KR102626126B1 - 태양광 발전용 스마트 계량기, 이를 갖는 태양광 발전 시스템 및 이의 방법 - Google Patents
태양광 발전용 스마트 계량기, 이를 갖는 태양광 발전 시스템 및 이의 방법 Download PDFInfo
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Abstract
종래의 태양광 발전소의 전력계량 및 모니터링을 하나로 통합하는 태양광 발전용 스마트 계량기가 개시된다. 상기 태양광 발전용 스마트 계량기는, 태양광 발전소에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 전력 측정부, 상기 태양광 발전소의 인버터 블럭를 모니터링하는 인버터 게이트웨이로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 통신 연결되는 통신 블럭, 및 상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부에 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 계량기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 종래의 태양광 발전소의 전력계량 및 모니터링을 하나로 통합하는 태양광 발전용 스마트 계량기 및 방법에 대한 것이다.
종래 태양광 발전은 전력계량 및 정산을 위한 G-type 계량기가 부설되고, 모니터링을 위해 별도의 RTU(Remote Terminal Unit) 장치를 이용해 태양광 발전 상태를 모니터링하였다. 따라서 태양광 발전소의 상태 모니터링을 위한 추가 설비 비용이 발생한다.
또한, RTU와 발전소 간 통신 장애 발생 시 발전소 모니터링이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술은 단방향 계측/모니터링 기능으로 배전 사업자의 급전지시, 인버터 펌웨어 업데이트등 양방향 통신이 불가능 하였다.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 종래의 태양광 발전소의 전력계량 및 모니터링을 하나로 통합하는 태양광 발전용 스마트 계량기 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력량계 데이터와 태양광 인버터로부터 출력 데이터를 동시에 수집할 수 있는 구조를 가지고, 통신 장애가 발생하더라도 발전량 모니터링이 지속적으로 가능한 태양광 발전용 스마트 계량기 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 종래의 태양광 발전소의 전력계량 및 모니터링을 하나로 통합하는 태양광 발전용 스마트 계량기를 제공한다.
상기 태양광 발전용 스마트 계량기는,
태양광 발전소에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 전력 측정부;
상기 태양광 발전소의 인버터 블럭을 모니터링하는 인버터 게이트웨이로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 통신 연결되는 통신 블럭; 및
상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부에 저장하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 발전용 스마트 계량기는, DCU(Data Concentrator Unit) 와 통신 연결되는 유선 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신 블럭은, 상기 인버터 게이트웨이와 유선 통신 연결되는 전력선 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신 블럭은, 상기 인버터 게이트웨이와 무선 통신 연결되는 무선 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 전력량계 데이터 중 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 이용하여 성능율 진단(Performance Ratio)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 비교하여 동일하지 않으면 이상 발생 로그를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 통해 상기 태양광 발전소의 발전 가능량을 모니터링하고, 상기 모니터링중 상기 태양광 발전소가 위치하는 지역의 일사량, 및 인버터 다아나믹(Dynamics)을 고려하여 상기 인버터 게이트웨이에 급전 지시 명령을 전송하여 인버터 블럭의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 전기 에너지를 생산하는 발전 블럭 및 상기 전기 에너지를 전력으로 변환하도록 다수개의 인버터가 배열되는 인버터 블럭으로 이루어지는 태양광 발전소; 다수개의 상기 인버터를 제어하고 다수개의 상기 인버터의 상태 정보를 획득하는 인버터 게이트웨이; 상기 태양광 발전소로부터 계통으로 전송되는 상기 전력을 실제 측정하는 전력량계 데이터 및 상기 인버터 게이트웨이로부터 출력 데이터를 획득하는 위에서 기술된 태양광 발전용 스마트 계량기; 및 상기 태양광 발전용 스마트 계량기에 급전 지시 명령을 전송하는 DCU(Data Concentrator Unit);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 전력 측정부가 태양광 발전소에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 단계; (b) 통신 블럭이 상기 태양광 발전소의 인버터 블럭을 모니터링하는 인버터 게이트웨이로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 통신 연결되는 단계; 및 (c) 제어부가 상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량 방법을 제공한다.
