KR102645380B1 - Energy storage system comprising heterogeneous storage device - Google Patents

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KR102645380B1
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배국열
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Abstract

본 발명은 이종(異種)의 저장 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따라 계통으로 전력을 제공하는 에너지 저장 시스템은, 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통으로 출력하는 제1 저장 장치, 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통으로 출력하고, 제1 저장 장치보다 동특성이 느린 제2 저장 장치, 전력을 생산해서 계통으로 출력하는 복수개의 발전기 및 제1 및 제2 저장 장치 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 상태 공간 모델을 구현 및 최적화하여 제1 및 제2 저장 장치 각각의 충방전 전력을 제어하는 제어기를 포함한다. The present invention relates to an energy storage system including heterogeneous storage devices. An energy storage system that provides power to the grid according to an embodiment of the present invention includes a first storage device that stores power or outputs the stored power to the grid, a first storage device that stores power or outputs the stored power to the grid, and a first storage device that stores power or outputs the stored power to the grid. By implementing and optimizing a second storage device with slower dynamic characteristics, a plurality of generators that produce and output power to the grid, and a state space model based on Model Predictive Control that reflects the differences in dynamic characteristics between the first and second storage devices, It includes a controller that controls charging and discharging power of each of the first and second storage devices.

Description

이종의 저장 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM COMPRISING HETEROGENEOUS STORAGE DEVICE}Energy storage system including heterogeneous storage devices {ENERGY STORAGE SYSTEM COMPRISING HETEROGENEOUS STORAGE DEVICE}

본 발명은 이종의 저장 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system including heterogeneous storage devices.

최근 신재생 발전 등과 같은 분산전원이 많이 활용되면서 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)의 사용도 증가하고 있다. 특히, 소규모 재생에너지의 전력시장 참여를 위해 여러 재생에너지 발전기들로 구성된 에너지 저장 시스템(가상발전소라고도 함)이 등장하고 있다. Recently, as distributed power sources such as renewable power generation have been widely used, the use of energy storage systems (ESS) is also increasing. In particular, energy storage systems (also known as virtual power plants) consisting of multiple renewable energy generators are emerging to enable small-scale renewable energy to participate in the electricity market.

다만, 재생에너지 기반 가상발전소의 경우, 재생에너지의 출력 변동으로 인해 가상발전소의 출력이 변동되어 기정해진 계약 전력량을 준수하기 어렵다는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해, 별도의 에너지 저장 장치가 활용되고 있다. However, in the case of virtual power plants based on renewable energy, there is a problem that it is difficult to comply with the contracted power amount due to changes in the output of the virtual power plant due to fluctuations in the output of renewable energy. To solve this, a separate energy storage device is used. .

용량이 그리 크지 않은 응용에서는 리튬 이온 배터리 등과 같이 배터리만을 사용하는 에너지 저장 시스템이 많이 사용되고 있으나, 용량이 큰 응용에서는 배터리만으로는 충분한 용량이 구현되기 어렵다. 이에, 저장 장치의 에너지 용량을 증가시키기 위해 수전해 장치, 연료전지 등과 같이 대용량의 에너지 저장 장치를 배터리와 함께 사용하려는 시도가 생겨나고 있다.In applications where the capacity is not very large, energy storage systems that only use batteries, such as lithium-ion batteries, are widely used, but in applications where the capacity is large, it is difficult to achieve sufficient capacity with batteries alone. Accordingly, attempts are being made to use large-capacity energy storage devices such as water electrolyzers and fuel cells together with batteries to increase the energy capacity of the storage device.

수전해 장치 등의 에너지 저장 장치는 대용량의 장점을 가지는 한편 동특성(예를 들어, 응답속도)이 배터리에 비해 상대적으로 느린 단점이 있다. 또한, 수전해장치 등의 대용량 에너지 저장 장치는 램프 레이트(ramp rate)의 제한 및 최소 가동 전력 요건 등의 제약 조건이 있을 수 있고 이에 따른 적절한 제어가 필요하다. Energy storage devices such as water electrolyzers have the advantage of large capacity, but have the disadvantage that their dynamic characteristics (for example, response speed) are relatively slow compared to batteries. In addition, large-capacity energy storage devices such as water electrolyzers may have constraints such as ramp rate limits and minimum operating power requirements, and appropriate control is required accordingly.

수전해 장치 등의 대용량 에너지 저장 장치와 배터리 등의 소용량 에너지 저장 장치를 함께 사용하는 경우에는 기존의 배터리만을 사용하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법과는 달리 두 종류의 에너지 저장 장치의 특성을 반영한 적절한 제어가 수행되어야 그 효과가 극대화될 수 있다.When using large-capacity energy storage devices such as water electrolyzers and small-capacity energy storage devices such as batteries, appropriate control is performed that reflects the characteristics of the two types of energy storage devices, unlike the control method of the existing energy storage system using only batteries. must be performed to maximize its effectiveness.

본 발명에서는 수전해 장치 등의 대용량 에너지 저장 장치와 배터리 등의 소용량 에너지 저장 장치를 함께 사용하는, 이종의 에너지 저장 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템을 효과적으로 제어하는 방법을 제시하고자 한다.The present invention seeks to propose a method of effectively controlling an energy storage system including heterogeneous energy storage devices, using both large-capacity energy storage devices such as water electrolyzers and small-capacity energy storage devices such as batteries.

본 발명은 이종의 저장 장치 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an energy storage system based on model predictive control that reflects differences in dynamic characteristics between heterogeneous storage devices.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따라 계통으로 전력을 제공하는 에너지 저장 시스템은, 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통으로 출력하는 제1 저장 장치, 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통으로 출력하고, 제1 저장 장치보다 동특성이 느린 제2 저장 장치, 전력을 생산해서 계통으로 출력하는 복수개의 발전기 및 제1 및 제2 저장 장치 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 상태 공간 모델을 구현 및 최적화하여 제1 및 제2 저장 장치 각각의 충방전 전력을 제어하는 제어기를 포함한다. In order to achieve the above object, an energy storage system that provides power to the grid according to an embodiment of the present invention includes a first storage device that stores power or outputs the stored power to the grid, stores power, or outputs the stored power to the grid. A second storage device that outputs power and has slower dynamic characteristics than the first storage device, a plurality of generators that produce power and output it to the system, and a state based on model predictive control that reflects the difference in dynamic characteristics between the first and second storage devices. It includes a controller that implements and optimizes the spatial model to control charging and discharging power of each of the first and second storage devices.

상기 제1 저장 장치는 배터리를 포함하고, 제2 저장 장치는 수전해 장치를 포함한다.The first storage device includes a battery, and the second storage device includes a water electrolysis device.

상기 제어기는 모델 예측 제어를 위해 목적함수, 제약조건 및, 결정변수 중 적어도 하나를 설정하고, 상태 공간 모델을 통해 목적함수와 제약조건을 만족하는 시간대별 최적 결정변수를 결정한다.The controller sets at least one of an objective function, constraints, and decision variables for model predictive control, and determines the optimal decision variable for each time period that satisfies the objective function and constraints through a state space model.

상기 목적함수는 에너지 저장 시스템의 출력 오차 및 제1 저장 장치의 이용의 최소화를 목적으로 하기의 식 1로 표현된다.The objective function is expressed in Equation 1 below for the purpose of minimizing the output error of the energy storage system and the use of the first storage device.

[식 1][Equation 1]

상기 제약조건은 제1 및 제2 저장 장치의 출력 제한값을 준수하기 위한 조건이고, 하기의 식 2로 표현된다.The constraint condition is a condition for complying with the output limit values of the first and second storage devices, and is expressed in Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

상기 결정변수는 제1 및 제2 저장 장치의 출력지령값을 의미하고, 하기의 식 3으로 표현된다.The decision variable means the output command value of the first and second storage devices, and is expressed in Equation 3 below.

