기하는 분전반(100); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)에서 발생되는 전력의 전압과 전류를 제어하여 전력 계통에 연결하거나 유휴에너지를 저장하는 ESS(200); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 제어하고 계통방출하도록 전기의 특성을 변환하는 PCS(300); 상기 배터리(30)의 상태를 모니터링 하는 BMS(400) 및 상기 분전반(100), 상기 ESS(200), 상기 PCS(300) 및 상기 BMS(400)와 연동하여 모니터링 및 제어하는 블랙박스(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 BMS 및 PCS의 각종 상태 및 진단 데이터의 정밀측정하여, 측정된 상태 및 진단 데이터를 사용자에게 제공함으로써 편의성을 증대시키는 것 뿐만 아니라 고장발생 시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 신뢰성 및 사용자 안전성을 확보하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 세부 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 구성블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 블랙박스 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 블랙박스 기구부 설계도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 태양광발전 측정 모듈 내부 배선도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 BESS 측정 모듈 내부 배선도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 그리드 전력 측정 모듈 내부 배선도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 BESS Data Log 장치의 장치구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 데이터 모니터링 기능을 보여준다.
도 11a은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 실시간 모니터링 그래프(Solar Power System)이다.
도 11b는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 실시간 모니터링 그래프(BESS)이다.
도 11c는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 실시간 모니터링 그래프(Grid Power System)이다.
도 11d는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 실시간 모니터링 그래프(BESS 에뮬레이터)이다.
도 12a는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 BESS 에뮬레이터 데이터 조회 기능(시간대별)이다.
도 12b는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 BESS 에뮬레이터 데이터 조회 기능(일별)이다.
도 12c는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 BESS 에뮬레이터 데이터 조회 기능(월별)이다.
도 12d는 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램의 BESS 에뮬레이터 데이터 조회 기능(이벤트)이다.
도 13은 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템의 GUI 기반 모니터링 프로그램(어플리케이션)의 기능을 보여주는 도면이다.
이하에서 설명되는 실시양태의 상세 사항을 다루기 전에, 몇몇 용어를 정의하거나 또는 명확히 하기로 한다.
전력 계통이란 전기가 생산되어 전달되어 사용자가 사용하기까지의 전 과정에 필요한 발전계통, 송변전계통, 배전계통을 포함한 모든 전기설비를 뜻한다.
본 발명에서 계통 전원이란 전력 계통으로부터 발생하는 전원(전력)을 의미한다.
BESS란 Battery Energy Storage System의 약자로 태양광 발전기, 풍력발전기 등 신재생에너지 발전 시스템을 계통 전원과 결합하여 전기에너지를 저장하고 필요한 때에 사용할 수 있도록 한 계통연계용 배터리 에너지 저장 시스템을 의미한다.
ECS란 Energy Storage System의 약자로 에너지저장시스템을 뜻한다. 에너지저장장치와 에너지를 변환하는 장치 및 이를 제어하는 운영시스템을 포함하며, 이차전지운영시스템의 경우 저장장치(Battery), 변환장치(PCS), 운영시스템(PMS)으로 구성된다.
PCS란 Power Conversion System의 약자로 전력변환시스템이라고도 한다. 전력의 형태를 사용하는 기기에 맞게 변환 시켜주는 설비. 교류를 직류로, 직류를 교류로, 교류를 크기가 다른 교류로, 직류를 크기가 다른 직류로 변환하는 역할을 한다.
BMS란 Battery Management System의 약자로 배터리의 상태를 모니터링 하여 최적의 조건에서 유지, 용할 수 있도록 배터리 시스템을 자동 관리하고, 배터리의 교체시기를 예측하고 문제의 배터리를 사전에 발견하는 배터리 관리 시스템을 의미한다.
다음은 도 1 내지 도 x를 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템은 태양광발전 연계 가정용 BESS의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정 및 저장하고, 저장된 상태 및 진단 데이터를 GUI 기반 모니터링 프로그램 및 모바일 앱을 통하여 상태 알림 서비스 제공한다. 3kW급 태양광발전과 연계하여 10kW급 가정용 BESS(Battery Energy Storage System)에 적용 가능하다.