이때, 상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 전력량계 데이터 중 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산하는 전체 태양광 발전소 발전량을 획득하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 전체 태양광 발전소 발전량을 이용하여 성능율 진단(Performance Ratio)을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 비교하여 동일하지 않으면 이상 발생 로그를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 통해 상기 태양광 발전소의 발전 가능량을 모니터링하는 단계; 상기 제어부가 상기 모니터링중 상기 태양광 발전소가 위치하는 지역의 일사량, 및 인버터 다아나믹(Dynamics)을 고려하여 상기 인버터 게이트웨이에 급전 지시 명령을 전송하여 인버터 블럭의 인버터를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 발전 블럭 및 다수개의 인버터가 배열되는 인버터 블럭으로 이루어지는 태양광 발전소가 전력을 생산하는 단계; (b) 인버터 게이트웨이가 다수개의 상기 인버터를 제어하고 다수개의 상기 인버터의 상태 정보를 획득하는 단계; (c) 위에서 기술된 태양광 발전용 스마트 계량기가 상기 태양광 발전소로부터 계통으로 전송되는 상기 전력을 실제 측정하는 전력량계 데이터 및 상기 인버터 게이트웨이로부터 출력 데이터를 획득하는 단계; 및 (d) DCU(Data Concentrator Unit)가 상기 태양광 발전용 스마트 계량기(110)에 급전 지시 명령을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 태양광 발전소를 모니터링 및 급전지시가 가능한 계량기로서, 별도의 장치가 필요 없이 필수적으로 설치하는 계량기에 모니터링 및 상태진단 기능을 추가하여 투입 비용을 저감하고, 안정적 계통 운영을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 태양광 전용 계량기를 이용한 빅데이터 수집 및 태양광 진단서비스 플랫폼에 활용 가능함으로써 파워체크 모바일과 같이 고객설비 점검 후 수익 창출 등이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 고객에게 태양광 발전 모니터링 서비스를 제공하는 것이 가능하다는 것을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전용 스마트 계량기의 구성 블럭도이다.
도 2는 태양광 발전소와 태양광 발전용 스마트 계량기를 적용한 태양광용 계량 시스템의 구성 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양광용 계량 시스템의 동작 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전소의 상태 진단 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 계통 급전 지시 흐름을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 태양광 발전소와 태양광 발전용 스마트 계량기를 적용한 태양광용 계량 시스템의 구성 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양광용 계량 시스템의 동작 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전소의 상태 진단 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 계통 급전 지시 흐름을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전용 스마트 계량기, 이를 갖는 태양광 발전 시스템 및 이의 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전용 스마트 계량기(110)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 태양광 발전용 스마트 계량기(110)는, 태양광 발전소에 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 전력 측정부(111), 상기 태양광 발전소의 인버터 블럭으로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 인버터 게이트웨이(120)와 통신 연결되는 통신 블럭(112), DCU(Data Concentrator Unit)(130)와 통신 연결되는 유선 통신 모듈(114), 상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부(116)에 저장하는 제어부(115) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 측정부(111)는 전력계량 및 정산을 위한 G-type 전력량계가 될 수 있다. 따라서, 전력 측정부(111)는 태양광 발전소에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성한다. 통신 블럭(112)은 전력선 통신 모듈(112-1) 및 무선 통신 모듈(112-2)로 구성될 수 있다.
전력선 통신 모듈(112-1)은 인버터 게이트웨이(120)와 통신 연결되어 출력 데이터를 전달받아 제어부(114)를 통해 저장부(116)에 저장한다. 전력선 통신 모듈(112-1)은 PLC(Power Line Communication) 통신 기술을 이용할 수 있다. 물론, 전력선 통신 기술뿐만 아니라 무선 통신 모듈(112-2)이 사용될 수 있다.
무선 통신 모듈(112-2)은 인버터 게이트웨이(120)와 무선 통신 연결되어 출력 데이터를 전달받아 제어부(114)를 통해 저장부(1160)에 저장한다. 무선 통신으로는 IrDA(Infrared Data) 통신, 무선 랜(Local Area Network), 블루투쓰, LiFi(Light Fidelity), WiFi(Wireless Fidelity), NFC(Near Field Control) 등을 들 수 있다.