[식 3] [Equation 3]

여기에서, 는 1 이상 N 이하인 실수이고, 은 1 이상의 실수이고, 는 상태 공간 모델에 따른 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미하고, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치 각각의 출력값을 의미하며, 은 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치의 각각의 최소 허용 출력값을 의미하고, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치 각각의 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 결정변수를 의미하고, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하며, 는 상태 공간 모델에 따른 제2 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하고, 이다.From here, is a real number greater than or equal to 1 and less than or equal to N, is a real number greater than or equal to 1, means the output value of the energy storage system according to the state space model, means the output values of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the minimum allowable output values of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the maximum allowable output value of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the decision variable, means the output command value input to the first storage device according to the state space model, means the output command value input to the second storage device according to the state space model, silver am.

상기 는 하기의 식 4로 표현된다.remind is expressed in equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

상기 는 하기의 식 5로 표현된다.remind is expressed in equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

여기에서, 이고, 이며, 이고, 이며, 이고, 이며, 는 상태 공간 모델에 따른 복수개의 발전기의 출력값을 의미하고, 는 제1 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하고, 는 제2 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미한다.From here, Is ego, Is and Is ego, Is and Is ego, Is and means the output values of a plurality of generators according to the state space model, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the first storage device, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the second storage device.

상기 이고, 는 상태 공간 모델에 따른 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미한다.remind Is ego, means the output value of the energy storage system according to the state space model.

상기 이고, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 저장 장치의 출력값을 의미하며, 는 상태 공간 모델에 따른 제2 저장 장치의 출력값을 의미한다.remind Is ego, means the output value of the first storage device according to the state space model, means the output value of the second storage device according to the state space model.

상기 는 하기의 식 6으로 표현된다.remind is expressed in equation 6 below.

[식 6][Equation 6]

상기 는 하기의 식 7로 표현된다.remind is expressed in equation 7 below.

[식 7][Equation 7]

여기에서, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 저장 장치의 출력값을 의미하고, 는 상태 공간 모델에 따른 제2 저장 장치의 출력값을 의미하며, 는 제1 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하고, 는 제2 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미한다.From here, means the output value of the first storage device according to the state space model, means the output value of the second storage device according to the state space model, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the first storage device, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the second storage device.

상기 식 6은 DC(Direct Current) 전원과 복수개의 인버터가 구비된 제1 저장 장치의 등가모델을 구현한 식이고, 식 7은 DC 전원과 복수개의 인버터가 구비된 제2 저장 장치의 등가모델을 구현한 식이다.Equation 6 above is an expression that implements the equivalent model of a first storage device equipped with a DC (Direct Current) power source and a plurality of inverters, and Equation 7 is an expression that implements an equivalent model of a second storage device equipped with a DC power source and a plurality of inverters. This is how it was implemented.

를 상태 공간 모델로 표현한 식은 식 1의 이고, 를 상태 공간 모델로 표현한 식은 식 2의 이며, 를 상태 공간 모델로 표현한 식은 식 3의 이다. The expression expressed as a state space model is in Equation 1 ego, and The expression expressed as a state space model is in Equation 2 and The expression expressed in a state space model is Equation 3. am.

여기에서, 는 에너지 저장 시스템의 기정해진 출력값을 의미하고, 는 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미하며, 는 제1 저장 장치의 출력값을 의미하고, 는 각각 제1 저장 장치의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 제2 저장 장치의 출력값을 의미하고, 는 각각 제2 저장 장치의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 제1 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하고, 는 제2 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미한다.From here, means the predetermined output value of the energy storage system, refers to the output value of the energy storage system, means the output value of the first storage device, and means the minimum allowable output value and maximum allowable output value of the first storage device, respectively, means the output value of the second storage device, and means the minimum allowable output value and maximum allowable output value of the second storage device, respectively, means the output command value input to the first storage device, means the output command value input to the second storage device.

상기 복수개의 발전기는 제1 및 제2 발전기를 포함하고, 제1 및 제2 발전기는 각각 태양광 발전기, 풍력 발전기 및, 조력 발전기 중 어느 하나를 포함한다.The plurality of generators include first and second generators, and the first and second generators each include one of a solar power generator, a wind power generator, and a tidal power generator.

상기 복수개의 발전기에서 출력되는 전력량의 변화로 인해 에너지 저장 시스템에 출력 오차가 발생하는 경우, 제어기는, 에너지 저장 시스템의 출력 오차를 측정하고, 측정된 출력 오차를 토대로 제1 및 제2 저장 장치에 각각 제공할 제1 및 제2 출력지령값을 생성하고, 생성된 제1 및 제2 출력지령값을 각각 제1 및 제2 저장 장치로 제공한다.When an output error occurs in the energy storage system due to a change in the amount of power output from the plurality of generators, the controller measures the output error of the energy storage system and stores the output error in the first and second storage devices based on the measured output error. First and second output command values to be provided are generated, respectively, and the generated first and second output command values are provided to the first and second storage devices, respectively.

상기 제1 및 제2 저장 장치가 제어기로부터 제1 및 제2 출력지령값을 각각 제공받는 경우, 에너지 저장 시스템의 출력 오차 최소화 작업 초기에는 제1 저장 장치가 제2 저장 장치보다 빠르게 전력을 출력하여 대응하고, 에너지 저장 시스템의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는 제2 저장 장치가 제1 저장 장치보다 우선 대응한다.When the first and second storage devices respectively receive first and second output command values from the controller, the first storage device outputs power faster than the second storage device at the beginning of the work to minimize the output error of the energy storage system. In the middle and late stages of the energy storage system's output error minimization operation, the second storage device responds prior to the first storage device.

상기 에너지 저장 시스템의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는, 제어기는 제1 출력지령값을 감소시켜 제1 저장 장치의 출력값을 감소시키고, 제2 출력지령값을 증가시켜 제2 저장 장치의 출력값을 증가시킨다.In the middle and latter stages of the work to minimize the output error of the energy storage system, the controller reduces the output value of the first storage device by decreasing the first output command value and increases the output value of the second storage device by increasing the second output command value. I order it.

상기 에너지 저장 시스템의 출력 오차 최소화 작업 초기에는 제1 저장 장치의 출력값이 제2 저장 장치의 출력값보다 크고, 에너지 저장 시스템의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기의 특정 시점부터는 제1 저장 장치의 출력값이 제2 저장 장치의 출력값보다 작다.At the beginning of the output error minimization operation of the energy storage system, the output value of the first storage device is greater than the output value of the second storage device, and from a certain point in the middle and latter stages of the energy storage system output error minimization operation, the output value of the first storage device is greater than the output value of the second storage device. 2 It is smaller than the output value of the storage device.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배터리와 수전해 장치의 동특성(특히, 응답속도)을 효과적으로 고려하여 배터리 이용을 최소화함으로써 에너지 저장 시스템의 출력 제어 성능을 개선함과 동시에 수소 활용을 극대화할 수 있다. 나아가, 에너지 저장 시스템의 출력 제어 성능을 개선하여 계약 전력 준수 위반에 대한 패널티를 회피할 수 있고, 이로 인한 추가 이윤 창출도 가능하다. As described above, according to the present invention, the output control performance of the energy storage system can be improved and hydrogen utilization can be maximized by minimizing battery use by effectively considering the dynamic characteristics (particularly response speed) of the battery and water electrolysis device. . Furthermore, by improving the output control performance of the energy storage system, penalties for violation of contract power compliance can be avoided, thereby generating additional profits.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 저장 시스템의 상태 공간 모델에 따른 제어 흐름을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 저장 장치의 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 저장 장치의 등가모델을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 저장 장치의 출력 제어 플랜트 모델을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 출력 제어 플랜트 모델을 간략하게 표현한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 1에 도시된 복수개의 발전기의 출력값 변화에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 메커니즘을 설명하는 그래프들이다.
도 10은 도 1의 에너지 저장 시스템의 출력 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
1 is a diagram illustrating an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the control flow according to the state space model of the energy storage system shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram explaining the structure of the first storage device shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent model of the first storage device shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram illustrating an output control plant model of the first storage device shown in FIG. 4.
FIG. 6 is a diagram briefly expressing the output control plant model shown in FIG. 5.
FIGS. 7 to 9 are graphs explaining the operation mechanism of the energy storage system according to changes in output values of the plurality of generators shown in FIG. 1.
FIG. 10 is a flow chart illustrating an output control method of the energy storage system of FIG. 1.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The sizes and relative sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the referenced items.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various elements or components, these elements or components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one device or component from another device or component. Therefore, of course, the first element or component mentioned below may also be a second element or component within the technical spirit of the present invention.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 구성도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 등에 의해 구성도의 형태나 구조가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 그로부터 변형된 형태도 포함하는 것이다. 즉, 도시된 구성은 본 발명의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.Embodiments described in this specification will be explained with reference to the ideal configuration diagram of the present invention. Therefore, the shape or structure of the diagram may be modified depending on manufacturing technology, etc. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown but also include forms modified therefrom. That is, the depicted configuration is intended to illustrate a specific form of the present invention and is not intended to limit the scope of the invention.

