KR20120110478A - 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 에너지 저장장치를 충전시키는데 필요한 전압으로 변환하여 출력하거나 또는 상기 에너지 저장장치로부터 공급받은 전압을 상기 계통 전원에 필요한 전압으로 변환하여 출력하는 전력변환장치; 및 상기 전력변환장치에 연결되며, 충전 동작시 상기 전력변환장치로부터 공급되는 전압을 입력받아 충전하거나 또는 방전 동작시 저장된 전압을 상기 전력변환장치에 공급하는 에너지 저장장치;를 포함하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법 {Energy storage system for new renewable energy generator and method for controlling the same}
본 발명은 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중요 부하에 공급되는 전력 품질을 개선하고 신재생에너지를 이용한 발전기의 출력 변동을 평준화하기 위한 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
신재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 의미하며, 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원이다. 이러한 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다.
세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생에너지 확대보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원에 의한 발전은 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 연계계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다.
따라서, 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원의 획기적인 보급 확대를 위해서는 출력변동이 심한 발전출력의 안정적 공급 및 전력품질 개선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
에너지 저장 시스템은 신재생에너지 발전원의 단점을 보완하여 고품질 전력공급 플랫폼을 구축할 수 있는 핵심 요소기기로서, 출력 변동에 대한 전력품질 저하의 문제를 개선할 수 있는 기술이며, 리튬 이온, 연축전지 배터리 등과 같은 장주기 보상용 전원 공급이 가능한 에너지 저장 시스템의 경우에는 연구가 활발히 진행되고 있으나 단주기 보상을 위한 에너지 저장 시스템의 경우에는 연구가 미흡한 실정이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중요 부하에 공급되는 전력 품질을 개선하고 신재생에너지를 이용한 발전기의 출력 변동을 평준화하기 위한 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 에너지 저장장치를 충전시키는데 필요한 전압으로 변환하여 출력하거나 또는 상기 에너지 저장장치로부터 공급받은 전압을 상기 계통 전원에 필요한 전압으로 변환하여 출력하는 전력변환장치; 및 상기 전력변환장치에 연결되며, 충전 동작시 상기 전력변환장치로부터 공급되는 전압을 입력받아 충전하거나 또는 방전 동작시 저장된 전압을 상기 전력변환장치에 공급하는 에너지 저장장치;를 포함하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템이 제공된다.
상기 에너지 저장장치는 초고용량 커패시터 모듈을 병렬 결합하여 구성되며, 상기 계통 전원으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 계통 전원으로 방전하기 위한 초고용량 커패시터 뱅크; 및 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 동작을 제어하는 커패시터 감시제어부를 포함한다.
상기 전력변환장치는 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작시, DC/DC 컨버터로부터 입력된 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 상기 계통 전원의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC/DC 컨버터로 공급하는 DC/AC 인버터; 상기 DC/AC 인버터와 연결되고, 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작시 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 DC 전압을 승압시켜 상기 DC/AC 인버터에 공급하며, 충전 동작시 상기 DC/AC 인버터로부터 공급받은 DC 전압을 강압시켜 상기 초고용량 커패시터 뱅크에 저장하는 DC/DC 컨버터;및 상기 DC/AC 인버터, DC/DC 컨버터 및 초고용량 커패시터 뱅크의 동작을 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.
상기 커패시터 감시제어부는 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 전압, 전류 및 온도를 검출하고, 에너지 충전 상태 및 방전 상태, 에너지 충전량 및 방전량을 산출한다.
상기 전력변환장치는 계통의 전압 상태를 측정하고, 측정 결과를 계통전원 이상 검출부로 전송하는 계통전원 측정부; 및 상기 계통전원 측정부로부터 수신한 측정 결과를 분석하여 계통전원에 이상이 발생했는지 여부 및 신재생에너지 발전기의 출력 변동을 감지하는 계통전원 이상 검출부를 더 포함한다.
상기 중앙 제어부는 상기 계통전원 이상 검출부의 신호에 따라 상기 커패시터 감시제어부를 통하여 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작을 개시한다.