유선 통신 모듈(114)은 DCU(Data Concentrator Unit)(130)와 통신 연결되어 일사량 측정 데이터(101)를 DCU(130)로부터 전달받아 제어부(115)를 통해 저장부(116)에 저장하는 기능을 수행한다. 이를 위해 유선 통신 모듈(114)은 RS232, RS485, 모드 버스, CC-Link(Control & Communication) 통신, 이더넷 통신 등을 이용하여 통신을 수행한다. 일사량 측정 데이터는 계통 보조 알고리즘을 위해 사용되며 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
도 1을 계속 참조하면, 제어부(115)는 구성요소들(111,112,114,116)과 신호를 주고받으며, 구성요소들(111,112,114,116)을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(115)는 태양광 발전소 상태진단 알고리즘, 계통보조 알고리즘을 실행한다. 이를 위해, 제어부(115)는 마이크로프로세서, 마이콤 등을 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(116)는 전력량계 데이터, 출력 데이터, 일사량 측정 데이터, 알고리즘을 실행하는 프로그램 등을 저장하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 저장부(116)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD(Secure Digital) 또는 XD(eXtreme Digital) 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage), 클라우드 서버와 관련되어 동작할 수도 있다.
인버터 게이트웨이(120)는 태양광 발전소의 인버터들을 모니터링하는 기능을 수행한다. 특히, 인버터 게이트웨이(120)는 인버터들에 의해 생성되는 전력을 모니터링하여 출력 데이터를 생성하고, 이 출력 데이터를 전력선 통신 모듈(112-1)을 통해 스마트 계량기(110)측으로 전송한다. 이를 위해 인버터 게이트웨이(120)에는 마이크로프로세서, 마이콤, 메모리, 통신 회로등이 구성될 수 있다.
DCU(Data concentrator unit)(130)는 스마트 계량기(110)에 의해 생성되는 데이터를 수집하여 원격 서버(미도시)로 전송하는 기능을 수행한다. 물론, 원격 서버로부터의 데이터를 스마트 계량기(110)에 전송하는 기능도 수행한다. 이를 위해 DCU에도 마이크로프로세서, 마이콤, 메모리, 통신 회로등이 구성될 수 있다. DCU(130)는 계통(미도시)에 연결된다.
도 2는 태양광 발전소와 태양광 발전용 스마트 계량기(110)를 적용한 태양광용 계량 시스템(20)의 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 태양광용 계량 시스템(20)은, 태양광 발전소(200), 태양광 발전소(200)의 인버터 블럭(220)을 모니터링하는 인버터 게이트웨이(120), 태양광 발전소(200)로부터 생성되는 전력을 실체 측정하여 전력량계 데이터를 생성하고 인버터 게이트웨이(120)로부터 출력 데이터를 수집하는 태양광 발전용 스마트 계량기(110), 태양광 발전용 스마트 계량기(110)에 의해 생성되는 데이터를 수집하여 원격 서버(미도시)로 전송하는 기능을 수행하는 DCU(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
태양광 발전소(200)는 태양광 모듈(211)이 가로 및 세로로의 어레이 형태로 배열되어 광 에너지를 전기 에너지(DC:Direct Current)로 변환하는 발전 블럭(210), DC의 전기 에너지를 AC(Alternating Current)의 전력으로 변환하는 인버터(221)가 다수개 배열되는 인버터 블럭(220)으로 구성된다. 물론, 발전 블럭(210)은 DC 접속함, DC-DC 컨버터 등이 구성될 수 있다. 태양광 모듈(211)은 프레임, 유리, 밀봉재, 태양전지셀, 백시트, 정션박스 등으로 구성된다. 이에 대한 구성에 대해서는 널리 공지되어 있음으로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
인버터 블럭(220)은 DC 전력을 3상 AC 전력으로 변환하는 기능을 수행한다. 이 인버터 블럭(220)으로부터 생성되는 전력은 계통(미도시)으로 전송되며, 인버터 블럭(220)과 계통사이에 설치된 태양광 발전용 스마트 계량기(110)의 전력 측정부(111)에서 이 발전 전력(즉 발전량)을 측정하여 전력량계 데이터를 생성한다.