또한, 본 발명의 도면에 도시된 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block shown in the drawings of the present invention may represent a module, segment, or portion of code containing one or more executable instructions for executing specified logical function(s). Additionally, it should be noted that in some alternative execution examples it is possible for the functions mentioned in the blocks to occur out of order. For example, it is possible for two blocks shown in succession to be performed substantially at the same time, or it is possible for the blocks to be performed in reverse order depending on the corresponding function.

그리고 본 발명의 실시예에서 사용되는 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다. And the term 'unit' or 'module' used in the embodiments of the present invention refers to software or hardware components such as FPGA or ASIC, and the 'unit' or 'module' performs certain roles. However, 'part' or 'module' is not limited to software or hardware. A 'unit' or 'module' may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to run on one or more processors. Therefore, as an example, 'part' or 'module' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, May include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within components and 'parts' or 'modules' can be combined into smaller numbers of components and 'parts' or 'modules' or into additional components and 'parts' or 'modules'. Could be further separated.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

이하에서는, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하도록 한다. Hereinafter, an energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 에너지 저장 시스템의 상태 공간 모델에 따른 제어 흐름을 설명하는 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 제1 저장 장치의 구조를 설명하는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 제1 저장 장치의 등가모델을 설명하는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 제1 저장 장치의 출력 제어 플랜트 모델을 설명하는 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 출력 제어 플랜트 모델을 간략하게 표현한 도면이다. 도 7 내지 도 9는 도 1에 도시된 복수개의 발전기의 출력값 변화에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 메커니즘을 설명하는 그래프들이다.1 is a diagram illustrating an energy storage system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the control flow according to the state space model of the energy storage system shown in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram explaining the structure of the first storage device shown in FIG. 1. FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent model of the first storage device shown in FIG. 3. FIG. 5 is a diagram illustrating an output control plant model of the first storage device shown in FIG. 4. FIG. 6 is a diagram briefly expressing the output control plant model shown in FIG. 5. FIGS. 7 to 9 are graphs explaining the operation mechanism of the energy storage system according to changes in output values of the plurality of generators shown in FIG. 1.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 계통(GRID)의 전력을 관리할 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템(1)은 계통(GRID)으로부터 전력을 공급받아 저장하거나 저장된 전력을 계통(GRID)으로 제공할 수 있다. First, referring to FIG. 1, the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention can manage the power of the grid (GRID). That is, the energy storage system 1 can receive power from the grid (GRID) and store it, or provide the stored power to the grid (GRID).

구체적으로, 에너지 저장 시스템(1)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.Specifically, the energy storage system 1 is a system that improves energy efficiency by storing generated power in each linked system, including power plants, substations, and transmission lines, and then using it selectively and efficiently when power is needed.

에너지 저장 시스템(1)은 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.The energy storage system (1) can lower the unit cost of power generation by improving the overall load ratio by equalizing the electric load, which varies greatly by time of day and season, and can reduce the investment and operating costs required for power facility expansion, thereby lowering electricity bills. You can save energy.

또한 에너지 저장 시스템(1)은 계통(GRID)에서 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.In addition, the energy storage system (1) is installed and used in the grid (GRID) for power generation, transmission and distribution, and at consumers, and is used for frequency regulation, stabilization of generator output using new and renewable energy, peak shaving, and load management. It is used for functions such as load leveling and emergency power.

그리고 에너지 저장 시스템(1)은 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.And the energy storage system (1) is largely divided into physical energy storage and chemical energy storage depending on the storage method. Physical energy storage includes methods using pumped hydro power generation, compressed air storage, and flywheels, and chemical energy storage includes methods using lithium-ion batteries, lead acid batteries, and Nas batteries.

참고로, 에너지 저장 시스템(1)은 가상발전소라고 지칭할 수도 있고, 계통(GRID)은 예를 들어, 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있다.For reference, the energy storage system 1 may be referred to as a virtual power plant, and the grid (GRID) may include, for example, a power plant, substation, transmission line, etc.

이러한 에너지 저장 시스템(1)은 제1 저장 장치(100), 제2 저장 장치(200), 복수개의 발전기(즉, 제1 및 제2 발전기(300, 400)), 제어기(500)를 포함할 수 있다.This energy storage system 1 may include a first storage device 100, a second storage device 200, a plurality of generators (i.e., first and second generators 300 and 400), and a controller 500. You can.

참고로, 에너지 저장 시스템(1)은 제1 발전기(300) 및 제2 발전기(400) 외에 추가 발전기를 더 포함하거나 제1 발전기(300) 및 제2 발전기(400) 중 어느 하나의 발전기만 포함할 수도 있다.For reference, the energy storage system 1 further includes an additional generator in addition to the first generator 300 and the second generator 400, or includes only one of the first generator 300 and the second generator 400. You may.

다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명에서는, 에너지 저장 시스템(1)이 제1 발전기(300) 및 제2 발전기(400)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.However, for convenience of explanation, the present invention will be described by taking as an example that the energy storage system 1 includes a first generator 300 and a second generator 400.

제1 저장 장치(100)는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통(GRID)으로 출력할 수 있다.The first storage device 100 may store power or output the stored power to the grid (GRID).

구체적으로, 제1 저장 장치(100)는 제2 저장 장치(200)에 비해 상대적으로 소용량의 에너지를 저장할 수 있는 소용량 에너지 저장 장치일 수 있다. 다만, 제1 저장 장치(100)는 제2 저장 장치(200)에 비해 상대적으로 빠른 동특성(예를 들어, 응답속도)을 가질 수 있다. 또한 제1 저장 장치(100)는 예를 들어, 리튬 이온 배터리 등과 같은 배터리일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the first storage device 100 may be a small-capacity energy storage device that can store a relatively small amount of energy compared to the second storage device 200. However, the first storage device 100 may have relatively faster dynamic characteristics (eg, response speed) than the second storage device 200. Additionally, the first storage device 100 may be, for example, a battery such as a lithium ion battery, but is not limited thereto.

참고로, 제1 저장 장치(100)가 배터리인 경우, 예를 들어, 수십 ms(milliseconds)의 응답속도를 가질 수 있다. For reference, if the first storage device 100 is a battery, it may have a response speed of tens of milliseconds (ms), for example.

제2 저장 장치(200)는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 계통(GRID)으로 출력하고, 제1 저장 장치(100)보다 동특성이 느릴 수 있다.The second storage device 200 stores power or outputs the stored power to the grid (GRID), and may have slower dynamic characteristics than the first storage device 100.

구체적으로, 제2 저장 장치(200)는 제1 저장 장치(100)에 비해 상대적으로 대용량의 에너지를 저장할 수 있는 대용량 에너지 저장 장치일 수 있다. 다만, 제2 저장 장치(200)는 제1 저장 장치(100)에 비해 상대적으로 느린 동특성(예를 들어, 응답속도)을 가질 수 있다. 또한 제2 저장 장치(200)는 예를 들어, 수전해 장치 또는 연료 전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the second storage device 200 may be a large-capacity energy storage device capable of storing a relatively large amount of energy compared to the first storage device 100. However, the second storage device 200 may have relatively slow dynamic characteristics (eg, response speed) compared to the first storage device 100. Additionally, the second storage device 200 may be, for example, a water electrolysis device or a fuel cell, but is not limited thereto.

참고로, 제2 저장 장치(200)가 수전해 장치인 경우, 예를 들어, 0.1s(seconds) ~ 6분(minutes)의 응답속도를 가질 수 있다. For reference, if the second storage device 200 is a water electrolysis device, it may have a response speed of, for example, 0.1 seconds to 6 minutes.