또한, 계통전원, Lib(Li-ion battery), 태양광발전, PCS(Power Conditioning System), BMS(Battery Management System)의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정 및 저장하여 고장발생 시 원인을 분석하는 데이터 제공하며, 블랙박스(500)에 저장된 상태 및 진단 데이터를 GUI 기반 모니터링 프로그램, 모바일 앱 등을 통한 상태 알림 서비스 제공으로 사용자의 편의성 증대 및 절대 안전성 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전기(10), 계통 전원(20) 및 배터리(30)의 전력을 감시 제어하기 위한 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템(1)에 있어서, 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 부하에 분기하는 분전반(100); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)에서 발생되는 전력의 전압과 전류를 제어하여 전력 계통에 연결하거나 유휴에너지를 저장하는 ESS(200); 상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 제어하고 계통방출하도록 전기의 특성을 변환하는 PCS(300); 상기 배터리(30)의 상태를 모니터링 하는 BMS(400) 및 상기 분전반(100), 상기 ESS(200), 상기 PCS(300) 및 상기 BMS(400)와 연동하여 모니터링 및 제어하는 블랙박스(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 4를 참조하여 상기 블랙박스(500)는, 상기 태양광 발전기(10)의 전압, 전류, 태양광 발전 패널 표면의 온도를 측정하는 태양광 발전 측정 모듈(510); 상기 PCS(300)의 전압, 전류와 상기 BMS(400)의 전압, 전류 및 상기 배터리(30)의 온도를 측정하는 BESS 측정 모듈(520); 상기 계통 전원(20)의 전압, 전류를 측정하는 그리드 전력 측정 모듈(530) 및 상기 블랙박스(500)의 측정 모듈들이 측정한 데이터를 외부의 시스템으로 전송하는 BESS 에뮬레이터(540)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
태양광 발전 측정 모듈(510)은 상기 태양광 발전기(10)의 전압, 전류, 태양광 발전 패널 표면의 온도를 측정하고, RS485통신에서 블랙박스(500)측으로 USB신호로 변환 할 수 있다.
BESS 측정 모듈(520)은 PCS(300)의 직류전압, 직류전류 측정, BMS(400)의 직류전압, 직류전류, 배터리부 온도측정을 하며, RS485통신에서 블랙박스(500)측으로 USB신호로 변환 할 수 있다.
BESS 에뮬레이터(540)는 통신으로 기존의 BESS와 같은 항목의 내용을 가상의 값으로 USB 통신으로 전송한다.
또한, 블랙박스(500)는 Grid Power System 측정 모듈을 더 포함하여, 시스템의 교류전압, 교류전류 측정하고, RS485통신에서 블랙박스(500)측으로 USB신호로 변환하여 전송할 수 있다.
즉, 태양광 발전, BESS, Grid Power System 측정 모듈은 계측기 종류와 개수에 대하여 통신선을 줄이기 위해 RS485로 두 개(전기 및 온도로 구분)의 신호선만으로 구성되며 Black Box측에서 각 신호들은 Address와 Channel로 구분하여 분리시켜 전송, BESS, Grid Power System 측정 모듈은 계측기 종류와 개수에 대하여 통신선을 줄이기 위해 RS485로 두 개(전기 및 온도로 구분)의 신호선만으로 구성되며 Black Box측에서 각 신호들은 Address와 Channel로 구분하여 분리시켜 전송한다.
다음은 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 블랙박스(500)의 기구부에 대해 상세히 설명하도록 한다.
블랙박스(500) 기구부는 Housing(상부, 하부)부, 전면 패널부, 상부 패널부, 후면 패널부로 구성된다.
전면 패널부는 블랙박스(500)의 조작 및 모니터링을 위한 터치 스크린 거치 패널, Power S/W 부 및 Display 부분으로 구성된다.
전면상부 패널부는 블랙박스(500)에 연결되어 있는 Micro SD Card Slot과 2개의 USB(2.0)단자로 구성되며, Micro SD Card는 측정 Data를 백업 저장용으로 사용할 수 있도록 SD 카드 삽입부를 포함한다. 그리고, 2개의 USB통신 단자는 Black Box의 원활한 사용과 보조적 외부 통신 수단으로서 사용할 수 있다.
블랙박스(500)의 후면 패널부는 3개의 USB(2.0)단자와 10Pin 서큘라 커넥터로 구성되고, Power용 USB 단자는 Black Box 전력공급용으로 사용하고, Solar Radiation USB 단자는 일사량 측정장치의 데이터 취득용으로 사용하며, USB Interface 단자는 외부의 Emulator와의 Data 통신용으로 사용하고, 10 Pin 서큘라 커넥터는 RS-485통신방식을 이용하여 외부 측정 모듈로부터 Data 취득용으로 사용한다.