한편, 인버터 게이트웨이(120)는 다수의 인버터들(221)과 연결되어 인버터에서 생성하는 발전량, 인버터 관련 상태 정보 등을 수집하고, 이를 태양광 발전용 스마트 계량기(110)에 전송할 수 있다. 인버터(221)는 전압형 인버터인 PWM(Pulse Width Modulation) 인버터가 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니고 일부 구성요소를 수정하는 방식으로 전류형 인버터의 적용도 가능하다. PWM 인버터의 경우 정류된 직류 전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식을 이용하여 전압과 주파수를 동시에 제어한다.
DCU(130)는 태양광 발전용 스마트 계량기(110)와 연결되어 계통 상황에 따른 태양광 발전소의 급전지시 기능을 가지며, 발전량 데이터를 원격지침이 가능하도록 한다.
도 2를 계속 참조하면, 전력 측정부(111)를 통해서 실제 측정한 전력량계 데이터와 인버터 게이트웨이(120)를 통해 수집된 출력 데이터간 차이가 발생할 수 있다. 부연하면, 인버터들(221)의 상태에 따라 태양광 발전소(200)에서 생성된 발전량이 일치되지 않을 수 있다.
따라서, 태양광 발전용 스마트 계량기(110)의 제어부(115)에서는 취합된 2가지의 데이터(즉, 전력량계 데이터 및 출력 데이터)를 바탕으로 태양광 발전소의 PR(Performance Ratio) 진단을 통해 성능을 평가한다. 부연하면, 발전소의 실제 출력과 발전소의 설치 정보 및 기상센서를 이용해 계측된 일사량을 이용한 발전량을 비교하여 PR값을 진단하여 사용자에게 알려준다
도 3은 도 2에 도시된 태양광용 계량 시스템(20)의 동작 개념도이다. 특히, 도 3은 인버터 게이트웨이(120), 태양광 발전용 스마트 계량기(110), 및 DC (130)간 동작 흐름을 보여준다. 도 3을 참조하면, 인버터 게이트웨이(120)는 인버터별 발전량(DC 전압/전류,AC 전압/전류), 인버터별 역률, 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량, 인버터별 고장(Fault) 신호등의 정보를 포함하는 출력 데이터를 생성한다. 인버터별 발전량은 인버터에서 발전되는 DC 발전량, AC 발전량이 된다. 부연하면, 계량기에서 최종 계측되는 역률과 인버터별 역률값의 비교를 통해 선로 기생성분에 의한 무효전력인지, 인버터 자체 동작에 의한 무효전력인지 판단한다.
태양광 발전용 스마트 계량기(110)는 전체 태양광 발전소 발전량(Gate way)과 실제 측정에 따른 실측 태양광 발전소 발전량(실측_계통)을 비교하여 동일하지 않으면 이상 발생 로그를 생성한다. 즉, 전체 태양광 발전소 발전량(Gate way) ≠ 실측 태양광 발전소 발전량(실측_계통)이면 이상 발생 로그가 생성된다. 물론, 2개의 데이터간 오차 범위가 있을 수 있다. 이는 설계에 따라 다양함으로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
또한, 취합된 2가지의 데이터(즉, 전력량계 데이터 및 출력 데이터)를 바탕으로 태양광 발전소의 PR(Performance Ratio) 진단을 통해 성능을 평가한다.
DCU(130)는 유효 전력 제어, 무효 전력 제어 등을 이용하여 계통 급전지시를 수행할 수도 있다. 또한, 태양광 발전소(200)에 대한 발전소 상태 모니터링을 수행한다. 또한, 발전량의 원격 지침을 수행할 수도 있다. 즉, 계통 상황에 따른 태양광 발전소의 급전지시 기능을 가지며, 발전량 데이터를 원격지침이 가능하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전소의 상태 진단 과정(즉 알고리즘)을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 태양광 발전소(200)에서 발전이 이루어짐에 따라 태양광 발전용 스마트 계량기(110)의 전력 측정부(111)가 실측 태양광 발전소 발전량을 측정하고, 인버터 게이트웨이(120)가 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 산출한다(단계 S410,S411,S412).
이후, 제어부(115)는 실측 태양광 발전소 발전량과 전체 태양광 발전소 발전량을 비교하여 유효 전력 또는 무효 전력을 비교하여 계통선로 및 기생성분들에 의한 무효전력 영향, 계통 이상(상 불평형 등)을 검출한다(단계 S420).