상기 중앙 제어부는 신재생에너지 발전기의 출력 변동이 미리 설정된 변동 범위를 벗어났음을 감지하면, 상기 커패시터 감시제어부를 통하여 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 충전 또는 방전 동작을 통하여 출력변동을 보상한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 신재생에너지 발전기를 가동하는 단계; 계통 전원 측정부를 이용하여 계통 전압 상태를 모니터링하는 단계; 계통 전원에 이상이 발생했는지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 계통 전원에 이상이 발생한 경우 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작을 수행하여 초고용량 커패시터 뱅크에 저장된 전원을 부하에 공급하는 단계를 포함하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 신재생에너지 발전기를 가동하는 단계; 계통 전원 측정부를 이용하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 측정하는 단계; 출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어났는지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어난 경우, 초고용량 커패시터 뱅크의 충전 또는 방전 동작을 수행하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 보상하는 단계를 포함하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 계통의 전압 상태를 상시 모니터링하면서 순시정전이 발생하면 수ms 이내에 에너지 저장 시스템을 통하여 부하에 전력을 공급함으로써 중요 부하에 전력을 차질없이 공급하여 전력 품질을 개선할 수 있게 된다.
그리고, 기상조건 또는 시간대 등에 따라 변화하는 신재생에너지 발전원에 의한 불안정한 출력변동을 보상함으로써 출력 변동을 평준화할 수 있게 된다.
또한, 에너지 저장 시스템의 도입으로 풍력발전 설비의 확충에 따른 예비력 확보 차원에서 필요한 발전 설비(Governor, 가스터빈 등)의 확충이 필요없게 되며, 주파수 조정 설비 투자비 및 연료비 절감에 따른 경제적 효과를 얻을 수 있게 된다.
풍력과 태양광 등의 신재생에너지의 확대보급을 위한 계통의 불안정, 전력품질에 대한 신뢰성과 안전성을 향상할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 신재생에너지원의 초기 전력공급 신뢰도 향상을 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 전력변환장치의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템을 이용한 전력 품질 개선 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템을 이용한 출력변동 평준화 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템(500)은 신재생에너지 발전기(10)와 계통 전원(30) 사이에 설치되며, 전력변환장치(100) 및 에너지 저장장치(200)를 포함한다.
전력변환장치(100)는 계통 전원(30)과 병렬 연결되고, 에너지 저장장치(200)를 충전 또는 방전 동작에 필요한 전압으로 변환시키는 동작을 수행한다.
에너지 저장장치(200)는 전력변환장치(100)에 연결되며, 충전 동작시 전력변환장치(100)로부터 공급되는 전압을 입력받아 충전하거나 또는 방전 동작시 저장된 전압을 전력변환장치(100)에 공급하는 기능을 수행한다.
계통 전원의 전력공급이 중단되는 경우, 예비 발전기가 부하 추종을 담당하게 되는데, 예비 발전기의 경우 정상출력을 내기까지는 기동시간이 필요하다. 에너지 저장 시스템(500)은 이러한 기동시간 중 중요 부하에 전력을 공급하는 기능을 수행한다.
또한, 신재생에너지 발전기는 급격한 부하변동 및 불규칙한 상태로 전력계통 연계 시 주파수 변동 또는 전압변동이 급변하게 되는 데, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(500)은 이러한 출력변동을 보상하여 평균화시키는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개략 구성도이며, 도 3은 신재생에너지원의 초기 전력공급 신뢰도 향상을 위한 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 전력변환장치(100)는 DC/AC 인버터(110), DC/DC 컨버터(120) 및 중앙 제어부(150)를 포함한다. 그리고, 에너지 저장 장치(200)는 초고용량 커패시터 뱅크(210) 및 커패시터 감시제어부(230)를 포함한다.
DC/AC 인버터(110)는 계통 전원(20)에 품질 보상 및 출력안정화를 위하여 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 방전 동작시 DC/DC 컨버터(120)로부터 입력된 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 계통 전원 또는 신재생에너지 발전기로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC/DC 컨버터(120)로 공급하는 기능을 수행한다.
DC/DC 컨버터(120)는 DC/AC 인버터(110)와 연결되고, 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 방전 동작시, 초고용량 커패시터 뱅크의 DC 전압을 승압시켜 DC/AC 인버터(110)에 공급한다. 그리고, 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 충전 동작시, DC/AC 인버터(110)로부터 공급받은 DC 전압을 강압시켜 초고용량 커패시터 뱅크(210)에 저장하는 기능을 수행한다.
초고용량 커패시터 뱅크(210)는 초고용량 커패시터 모듈을 병렬 결합하여 에너지 저장 뱅크를 구성하고, 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 계통 전원으로 방전하는 기능을 수행한다. 초고용량 커패시터는 순간 응답 특성이 우수하고, 수명이 길기 때문에 출력변동 빈도가 높은 단주기 출력 보상에 매우 효과적이다.