상기와 같이, 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)는 구성될 수 있는바, 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 저장 장치(100)는 배터리이고, 제2 저장 장치(200)는 수전해 장치인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.As described above, the first and second storage devices 100 and 200 may be configured. In the embodiment of the present invention, for convenience of explanation, the first storage device 100 is a battery, and the second storage device 100 is a battery. The device 200 will be described by taking as an example a water electrolysis device.

복수개의 발전기(300, 400)는 전력을 생산해서 계통(GRID)으로 출력할 수 있다. A plurality of generators (300, 400) can produce power and output it to the grid (GRID).

구체적으로, 발전기(300, 400)는 분산 전원 시스템이라고 지칭할 수도 있고, 화석 연료, 원자력 연료, 신재생 에너지 중 하나 이상을 이용하여 전력을 생산할 수 있다Specifically, the generators 300 and 400 may be referred to as a distributed power system and may produce power using one or more of fossil fuel, nuclear fuel, and renewable energy.

즉, 복수개의 발전기(300, 400)는 예를 들어, 태양광 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기와 같은 신재생에너지를 이용한 신재생 발전 시스템일 수 있다. That is, the plurality of generators 300 and 400 may be, for example, a renewable power generation system using new and renewable energy such as a solar power generator, a wind power generator, and a tidal power generator.

또한 복수개의 발전기(300, 400)는 제1 발전기(300) 및 제2 발전기(400)를 포함할 수 있다. Additionally, the plurality of generators 300 and 400 may include a first generator 300 and a second generator 400.

여기에서, 제1 및 제2 발전기(300, 400)는 각각 태양광 발전기, 풍력 발전기 및 조력 발전기 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 설명의 편의를 위해, 본 발명에서는, 제1 발전기(300)는 태양광 발전기를 포함하고, 제2 발전기(400)는 풍력 발전기를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.Here, the first and second generators 300 and 400 may each include one of a solar power generator, a wind power generator, and a tidal power generator. However, for convenience of explanation, in the present invention, the first generator 300 Includes a solar power generator, and the second generator 400 includes a wind power generator as an example.

제어기(500)는 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 상태 공간 모델을 구현 및 최적화하여 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 각각의 충방전 전력을 제어할 수 있다.The controller 500 implements and optimizes a state space model based on Model Predictive Control that reflects the differences in dynamic characteristics between the first and second storage devices 100 and 200, thereby controlling the first and second storage devices 100 and 200. ) Each charging and discharging power can be controlled.

또한 제어기(500)는 모델 예측 제어를 위해 목적함수, 제약조건 및, 결정변수 중 적어도 하나를 설정하고, 상태 공간 모델을 통해 목적함수와 제약조건을 만족하는 시간대별 최적 결정변수를 결정할 수 있다.Additionally, the controller 500 can set at least one of an objective function, constraints, and decision variables for model predictive control, and determine the optimal decision variable for each time period that satisfies the objective function and constraints through a state space model.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 발전기(300, 400)에서 출력되는 전력량(PRES1, PRES2)의 변화로 인해 에너지 저장 시스템(1)에 출력 오차가 발생하는 경우, 제어기(500)는 에너지 저장 시스템(1)의 출력값(PVPP; 즉, 전력 출력량)과 기정해진 출력값(PVPP*; 즉, 전력 계약량) 간 출력 오차(PVPP*-PVPP)를 측정(또는 수집)할 수 있다. 그리고 제어기(500)는 측정된 정보를 토대로 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)에 각각 제공할 제1 및 제2 출력지령값(PLI*, PAEL*)을 생성할 수 있다. 또한 제어기(500)는 생성된 제1 및 제2 출력지령값(PLI*, PAEL*)을 각각 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)로 제공할 수 있다. That is, as shown in FIG. 1, when an output error occurs in the energy storage system 1 due to a change in the amount of power (PRES1, PRES2) output from the plurality of generators 300 and 400, the controller 500 The output error (PVPP*-PVPP) between the output value (PVPP; i.e., power output amount) of the energy storage system 1 and the predetermined output value (PVPP*; i.e., power contract amount) can be measured (or collected). And the controller 500 may generate first and second output command values (PLI*, PAEL*) to be provided to the first and second storage devices 100 and 200, respectively, based on the measured information. Additionally, the controller 500 may provide the generated first and second output command values (PLI*, PAEL*) to the first and second storage devices 100 and 200, respectively.

즉, 제어기(500)는 제1 출력지령값(PLI*)을 통해 제1 저장 장치(100)의 출력값(PLi)을 조정하고, 제2 출력지령값(PAEL*)을 통해 제2 저장 장치(200)의 출력값(PAEL)을 조정할 수 있다.That is, the controller 500 adjusts the output value (PLi) of the first storage device 100 through the first output command value (PLI*) and the second storage device ( 200) output value (PAEL) can be adjusted.

본 발명의 실시예에서는, 이러한 모델 예측 제어를 위해 상태 공간 모델이 구현되어 이용되는바, 이하에서는, 도 2를 참조하여, 에너지 저장 시스템(1)의 상태 공간 모델을 살펴보도록 한다.In an embodiment of the present invention, a state space model is implemented and used for such model prediction control. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the state space model of the energy storage system 1 will be examined.

도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템(1)의 상태 공간 모델에 따른 제어 흐름이 도시되어 있다.Referring to Figure 2, the control flow according to the state space model of the energy storage system 1 is shown.

참고로, 상태 공간 모델에 따른 제어 흐름을 설명하기 전에, 앞서 설명한 목적함수, 제약조건, 결정변수를 상태 공간 모델에 맞게 표현하면 하기와 같다.For reference, before explaining the control flow according to the state space model, the objective function, constraints, and decision variables described above can be expressed according to the state space model as follows.

먼저, 목적함수는 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 및 제1 저장 장치(100)의 이용의 최소화를 목적으로 하기의 식 1로 표현될 수 있다.First, the objective function can be expressed as Equation 1 below for the purpose of minimizing the output error of the energy storage system 1 and the use of the first storage device 100.

[식 1][Equation 1]

그리고 제약조건은 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)의 출력 제한값을 준수하기 위한 조건이고, 하기의 식 2로 표현될 수 있다.And the constraint condition is a condition for complying with the output limit value of the first and second storage devices 100 and 200, and can be expressed as Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

또한 결정변수는 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)의 출력지령값(PLi*, PAEL*)을 의미하고, 하기의 식 3으로 표현될 수 있다.Additionally, the decision variable refers to the output command values (PLi*, PAEL*) of the first and second storage devices 100 and 200, and can be expressed in Equation 3 below.

[식 3] [Equation 3]

여기에서, 는 1 이상 N 이하인 실수이고, 은 1 이상의 실수이다. 이고, 는 상태 공간 모델에 따른 에너지 저장 시스템(1)의 출력값을 의미할 수 있다. 이고, 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 각각의 출력값을 의미할 수 있다. 참고로, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 저장 장치(100)의 출력값을 의미하며, 는 상태 공간 모델에 따른 제2 저장 장치(200)의 출력값을 의미할 수 있다. 은 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 각각의 최소 허용 출력값을 의미하고, 는 상태 공간 모델에 따른 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 각각의 최대 허용 출력값을 의미할 수 있다. 는 결정변수를 의미하고, 일 수 있다. 는 상태 공간 모델에 따른 제1 저장 장치(100)로 입력되는 출력지령값을 의미하며, 는 상태 공간 모델에 따른 제2 저장 장치(200)로 입력되는 출력지령값을 의미할 수 있다.From here, is a real number greater than or equal to 1 and less than or equal to N, is a real number greater than 1. Is ego, may mean the output value of the energy storage system 1 according to the state space model. Is , and may mean output values of each of the first and second storage devices 100 and 200 according to the state space model. Note that, means the output value of the first storage device 100 according to the state space model, may mean the output value of the second storage device 200 according to the state space model. means the minimum allowable output value of each of the first and second storage devices 100 and 200 according to the state space model, may mean the maximum allowable output value of each of the first and second storage devices 100 and 200 according to the state space model. means the decision variable, silver It can be. means the output command value input to the first storage device 100 according to the state space model, may mean an output command value input to the second storage device 200 according to the state space model.