다음은 도 6 내지 도 8을 참조하여 블랙박스(500)의 측정 모듈들(510, 520, 530)에 대해 상세히 설명하도록 한다.
측정 모듈은 태양광발전 측정 모듈(510), BESS 측정 모듈(520), 계통전원(그리드) 측정 모듈(530) 3가지로 구성되며, 외부전원 220VAC 공급받아 사용된다.
도 6을 참조하여, 태양광발전 측정 모듈패널은 태양광발전의 전압, 전류, 온도를 측정하며, 전면부 패널에는 직류 전압, 직류 전류, 온도 인디게이터 및 전원 S/W로 구성되고, 후면부 패널에는 데이터 취득 및 전송을 위한 터미널 단자와 전원공급용 리셉터클로 구성된다. 후면부 RS-485 Interface 단자는 RS-485통신을 위하여 RTX+, RTX-, SG로 단자로 구성된다. Measurement Terminal 단자는 태양광 발전 직류 전압 측정용으로 DV+, DV-로 구성되고, 태양광 발전 직류 전류 측정용으로 DA+, DA-로 구성되며, 태양광 발전 패널의 표면 온도 측정용으로 TEMP.A, TEMP.B+, TEMP.B-로 구성된다.
도 7을 참조하여, BESS 측정 모듈패널은 PCS와 BMS의 상태를 측정하며, 전면부 패널에는 PCS의 상태를 측정하기 위한 직류 전압, 직류 전류 인디케이터와 BMS의 상태를 측정하기 위한 직류 전압, 직류 전류, Battery 온도 인디케이터 및 전원 S/W로 구성되고, 후면부 패널에는 데이터 취득 및 전송을 위한 터미널 단자와 전원공급용 리셉터클로 구성되며, 후면부 RS-485 Interface 단자는 RS-485통신을 위하여 RTX+, RTX-, SG로 단자로 구성된다. Measurement Terminal 단자는 BMS의 직류 전압 측정용으로 DV+, DV-로 구성되고, BMS의 직류 전류 측정용으로 DA+, DA-로 구성되며, Battery 온도 측정용으로 TEMP.A, TEMP.B+, TEMP.B-로 구성되고, PCS의 상태 전압 측정용으로 DV+, DV-로 구성되며, PCS의 상태 전류 측정용으로 DA+, DA-로 구성된다.
도 8을 참조하여, Grid Power 측정 모듈 패널은 연계 계통전원의 공급 전압, 공급 전류를 측정한다.
전면부 패널에는 교류 전압, 교류 전류 및 전원 S/W로 구성되고, 후면부 패널에는 데이터 취득 및 전송을 위한 터미널 단자와 전원공급용 리셉터클로 구성되며, 후면부 RS-485 Interface 단자는 RS-485통신을 위하여 RTX+, RTX-, SG로 단자로 구성된다. Measurement Terminal 단자는 연계 계통전원의 공급 교류 전압 측정용으로 AV1, AV2로 구성되고, 연계 계통전원의 공급 교류 전류 측정용으로 AA1, AA2로 구성된다.
다음은 BESS 에뮬레이터(540)에 대해 상세히 설명하도록 한다.
BESS Emulator는 모의 BESS 시스템과 가상 BESS Emulator로 구성된다.
모의 BESS 시스템은 충전장치, Battery, 연계 계통전원, 출력용 정현파 인버터를 포함한다.
BESS Housing 전면부 패널은 Emulator Control System의 LCD Display 및 조작 노브와 Inverter출력 터미널과 Battery 충전용 S/W로 구성된다.
BESS Housing 후면부 패널은 Measurement Terminal 단자와 Emulator Data 통신을 위한 USB단자, 전원공급을 위한 리셉터클과 전원용 S/W로 구성된다.
Measurement Terminal 단자는 BMS의 직류 전압 측정용으로 DV+, DV-로 구성되고, BMS의 직류 전류 측정용으로 DA+, DA-로 구성되며, Battery 온도 측정용으로 TEMP.A, TEMP.B+, TEMP.B-로 구성되고, PCS의 상태 전압 측정용으로 DV+, DV-로 구성되며, PCS의 상태 전류 측정용으로 DA+, DA-로 구성된다.
다음은 도 9를 참조하여, 상기 블랙박스(500)에 더 포함될 수 있는 BESS Data Log 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
BESS Data Log 장치는 블랙박스(500)의 각 모듈들과 BESS 에뮬레이터가 수집한 정보를 저장하는 역할을 한다.