이후, 제어부(115)는 무효전력 영향, 계통 이상(상 불평형 등)의 검출에 따라 이상유무를 판단하고 원격 검침을 수행한다(단계 S430,S440). 부연하면, 전력량계에서 감시하고 있는 계통의 전압값과, 인버터에서 전송하는 Fault(이상) 값과 비교하여 이상요인을 검출한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 계통 급전 지시 흐름을 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 태양광 발전용 스마트 계량기(110)의 제어부(115)는 실측되는 실측 태양광 발전소 발전량과 인버터 게이트웨이(120)에 의한 전체 태양광 발전소 발전량을 통해 태양광 발전소(200)의 발전 가능량에 대한 모니터링을 수행한다(단계 S510). 부연하면, 인버터에 역률 지령을 1로 주었을 때 최대 유효전력량을 바탕으로 현재 태양광 발전소의 최대 출력 변화를 추적하고, 이를 통해 발전 가능량 산출 및 예측을 한다.
이후, 계통측에서 DCU(130)를 통해 원격 급전 지시가 이루어질 경우, 모니터링 중 발전 가능량, 일사량 측정 데이터에 따른 일사량, 인버터 다아나믹(Dynamics)를 고려하여 인버터 게이트웨이(120)에 급전 지시 명령을 보낸다(단계 S530). 일사량 측정 데이터는 계통에 있는 서버(미도시)에서 전송된다.
부연하면, 태양광 발전소(200)가 위치하는 지역의 일사량 정보를 기상 서버(미도시)로부터 획득하여 계통 및 DCU(130)를 통해 태양광 발전용 스마트 계량기(110)로 전송된다. 물론, 일사량 측정 데이터는 센서를 태양광 발전소가 설치된 특정 위치에 설치하여 획득하는 것도 가능하다.
이 획득된 일사량을 바탕으로 인버터에 급전지시를 내리며, 인버터의 응답성능을 보고 인버터 기동의 다이나믹을 결정한다. 다이나믹이란 인버터가 얼마나 빠르게 계통의 급전지시에 응답하는지를 말한다.
이후, 인버터 게이트웨이(120)가 급전 지시 명령을 태양광 발전용 스마트 계량기(110)로부터 전송받아 인버터 블럭(220)의 인버터(221)를 제어한다(단계 S540). 이때, 제어는 출력을 피드백하여 실시간 제어를 수행한다. 즉, 인버터의 다이나믹 동작 제어(인버터가 수행)가 수행된다.
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
110: 태양광 발전용 스마트 계량기
111: 전력 측정부 112: 통신 블럭
114: 유선 통신 모듈 115: 제어부
116: 저장부
120: 인버터 게이트웨이
130: DCU(Data Concentrator Unit)
200: 태양광 발전소
210: 발전 블럭 211: 태양광 모듈
220: 인버터 블럭 221: 인버터
111: 전력 측정부 112: 통신 블럭
114: 유선 통신 모듈 115: 제어부
116: 저장부
120: 인버터 게이트웨이
130: DCU(Data Concentrator Unit)
200: 태양광 발전소
210: 발전 블럭 211: 태양광 모듈
220: 인버터 블럭 221: 인버터
Claims (13)
- 태양광 발전소(200)에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 전력 측정부(111);
상기 태양광 발전소(200)의 인버터 블럭(220)을 모니터링하는 인버터 게이트웨이(120)로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 통신 연결되는 통신 블럭(112); 및
상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부(116)에 저장하는 제어부(115);를 포함하며,
상기 제어부(115)는 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 통해 상기 태양광 발전소(200)의 발전 가능량을 모니터링하고, 상기 모니터링중 상기 태양광 발전소(200)가 위치하는 지역의 일사량, 및 인버터 다아나믹(Dynamics)을 고려하여 상기 인버터 게이트웨이(120)에 급전 지시 명령을 전송하여 인버터 블럭(220)의 인버터(221)를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기.