참고로, 는 하기의 식 4로 표현될 수 있다.Note that, Can be expressed as Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

또한 는 하기의 식 5로 표현될 수 있다.also Can be expressed in Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

여기에서,이고,이며, 이고,이며, 일 수 있다. 그리고 이며, 는 상태 공간 모델에 따른 복수개의 발전기(300, 400)의 출력값을 의미할 수 있다. 는 제1 저장 장치(100)의 동특성에 따른 시상수값을 의미하고, 는 제2 저장 장치(200)의 동특성에 따른 시상수값을 의미할 수 있다.From here, Is ego, Is and Is ego, Is and Is It can be. and Is and may mean output values of a plurality of generators 300 and 400 according to the state space model. means a time constant value according to the dynamic characteristics of the first storage device 100, may mean a time constant value according to the dynamic characteristics of the second storage device 200.

또한 는 하기의 식 6으로 표현될 수 있다.also Can be expressed as Equation 6 below.

[식 6][Equation 6]

그리고 는 하기의 식 7로 표현될 수 있다.and Can be expressed as Equation 7 below.

[식 7][Equation 7]

전술한 바와 같이, 상태 공간 모델에 따라 목적함수, 제약조건, 결정변수가 상기와 같이 표현되는바, 이에 대해 부연 설명하면 하기와 같다.As described above, the objective function, constraints, and decision variables are expressed as above according to the state space model, and this will be further explained as follows.

먼저, 를 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 1의 일 수 있다.first, The equation expressed in a state space model is the equation 1 above. It can be.

또한 를 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 2의 일 수 있다.also and The equation expressed in a state space model is the equation 2 above. It can be.

그리고 를 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 3의 일 수 있다.and The equation expressed in a state space model is the equation 3 above. It can be.

여기에서, 는 에너지 저장 시스템(1)의 기정해진 출력값을 의미하고, 는 에너지 저장 시스템(1)의 출력값을 의미할 수 있다. 그리고 는 제1 저장 장치(100)의 출력값을 의미하고, 는 각각 제1 저장 장치(100)의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미할 수 있다. 또한 는 제2 저장 장치(200)의 출력값을 의미하고, 는 각각 제2 저장 장치(200)의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미할 수 있다. 그리고 는 제1 저장 장치(100)로 입력되는 출력지령값을 의미하고, 는 제2 저장 장치(200)로 입력되는 출력지령값을 의미할 수 있다.From here, means the predetermined output value of the energy storage system 1, may mean the output value of the energy storage system 1. and means the output value of the first storage device 100, and may mean the minimum allowable output value and the maximum allowable output value of the first storage device 100, respectively. also means the output value of the second storage device 200, and may mean the minimum allowable output value and the maximum allowable output value of the second storage device 200, respectively. and means the output command value input to the first storage device 100, may mean an output command value input to the second storage device 200.

전술한 상태 공간 모델을 토대로 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)의 제어 흐름을 살펴보면, 제어기(500)는 에너지 저장 시스템의 출력값()을 제공받고, 제공받은 출력값()을 토대로 결정변수(즉, 출력지령값(,))를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(500)는 생성된 결정변수(즉, 출력지령값(,))를 각각 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)로 제공할 수 있다. Looking at the control flow of the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention based on the above-described state space model, the controller 500 controls the output value of the energy storage system ( ) is provided, and the provided output value ( ) Based on the decision variable (i.e. output command value ( , )) can be created. And the controller 500 generates the decision variable (i.e., the output command value ( , )) can be provided as the first and second storage devices 100 and 200, respectively.

제1 및 제2 저장 장치(100, 200)는 각각 제공받은 결정변수(즉, 출력지령값(,))를 토대로 출력값(,)에 따른 전력을 출력할 수 있다. The first and second storage devices 100 and 200 each store the provided decision variable (i.e., output command value ( , )) Based on the output value ( , ) can output power according to.

제1 및 제2 저장 장치(100, 200)가 전력을 출력하면, 복수개의 발전기(300, 400)의 출력값(; 즉, 외란(外亂(Uncontrollable input 또는 Disturbance))과 함께 3개의 값(,,)이 합산되어 를 구성하게 된다.When the first and second storage devices 100 and 200 output power, the output values of the plurality of generators 300 and 400 ( ; In other words, three values (uncontrollable input or disturbance) together with disturbance (uncontrollable input or disturbance) , , ) is added up constitutes.

참고로, 도 2에서 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)에 각각 표기된 식은 도 3 내지 도 6의 과정을 통해 구현될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 도 3 내지 도 6에서는 제1 저장 장치(100)를 예로 들어 설명하기로 한다.For reference, the equations shown in FIG. 2 for the first and second storage devices 100 and 200, respectively, can be implemented through the processes of FIGS. 3 to 6. However, for convenience of explanation, the first storage device 100 will be described as an example in FIGS. 3 to 6.

먼저, 도 3을 참조하면, 제1 저장 장치(100)의 구조가 도시되어 있다.First, referring to FIG. 3, the structure of the first storage device 100 is shown.

구체적으로, 제1 저장 장치(100)는 DC(Direct Current) 전원(110)과 복수개의 인버터(130)로 구성될 수 있고, 복수개의 인버터(130) 외에 정류기 등을 더 포함할 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 제1 저장 장치(100)가 도 3과 같이 구성되고, 계통(GRID)과 연결되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.Specifically, the first storage device 100 may be composed of a DC (Direct Current) power source 110 and a plurality of inverters 130, and may further include a rectifier in addition to the plurality of inverters 130. However, for convenience of explanation, the first storage device 100 is configured as shown in FIG. 3 and is connected to the grid (GRID) as an example.

이어서, 도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 제1 저장 장치(100)의 등가 모델이 도시되어 있다.Next, referring to FIG. 4, an equivalent model of the first storage device 100 shown in FIG. 3 is shown.

도 4에는, 도 3의 제1 저장 장치(100)의 회로 구조가 등가 모델 형태로 변형되어 있는 모습이 도시되어 있다. 나아가, 복수개의 인버터(130)와 계통(GRID) 사이에 저항(Ri), 인덕터(Lf,i)가 구현되고, 저항(Ri)과 인덕터(Lf,i)를 흐르는 전류(ii)와 전압(Vi)도 구현될 수 있다.In FIG. 4, the circuit structure of the first storage device 100 of FIG. 3 is shown transformed into an equivalent model. Furthermore, a resistance (Ri) and an inductor (Lf,i) are implemented between the plurality of inverters 130 and the system (GRID), and the current (ii) and voltage ( Vi) can also be implemented.

이어서, 도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 제1 저장 장치(100)의 출력 제어 플랜트 모델이 도시되어 있다.Next, referring to FIG. 5, an output control plant model of the first storage device 100 shown in FIG. 4 is shown.

도 5에는, 도 4의 제1 저장 장치(100)의 등가 모델이 출력 제어 플랜트 모델 형태로 변형되어 있는 모습이 도시되어 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는, , 로 설계되는바, 저장 장치마다 다른 시상수(즉, 응답속도) 특성이 반영될 수 있다.In FIG. 5, the equivalent model of the first storage device 100 of FIG. 4 is shown transformed into an output control plant model. For reference, in an embodiment of the present invention, , As it is designed, different time constant (i.e. response speed) characteristics can be reflected for each storage device.

마지막으로, 도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 제1 저장 장치(100)의 출력 제어 플랜트 모델을 간략화한 도면이 도시되어 있다.Lastly, referring to FIG. 6, a simplified diagram of the output control plant model of the first storage device 100 shown in FIG. 5 is shown.

즉, 도 5에 도시된 제1 저장 장치(100)는 보다 간략한 형태(100a; Controller & System)로 변환된 후 도 2에 도시된 형태(즉, 100b)로 최종 변환될 수 있다.That is, the first storage device 100 shown in FIG. 5 may be converted to a simpler form (100a; Controller & System) and then finally converted to the form shown in FIG. 2 (i.e., 100b).