BESS Data Log 장치의 연결 설정 방법에 대해 상세히 설명하면, BESS Data Log 장치의 관리 프로그램을 처음 실행하면 “감지설정” 탭을 먼저 클릭하여 Data Log 장치와 외부 시스템간의 통신연결을 설정하며, 감지설정 탭에서 “분류추가”를 선택하여 실제 설치된 부 시스템들을 등록하고, (본 시스템에서는 크게 "Solar Power System 측정 모듈", "BESS 측정 모듈", "Grid Power System측정 모듈", "Emulator"로 항목들을 추가) 각 부 시스템들로부터 들어오는 신호들은 실제장치의 RS485에서 2개 선로로 통신을 하고, 마지막 변환 모듈은 USB Hub 장치로 변환되도록 하여 PC 차원의 BESS Black Box에서 통신선의 개수를 줄이고 실제 통신 프로토콜을 분리 시켜 각각의 신호값들을 받아들일 수 있도록 구성한다.
Solar Power System 측정 모듈(510)에서는 USB를 직렬포트 COM4에 전압, 전류값을 받고, COM5에서 온도값을 받도록 설정. 각 장치의 주소는 자연수로 각각 설정하며, Data Log 장치는 각각 COM6에서 PCS의 전압, 전류를 그리고 BMS에서의 전압, 전류를 받도록 설정한다.
Solar Power System 측정 모듈(510)에서의 온도와 BESS 측정 모듈(520)의 배터리 온도를 공통으로 COM5로 설정한다.(하드웨어 설정부분에서 배선시 온도는 같은 포트로 각각의 현재값이 분리될 수 있도록 구성)
또한, 상기 블랙박스(500)를 원격으로 모니터링 및 제어하는 모니터링부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링부(600)는 PC 또는 스마트 폰 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. PC에는 GUI 기반의 전용 모니터링 프로그램이, 스마트 폰에는 GUI 기반의 전용 모니터링 모바일 앱이 설치되어 사용자의 편의성을 증대시킨다. 또한 통신 방식은 유무선 LAN이나 WiFi를 적용한다.
또한, 상기 PC는 상기 블랙박스(500)를 제어하는 GUI 기반 모니터링 프로그램이 설치된 것을 특징으로 한다.
도 10 내지 도 X와 같이 GUI 기반 모니터링 프로그램은 도 10의 데이터 모니터링 기능, 도 11a 내지 도 11d의 실시간 모니터링 그래프 기능, 도 12a 내지 도 12d의 데이터 조회 기능을 갖는다.
도 11a 내지 도 11d와 같이 실시간 모니터링 그래프 기능은 각각 태양광 발전 측정 모듈(510), BESS 측정 모듈(520), 그리드 전력 측정 모듈(530)의 실시간 모니터링 현황을 확인할 수 있다.
도 12a 내지 도 12d의 데이터 조회 기능은 태양광 발전 측정 모듈(510), BESS 측정 모듈(520), 그리드 전력 측정 모듈(530)의 각가 시간대별, 일별, 월별 조회가 가능하다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 도 12a 내지 도 12d에서는 BESS 측정 모듈(520)을 실시 예로 들었다.
또한, 도 12d와 같이 이벤트 시간이력 및 이상 횟수 표시 기능이 가지며, 좀 더 상세히 설명하면 측정 데이터의 갑작스런 변화에 대하여 인식하고, 실시간 그래프에서 그 부분을 빨간색 막대로 자동 표시하여 고장이 예상되는 지점을 직관적으로 볼 수 있으며, 각 조회 화면의 해당 항목에 횟수를 표시하는 기능이다. (예 : Solar Power System의 갑작스런 전압강하 시)
또한, 상기 스마트 폰은 상기 블랙박스(500)를 제어하는 전용 모바일 어플리케이션이 설치된 것을 특징으로 한다.
다음은 도 13을 참조하여 모바일 앱에 대해 상세히 설명하자면, 유·무선으로 구성된 Wifi나 LAN을 이용하여 IP 주소만 있으면 모바일 앱을 이용하여 안드로이드나 아이폰 상에서 블랙박스(500)에 설정된 항목의 데이터에 접근할 수 있도록 한다.