- 제 1 항에 있어서,
DCU(Data Concentrator Unit) (130)와 통신 연결되는 유선 통신 모듈(114);을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 통신 블럭(112)은,
상기 인버터 게이트웨이(120)와 유선 통신 연결되는 전력선 통신 모듈(112-1);을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 통신 블럭(112)은,
상기 인버터 게이트웨이(120)와 무선 통신 연결되는 무선 통신 모듈(112-2);을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부(115)는 상기 전력량계 데이터 중 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 이용하여 성능율 진단(Performance Ratio)을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부(115)는 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 비교하여 동일하지 않으면 이상 발생 로그를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량기. - 삭제
- 전기 에너지를 생산하는 발전 블럭(210) 및 상기 전기 에너지를 전력으로 변환하도록 다수개의 인버터(221)가 배열되는 인버터 블럭(220)으로 이루어지는 태양광 발전소(200);
다수개의 상기 인버터(221)를 제어하고 다수개의 상기 인버터(221)의 상태 정보를 획득하는 인버터 게이트웨이(120);
상기 태양광 발전소(200)로부터 계통으로 전송되는 상기 전력을 실제 측정하는 전력량계 데이터 및 상기 인버터 게이트웨이(120)로부터 출력 데이터를 획득하는 제 1 항의 태양광 발전용 스마트 계량기(110); 및
상기 태양광 발전용 스마트 계량기(110)에 급전 지시 명령을 전송하는 DCU(Data Concentrator Unit) (130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
- (a) 전력 측정부(111)가 태양광 발전소(200)에서 생산하는 전력을 실제 측정하여 전력량계 데이터를 생성하는 단계;
(b) 통신 블럭(112)이 상기 태양광 발전소(200)의 인버터 블럭(220)을 모니터링하는 인버터 게이트웨이(120)로부터 출력 데이터를 수집하기 위해 통신 연결되는 단계; 및
(c) 제어부(115)가 상기 전력량계 데이터 및 상기 출력 데이터를 동시에 수집하여 저장부(116)에 저장하는 단계;를 포함하며,
상기 (c) 단계는,
상기 제어부(115)가 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 통해 상기 태양광 발전소(200)의 발전 가능량을 모니터링하는 단계;
상기 제어부(115)가 상기 모니터링중 상기 태양광 발전소(200)가 위치하는 지역의 일사량, 및 인버터 다아나믹(Dynamics)을 고려하여 상기 인버터 게이트웨이(120)에 급전 지시 명령을 전송하여 인버터 블럭(220)의 인버터(221)를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 제어부(115)가 상기 전력량계 데이터 중 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산하는 전체 태양광 발전소 발전량을 획득하는 단계; 및
상기 제어부(115)가 상기 실측 태양광 발전소 발전량과 상기 전체 태양광 발전소 발전량을 이용하여 성능율 진단(Performance Ratio)을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 제어부(115)가 상기 전력량계 데이터 중 실제 태양광 발전소 발전량과 상기 출력 데이터중 인버터별 발전량을 합산한 전체 태양광 발전소 발전량을 비교하여 동일하지 않으면 이상 발생 로그를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 스마트 계량 방법.
- 삭제
- (a) 발전 블럭(210) 및 다수개의 인버터(221)가 배열되는 인버터 블럭(220)으로 이루어지는 태양광 발전소(200)가 전력을 생산하는 단계;
(b) 인버터 게이트웨이(120)가 다수개의 상기 인버터(221)를 제어하고 다수개의 상기 인버터(221)의 상태 정보를 획득하는 단계;
(c) 제 1 항의 태양광 발전용 스마트 계량기(110)가 상기 태양광 발전소(200)로부터 계통으로 전송되는 상기 전력을 실제 측정하는 전력량계 데이터 및 상기 인버터 게이트웨이(120)로부터 출력 데이터를 획득하는 단계; 및
(d) DCU(Data Concentrator Unit)(130)가 상기 태양광 발전용 스마트 계량기(110)에 급전 지시 명령을 전송하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210121210A KR102626126B1 (ko) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 태양광 발전용 스마트 계량기, 이를 갖는 태양광 발전 시스템 및 이의 방법 |
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| KR102139329B1 (ko) | 2020-04-22 | 2020-07-29 | 이상길 | 태양광 발전소를 모니터링하는 방법 및 장치 |
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