이와 같이, 도 2의 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)에 각각 표기된 식은 도 3 내지 도 6의 과정을 통해 구현될 수 있다. 나아가, 도 3 내지 도 6을 통해, 전술한 [식 6]이 DC 전원과 복수개의 인버터가 구비된 제1 저장 장치(100)의 등가모델을 구현한 식이고, 전술한 [식 7]은 DC 전원과 복수개의 인버터가 구비된 제2 저장 장치(200)의 등가모델을 구현한 식인 것을 알 수 있다.In this way, the equations shown in the first and second storage devices 100 and 200 of FIG. 2, respectively, can be implemented through the processes of FIGS. 3 to 6. Furthermore, through FIGS. 3 to 6, the above-described [Equation 6] is an equation that implements the equivalent model of the first storage device 100 equipped with a DC power source and a plurality of inverters, and the above-described [Equation 7] is a DC It can be seen that the equivalent model of the second storage device 200 equipped with a power source and a plurality of inverters is implemented.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 전술한 상태 공간 모델을 토대로 출력 제어를 수행하는바, 이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 도 1에 도시된 복수개의 발전기의 출력값 변화에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 메커니즘을 설명하도록 한다. As described above, the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention performs output control based on the above-described state space model. Hereinafter, with reference to FIGS. 7 to 9, the energy storage system 1 shown in FIG. 1 The operation mechanism of the energy storage system according to the change in output value of a plurality of generators will be explained.

참고로, 설명의 편의를 위해, 도 1도 함께 참조하여 설명하도록 한다.For reference, for convenience of explanation, the description will be made with reference to Figure 1 as well.

먼저, 도 7을 참조하면, 복수개의 발전기(300, 400)에서 출력되는 전력량이 10초(10s) 지점에서 3000W에서 2000W로 급감되는 그래프가 도시되어 있다. First, referring to FIG. 7, a graph is shown in which the amount of power output from the plurality of generators 300 and 400 rapidly decreases from 3000W to 2000W at 10 seconds.

복수개의 발전기(300, 400)는 재생에너지 기반 발전기를 포함하는바, 출력 전력량의 변동이 심하고, 이로 인해, 도 7과 같은 상황이 발생할 수 있다.The plurality of generators 300 and 400 include generators based on renewable energy, and the amount of output power fluctuates significantly, which may cause a situation as shown in FIG. 7.

이어서, 도 8을 참조하면, 에너지 저장 시스템(1)에서 출력되는 전력량이 10초(10s) 지점에서 3000W에서 2000W로 급감 후 빠르게 3000W로 다시 회복한 그래프가 도시되어 있다.Next, referring to FIG. 8, a graph is shown in which the amount of power output from the energy storage system 1 rapidly decreases from 3000W to 2000W at 10 seconds (10s) and then quickly recovers to 3000W.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)의 경우, 도 7과 같은 발전기 출력 전력량 급변으로 인해 출력 오차가 발생하는 상황에서도 빠르게 출력 제어 작업을 수행할 수 있다.That is, in the case of the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention, output control work can be quickly performed even in a situation where an output error occurs due to a sudden change in the output power of the generator as shown in FIG. 7.

구체적으로, 복수개의 발전기(300, 400)에서 출력되는 전력량(PRES1, PRES2)의 변화로 인해 에너지 저장 시스템(1)에 출력 오차(PVPP*-PVPP)가 발생하는 경우, 제어기(500)는 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차(PVPP*-PVPP)를 측정하고, 측정된 출력 오차(PVPP*-PVPP)를 토대로 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)에 각각 제공할 제1 및 제2 출력지령값(PLi*, PAEL*)을 생성하며, 생성된 제1 및 제2 출력지령값(PLi*, PAEL*)을 각각 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)로 제공할 수 있다.Specifically, when an output error (PVPP*-PVPP) occurs in the energy storage system (1) due to a change in the amount of power (PRES1, PRES2) output from the plurality of generators (300, 400), the controller (500) Measure the output error (PVPP*-PVPP) of the storage system 1, and provide first and second storage devices 100 and 200, respectively, based on the measured output error (PVPP*-PVPP). 2 Output command values (PLi*, PAEL*) are generated, and the generated first and second output command values (PLi*, PAEL*) can be provided to the first and second storage devices (100, 200), respectively. there is.

또한 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)가 제어기(500)로부터 제1 및 제2 출력지령값(PLi*, PAEL*)을 각각 제공받는 경우, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 최소화 작업 초기에는 제1 저장 장치(100)가 제2 저장 장치(200)보다 빠르게 전력을 출력하여 대응하고, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는 제2 저장 장치(200)가 제1 저장 장치(100)보다 우선 대응할 수 있다.In addition, when the first and second storage devices 100 and 200 respectively receive the first and second output command values (PLi* and PAEL*) from the controller 500, the output error of the energy storage system 1 is minimized. At the beginning of the operation, the first storage device 100 responds by outputting power faster than the second storage device 200, and in the middle and latter stages of the operation to minimize the output error of the energy storage system 1, the second storage device 200 responds by outputting power faster than the second storage device 200. It can respond with priority over the first storage device 100.

즉, 동특성이 상대적으로 빠른 제1 저장 장치(100)가 출력 오차 최소화 작업 초기(즉, 10초(10s) 지점 근방)에 대부분 대응함으로써 에너지 저장 시스템(1)의 빠른 출력값 회복을 가능하게 한다.That is, the first storage device 100, which has relatively fast dynamic characteristics, responds most of the time at the beginning of the output error minimization operation (i.e., around the 10 second point), thereby enabling rapid recovery of the output value of the energy storage system 1.

또한 동특성이 상대적으로 느린 제2 저장 장치(200)가 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는 대부분 대응함으로써 제1 저장 장치(100)의 이용을 최소화할 수 있다. In addition, the second storage device 200, which has relatively slow dynamic characteristics, responds to most of the middle and late stages of the output error minimization operation, thereby minimizing the use of the first storage device 100.

이러한 출력 제어 작업 메커니즘(즉, 저장 장치 간 동특성 차이를 반영한 출력 제어 작업 메커니즘)은 도 9에 상세하게 도시되어 있다.This output control operation mechanism (i.e., an output control operation mechanism that reflects differences in dynamic characteristics between storage devices) is shown in detail in FIG. 9.

구체적으로, 도 9를 참조하면, 발전기 출력 전력량 급변이 발생한 시점(10초 지점)에서 제1 저장 장치(100; Li-ion)가 빠르게 대부분 대응하고, 그 이후부터는 점차적으로 제1 저장 장치(100)의 대응 수준은 감소하고 제2 저장 장치(200; AEL)의 대응 수준은 증가한다는 것을 확인할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 9, the first storage device 100 (Li-ion) responds quickly and mostly at the point when a sudden change in the generator output power amount occurs (at the 10 second point), and from then on, the first storage device 100 gradually It can be seen that the response level of ) decreases and the response level of the second storage device 200 (AEL) increases.

이에 따라, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 최소화 작업 초기에는 제1 저장 장치(100)의 출력값(PLi)이 제2 저장 장치(200)의 출력값(PAEL)보다 크고, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기의 특정 시점(예를 들어, 도 9의 13초 근방 지점)부터는 제1 저장 장치(100)의 출력값(PLi)이 제2 저장 장치(200)의 출력값(PAEL)보다 작을 수 있다. Accordingly, at the beginning of the output error minimization operation of the energy storage system 1, the output value PLi of the first storage device 100 is greater than the output value PAEL of the second storage device 200, and the energy storage system 1 From a certain point in the middle and latter stages of the output error minimization operation (for example, around 13 seconds in FIG. 9), the output value (PLi) of the first storage device 100 is equal to the output value (PAEL) of the second storage device 200. It can be smaller than

이는, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는, 제어기(500)가 제1 출력지령값(PLI*)을 감소시켜 제1 저장 장치(100)의 출력값(PLi)을 감소시키고, 제2 출력지령값(PAEL*)을 증가시켜 제2 저장 장치(200)의 출력값(PAEL)을 증가시키기 때문이다.This means that, in the middle and late stages of minimizing the output error of the energy storage system 1, the controller 500 reduces the first output command value PLI* to reduce the output value PLi of the first storage device 100. This is because the output value (PAEL) of the second storage device 200 is increased by increasing the second output command value (PAEL*).