또한, 상기 PCS(300)가 변환하는 전기의 특성은 주파수, 전압, 직류/교류인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전 측정 모듈(510), 상기 BESS 측정 모듈(520) 및 상기 그리드 전력 측정 모듈(530)은 RS485로 전기, 온도로 구분된 신호선으로 구성되며, 상기 블랙박스(500)의 각 신호들은 Address와 Channel로 구분되어 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 블랙박스(500)는, 백업 저장을 위한 SD Card와 Micro SD Card를 인식할 수 있도록 SD 카드 삽입부; 외부의 시스템과 USB 통신을 위한 통신 USB 단자 및 상기 블랙박스(500)의 전력 공급을 위한 전력 USB 단자를 더 포함한다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
10 : 태양광 발전기
20 : 계통 전원
30 : 배터리
100 : 분전반
200 : ESS
300 : PCS
400 : BMS
500 : 블랙박스
510 : 태양광 발전 측정 모듈 520 : BESS 측정 모듈
530 : 그리드 전력 측정 모듈 540 : BESS 에뮬레이터
600 : 모니터링부

Claims (9)

  1. 태양광 발전기(10), 계통 전원(20) 및 배터리(30)의 전력을 부하에 분기하는 분전반(100);
    상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)에서 발생되는 전력의 전압과 전류를 제어하여 전력 계통에 연결하거나 유휴에너지를 저장하는 ESS(200);
    상기 태양광 발전기(10), 상기 계통 전원(20) 및 상기 배터리(30)의 전력을 제어하고 계통방출하도록 전기의 특성을 변환하는 PCS(300);
    상기 배터리(30)의 상태를 모니터링 하는 BMS(400) 및
    상기 분전반(100), 상기 ESS(200), 상기 PCS(300) 및 상기 BMS(400)와 연동하여 모니터링 및 제어하는 블랙박스(500)를 포함한 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템(1)에 있어서,

    상기 블랙박스(500)는,
    상기 태양광 발전기(10)의 전압, 전류, 태양광 발전 패널 표면의 온도를 측정하는 태양광 발전 측정 모듈(510);
    상기 PCS(300)의 전압, 전류와 상기 BMS(400)의 전압, 전류 및 상기 배터리(30)의 온도를 측정하는 BESS 측정 모듈(520);
    상기 계통 전원(20)의 전압, 전류를 측정하는 그리드 전력 측정 모듈(530) 및
    상기 블랙박스(500)의 측정 모듈들이 측정한 데이터를 외부의 시스템으로 전송하는 BESS 에뮬레이터(540), BESS 데이터 로그(Data Log) 장치를 포함하고,

    상기 BESS 데이터 로그 장치는 상기 블랙박스(500)의 각 모듈들과 BESS 에뮬레이터가 수집한 정보를 저장하며,
    상기 BESS 데이터 로그 장치는 솔라 파워 시스템 측정 모듈, BESS 측정 모듈, 그리드 파워 시스템 측정 모듈, 에뮬레이터로 구성되고,

    상기 태양광 발전 측정 모듈(510), 상기 BESS 측정 모듈(520) 및 상기 그리드 전력 측정 모듈(530)은 전압,전류,온도로 구분된 신호선으로 구성되어서 RS-485 통신방식으로 상기 블랙박스와 연결되며,

    상기 블랙박스(500)의 신호는 어드레스와 채널로 구분되어 전송되고,
    상기 블랙박스(500)를 원격으로 모니터링 및 제어하는 모니터링부(600)는 데이터 모니터링 기능, 실시간 모니터링 그래프 기능, 데이터 조회 기능을 가지고,

    상기 실시간 모니터링 그래프 기능은 상기 태양광 발전 측정 모듈(510), 상기 BESS 측정 모듈(520), 상기 그리드 전력 측정 모듈(530)의 현황을 실시간으로 확인하며,

    상기 BESS 에뮬레이터(540)는 모의 BESS 시스템과 가상 BESS 에뮬레이터로 구성되고,
    상기 모의 BESS 시스템은 충전장치, 배터리, 연계 계통전원, 출력용 정현파 인버터를 포함하고,
    BESS 하우징 전면부 패널은 상기 에뮬레이터 제어 시스템의 LCD 디스플레이 및 조작 노브와 인버터 출력 터미널과 배터리 충전용 소프트웨어로 구성되며,
    BESS 하우징 후면부 패널은 측정 터미널 단자와 에뮬레이터 데이터 통신을 위한 USB단자, 전원공급을 위한 리셉터클과 전원용 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전과 연계한 가정용 배터리 에너지 저장 시스템.
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