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)에서는, 목적함수에 동특성이 상대적으로 빠른 제1 저장 장치(100)의 이용 최소화가 반영됨으로써 제1 저장 장치(100)의 열화 발생 및 수명 감축 문제가 해결될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)에서는, 모델 예측 제어를 통해 미래 상태를 고려하여 동특성이 상대적으로 느린 제2 저장 장치(200)를 효율적으로 활용함으로써 추가 이윤 창출(즉, 생산된 수소를 운반하여 이용함으로써 추가 이윤 창출)도 가능하다.As described above, in the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention, minimizing the use of the first storage device 100, which has relatively fast dynamic characteristics, is reflected in the objective function, thereby preventing deterioration of the first storage device 100. Problems of occurrence and lifespan reduction can be solved. In addition, in the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention, additional profit is generated (i.e., production) by efficiently utilizing the second storage device 200 with relatively slow dynamic characteristics by considering the future state through model predictive control. It is also possible to generate additional profits by transporting and using hydrogen.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)이 전술한 구성 및 특징을 가지는바, 이하에서는, 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 출력 제어 방법을 설명하도록 한다.As such, the energy storage system 1 according to an embodiment of the present invention has the above-described configuration and characteristics. Hereinafter, with reference to FIG. 10, the output control method of the energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described. Let me explain.

도 10은 도 1의 에너지 저장 시스템의 출력 제어 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 10 is a flow chart illustrating an output control method of the energy storage system of FIG. 1.

참고로, 설명의 편의를 위해, 도 1을 함께 참조하여 설명하도록 한다.For reference, for convenience of explanation, the description will be made with reference to FIG. 1.

도 10을 참조하면, 먼저, 에너지 저장 시스템(1)의 출력 오차를 측정한다(S100).Referring to FIG. 10, first, the output error of the energy storage system 1 is measured (S100).

구체적으로, 복수개의 발전기(300, 400)에서 출력되는 전력량(PRES1, PRES2)의 변화로 인해 에너지 저장 시스템(1)에 출력 오차가 발생하는 경우, 제어기(500)는 에너지 저장 시스템(1)의 출력값(PVPP)과 기정해진 출력값(PVPP*) 간 출력 오차(PVPP*-PVPP)를 측정할 수 있다.Specifically, when an output error occurs in the energy storage system (1) due to a change in the amount of power (PRES1, PRES2) output from the plurality of generators (300, 400), the controller 500 controls the energy storage system (1). The output error (PVPP*-PVPP) between the output value (PVPP) and the preset output value (PVPP*) can be measured.

출력 오차가 측정되면(S100), 제1 및 제2 출력지령값을 생성한다(S200).When the output error is measured (S100), first and second output command values are generated (S200).

구체적으로, 제어기(500)는 측정된 정보를 토대로 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)에 각각 제공할 제1 및 제2 출력지령값(PLI*, PAEL*)을 생성할 수 있다.Specifically, the controller 500 may generate first and second output command values (PLI*, PAEL*) to be provided to the first and second storage devices 100 and 200, respectively, based on the measured information.

제1 및 제2 출력지령값(PLI*, PAEL*)이 생성되면(S200), 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)의 출력값을 제어한다(S300).When the first and second output command values (PLI*, PAEL*) are generated (S200), the output values of the first and second storage devices (100, 200) are controlled (S300).

구체적으로, 제어기(500)는 생성된 제1 및 제2 출력지령값(PLI*, PAEL*)을 각각 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)로 제공할 수 있다. Specifically, the controller 500 may provide the generated first and second output command values (PLI*, PAEL*) to the first and second storage devices 100 and 200, respectively.

즉, 제어기(500)는 제1 출력지령값(PLI*)을 통해 제1 저장 장치(100)의 출력값(PLi)을 조정하고, 제2 출력지령값(PAEL*)을 통해 제2 저장 장치(200)의 출력값(PAEL)을 조정할 수 있다.That is, the controller 500 adjusts the output value (PLi) of the first storage device 100 through the first output command value (PLI*) and the second storage device ( 200) output value (PAEL) can be adjusted.

물론, 제어기(500)는 도 9에서 전술한 방식으로 제1 및 제2 저장 장치(100, 200) 각각의 동특성을 고려하여 제1 및 제2 저장 장치(100, 200)를 조정할 수 있다.Of course, the controller 500 may adjust the first and second storage devices 100 and 200 in consideration of the dynamic characteristics of each of the first and second storage devices 100 and 200 in the manner described above with reference to FIG. 9 .

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can occur. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention were not explicitly described and explained while explaining the embodiments of the present invention above, it is natural that the predictable effects due to the configuration should also be recognized.

Claims (15)

계통으로 전력을 제공하는 에너지 저장 시스템에 있어서,
전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 계통으로 출력하는 제1 저장 장치;
전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 계통으로 출력하고, 상기 제1 저장 장치보다 동특성이 느린 제2 저장 장치;
전력을 생산해서 상기 계통으로 출력하는 복수개의 발전기; 및
상기 제1 및 제2 저장 장치 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 상태 공간 모델을 구현하여 상기 제1 및 제2 저장 장치 각각의 충방전 전력을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 상기 모델 예측 제어를 위해 목적함수, 제약조건 및, 결정변수 중 적어도 하나를 설정하고, 상기 상태 공간 모델을 통해 상기 목적함수와 상기 제약조건을 만족하는 시간대별 최적 결정변수를 결정하는,
에너지 저장 시스템.
In an energy storage system that provides power to the grid,
a first storage device that stores power or outputs the stored power to the system;
a second storage device that stores power or outputs the stored power to the system and has slower dynamic characteristics than the first storage device;
A plurality of generators that produce power and output it to the system; and
A controller that controls charging and discharging power of each of the first and second storage devices by implementing a state space model based on Model Predictive Control that reflects differences in dynamic characteristics between the first and second storage devices,
The controller sets at least one of an objective function, constraints, and decision variables for model prediction control, and determines an optimal decision variable for each time period that satisfies the objective function and the constraints through the state space model.
Energy storage system.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 2 was abandoned upon payment of the setup registration fee.◈ 제1항에 있어서,
상기 제1 저장 장치는 배터리를 포함하고, 상기 제2 저장 장치는 수전해 장치를 포함하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 1,
The first storage device includes a battery, and the second storage device includes a water electrolysis device.
Energy storage system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 목적함수는 상기 에너지 저장 시스템의 출력 오차 및 상기 제1 저장 장치의 이용의 최소화를 목적으로 하기의 식 1로 표현되고,
[식 1]

상기 제약조건은 상기 제1 및 제2 저장 장치의 출력 제한값을 준수하기 위한 조건이고, 하기의 식 2로 표현되며,
[식 2]

상기 결정변수는 상기 제1 및 제2 저장 장치의 출력지령값을 의미하고, 하기의 식 3으로 표현되며,
[식 3]

여기에서, 는 1 이상 N 이하인 실수이고, 은 1 이상의 실수이고, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미하고, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 및 제2 저장 장치 각각의 출력값을 의미하며, 은 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 및 제2 저장 장치의 각각의 최소 허용 출력값을 의미하고, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 및 제2 저장 장치 각각의 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 상기 결정변수를 의미하고, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하며, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제2 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하고,
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 1,
The objective function is expressed in Equation 1 below for the purpose of minimizing the output error of the energy storage system and the use of the first storage device,
[Equation 1]

The constraint condition is a condition for complying with the output limit values of the first and second storage devices, and is expressed in Equation 2 below,
[Equation 2]

The decision variable means the output command value of the first and second storage devices and is expressed in Equation 3 below,
[Equation 3]

From here, is a real number greater than or equal to 1 and less than or equal to N, is a real number greater than or equal to 1, means the output value of the energy storage system according to the state space model, means the output values of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the minimum allowable output value of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the maximum allowable output value of each of the first and second storage devices according to the state space model, means the decision variable, means the output command value input to the first storage device according to the state space model, means an output command value input to the second storage device according to the state space model, silver person
Energy storage system.
제4항에 있어서,
상기 는 하기의 식 4로 표현되고,
[식 4]

상기 는 하기의 식 5로 표현되고,
[식 5]

여기에서, 이고, 이며, 이고, 이며, 이고, 이며, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 복수개의 발전기의 출력값을 의미하고, 는 상기 제1 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하고, 는 상기 제2 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 4,
remind is expressed in equation 4 below,
[Equation 4]

remind is expressed in equation 5 below,
[Equation 5]

From here, Is ego, Is and Is ego, Is and Is ego, Is and means the output values of the plurality of generators according to the state space model, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the first storage device, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the second storage device.
Energy storage system.
제4항에 있어서,
상기 이고,
상기 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 4,
remind Is ego,
remind means the output value of the energy storage system according to the state space model
Energy storage system.
제4항에 있어서,
상기 이고,
상기 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 저장 장치의 출력값을 의미하며,
상기 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제2 저장 장치의 출력값을 의미하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 4,
remind Is ego,
remind means the output value of the first storage device according to the state space model,
remind means the output value of the second storage device according to the state space model
Energy storage system.
제4항에 있어서,
상기 는 하기의 식 6으로 표현되며,
[식 6]

상기 는 하기의 식 7로 표현되고,
[식 7]

여기에서, 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제1 저장 장치의 출력값을 의미하고, 상기 는 상기 상태 공간 모델에 따른 상기 제2 저장 장치의 출력값을 의미하며, 는 상기 제1 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하고, 는 상기 제2 저장 장치의 동특성에 따른 시상수값을 의미하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 4,
remind is expressed in equation 6 below,
[Equation 6]

remind is expressed in equation 7 below,
[Equation 7]

From here, means the output value of the first storage device according to the state space model, and means the output value of the second storage device according to the state space model, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the first storage device, means a time constant value according to the dynamic characteristics of the second storage device.
Energy storage system.
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 9 was abandoned upon payment of the setup registration fee.◈ 제8항에 있어서,
상기 식 6은 DC(Direct Current) 전원과 복수개의 인버터가 구비된 상기 제1 저장 장치의 등가모델을 구현한 식이고,
상기 식 7은 DC 전원과 복수개의 인버터가 구비된 상기 제2 저장 장치의 등가모델을 구현한 식인
에너지 저장 시스템.
According to clause 8,
Equation 6 is an equation that implements an equivalent model of the first storage device equipped with a DC (Direct Current) power source and a plurality of inverters,
Equation 7 is an equation that implements the equivalent model of the second storage device equipped with a DC power source and a plurality of inverters.
Energy storage system.
제4항에 있어서,
를 상기 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 1의 이고,
를 상기 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 2의 이며,
를 상기 상태 공간 모델로 표현한 식은 상기 식 3의 이고,
여기에서, 는 상기 에너지 저장 시스템의 기정해진 출력값을 의미하고, 는 상기 에너지 저장 시스템의 출력값을 의미하며, 는 상기 제1 저장 장치의 출력값을 의미하고, 는 각각 상기 제1 저장 장치의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 상기 제2 저장 장치의 출력값을 의미하고, 는 각각 상기 제2 저장 장치의 최소 허용 출력값 및 최대 허용 출력값을 의미하며, 는 상기 제1 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하고, 는 상기 제2 저장 장치로 입력되는 출력지령값을 의미하는
에너지 저장 시스템.
According to clause 4,
The equation expressed in the state space model is the equation 1 above. ego,
and The equation expressed in the state space model is the equation 2 above. and
The equation expressed in the state space model is the equation 3 above. ego,
From here, means a predetermined output value of the energy storage system, means the output value of the energy storage system, means the output value of the first storage device, and means the minimum allowable output value and maximum allowable output value of the first storage device, respectively, means the output value of the second storage device, and means the minimum allowable output value and maximum allowable output value of the second storage device, respectively, means the output command value input to the first storage device, means the output command value input to the second storage device.
Energy storage system.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 11 was abandoned upon payment of the setup registration fee.◈ 제1항에 있어서,
상기 복수개의 발전기는 제1 및 제2 발전기를 포함하고,
상기 제1 및 제2 발전기는 각각 태양광 발전기, 풍력 발전기 및, 조력 발전기 중 어느 하나를 포함하는
에너지 저장 시스템.
According to paragraph 1,
The plurality of generators include first and second generators,
The first and second generators each include one of a solar power generator, a wind power generator, and a tidal power generator.
Energy storage system.
계통으로 전력을 제공하는 에너지 저장 시스템에 있어서,
전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 계통으로 출력하는 제1 저장 장치; 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 계통으로 출력하고, 상기 제1 저장 장치보다 동특성이 느린 제2 저장 장치; 전력을 생산해서 상기 계통으로 출력하는 복수개의 발전기; 및 상기 제1 및 제2 저장 장치 간 동특성 차이가 반영된 모델 예측 제어(Model Predictive Control) 기반 상태 공간 모델을 구현하여 상기 제1 및 제2 저장 장치 각각의 충방전 전력을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 복수개의 발전기에서 출력되는 전력량의 변화로 인해 상기 에너지 저장 시스템에 출력 오차가 발생하는 경우, 상기 제어기는, 상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차를 측정하고, 상기 측정된 출력 오차를 토대로 상기 제1 및 제2 저장 장치에 각각 제공할 제1 및 제2 출력지령값을 생성하고, 상기 생성된 제1 및 제2 출력지령값을 각각 상기 제1 및 제2 저장 장치로 제공하고,
상기 제1 및 제2 저장 장치가 상기 제어기로부터 상기 제1 및 제2 출력지령값을 각각 제공받는 경우, 상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차 최소화 작업 초기에는 상기 제1 저장 장치가 상기 제2 저장 장치보다 빠르게 전력을 출력하여 대응하고, 상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는 상기 제2 저장 장치가 상기 제1 저장 장치보다 우선 대응하는,
에너지 저장 시스템.
In an energy storage system that provides power to the grid,
a first storage device that stores power or outputs the stored power to the system; a second storage device that stores power or outputs the stored power to the system and has slower dynamic characteristics than the first storage device; A plurality of generators that produce power and output it to the system; And a controller that controls charge/discharge power of each of the first and second storage devices by implementing a state space model based on Model Predictive Control that reflects differences in dynamic characteristics between the first and second storage devices,
When an output error occurs in the energy storage system due to a change in the amount of power output from the plurality of generators, the controller measures the output error of the energy storage system, and based on the measured output error, the first and generating first and second output command values to be provided to a second storage device, respectively, and providing the generated first and second output command values to the first and second storage devices, respectively,
When the first and second storage devices respectively receive the first and second output command values from the controller, at the beginning of the output error minimization operation of the energy storage system, the first storage device is connected to the second storage device. The second storage device responds by outputting power more quickly, and the second storage device responds better than the first storage device in the middle and late stages of the output error minimization operation of the energy storage system.
Energy storage system.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기에는,
상기 제어기는,
상기 제1 출력지령값을 감소시켜 상기 제1 저장 장치의 출력값을 감소시키고, 상기 제2 출력지령값을 증가시켜 상기 제2 저장 장치의 출력값을 증가시키는,
에너지 저장 시스템.
According to clause 12,
In the middle and late stages of the output error minimization operation of the energy storage system,
The controller is,
Decreasing the output value of the first storage device by decreasing the first output command value, and increasing the output value of the second storage device by increasing the second output command value,
Energy storage system.
제12항에 있어서,
상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차 최소화 작업 초기에는 상기 제1 저장 장치의 출력값이 상기 제2 저장 장치의 출력값보다 크고,
상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력 오차 최소화 작업 중기 및 후기의 특정 시점부터는 상기 제1 저장 장치의 출력값이 상기 제2 저장 장치의 출력값보다 작은,
에너지 저장 시스템.
According to clause 12,
At the beginning of the output error minimization operation of the energy storage system, the output value of the first storage device is greater than the output value of the second storage device,
From a certain point in the middle and late stages of the output error minimization operation of the energy storage system, the output value of the first storage device is smaller than the output value of the second storage device,
Energy storage system.
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