커패시터 감시제어부(230)는 초고용량 커패시터 뱅크의 장수명, 최적 에너지 제어를 위하여 초고용량 커패시터의 주요 파라미터인 전압, 전류 및 온도를 검출하고, 에너지 충전 상태 및 방전 상태, 에너지 충전량 및 방전량을 산출하여 중앙 제어부에 전송한다.
중앙 제어부(150)는 DC/AC 인버터(110), DC/DC 컨버터(120) 및 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 동작을 제어한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 개략 구성도이다.
도 4를 참조하면, 신재생에너지 발전기(10)는 풍력 발전기(11), 연료전지 발전기(12) 및 태양광 발전기(13)를 포함한다.
전력변환장치(100)는 AC/DC 인버터(125), 제1 DC/DC 컨버터(126), DC/AC 인버터(130), 제2 DC/DC 컨버터(140) 및 중앙 제어부(미도시)를 포함한다.
AC/DC 인버터(125)는 풍력 발전기(11)와 DC/AC 인버터(130) 사이에 설치된다. AC/DC 인버터(125)는 풍력 발전기(11)에서 생산된 AC 전압을 공급받아 DC 전압으로 변환시켜 DC/AC 인버터(130)에 공급한다.
제1 DC/DC 컨버터(126)는 연료전지 발전기(12)와 DC/AC 인버터(130)에 설치된다. 제1 DC/DC 컨버터(126)는 연료전지 발전기(12)에서 생산된 DC 전압을 공급받아 출력변환을 시킨 후 DC/AC 인버터(130)로 공급한다. 본 실시예의 경우, 제1 DC/DC 컨버터(126)는 연료전지 발전기(12)의 후단에 설치되어 있으나, 태양광 발전기(13)의 후단에 설치되거나 또는 양자 모두에 설치될 수도 있다.
본 실시예세서 DC/AC 인버터(130)는 단상 인버터 3개를 모듈화하여 구성하여 각 상마다 제어가 가능하도록 구현하였다. DC/AC 인버터(130)는 제1 DC/AC 단상 인버터(131), 제2 DC/AC 단상 인버터(132) 및 제3 DC/AC 단상 인버터(133)로 구성된다.
제2 DC/DC 컨버터(140)는 DC/AC 인버터(130)와 연결되고, 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 방전 동작시, 초고용량 커패시터 뱅크의 DC 전압을 승압시켜 DC/AC 인버터(130)에 공급한다. 그리고, 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 충전 동작시, DC/AC 인버터(130)로부터 공급받은 DC 전압을 강압시켜 초고용량 커패시터 뱅크(210)에 저장하는 기능을 수행한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 전력변환장치의 기능 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 DC/AC 인버터(110), DC/DC 컨버터(120), 계통전원 측정부(160), 계통전원 이상 검출부(170) 및 중앙 제어부(150)를 포함한다.
계통전원 측정부(160)는 계통의 전압 상태를 측정하고, 측정 결과를 계통전원 이상 검출부(170)로 전송하는 기능을 수행한다.
계통전원 이상 검출부(170)는 계통전원 측정부(160)로부터 수신한 측정 결과를 분석하여 계통전원에 이상이 발생했는지 여부 즉, 순시 정전이 발생했는지 또는 Sag(순시 전압 강하)가 발생했는지 판단하고, 판단 결과를 중앙 제어부(150)로 전송한다. 또한, 신재생에너지 발전기의 출력 변동으로 인하여 계통 전원에서 발생하는 전압 변동 또는 주파수 변동의 급변을 감지하고, 감지 결과를 중앙 제어부(150)로 전송하는 역할을 수행한다.
중앙 제어부(150)는 계통전원 이상 검출부(170)의 신호에 따라 계통 전원에 순시정전 또는 Sag발생을 감지하면, 커패시터 감시제어부(230)를 통하여 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 방전 동작을 개시하여, 중요 부하에 전력을 공급한다.
또한, 신재생에너지 발전기는 급격한 부하변동 및 불규칙한 상태로 전력계통 연계시 주파수 변동 또는 전압변동이 급변하게 되는 데, 중앙 제어부(150)는 계통전원 이상 검출부(170)의 신호에 따라 신재생에너지 발전기의 출력 변동이 미리 설정된 변동 범위를 벗어났음을 감지하면, 커패시터 감시제어부(230)를 통하여 초고용량 커패시터 뱅크(210)의 충전 또는 방전 동작을 통하여 출력변동을 보상하여 출력변동을 감소시킨다.
도 6은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템을 이용한 전력 품질 개선 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 우선 신재생에너지 발전기가 가동된다(S10). 계통 전원 측정부를 이용하여 계통 전압 상태를 모니터링하는 과정을 수행한다(S20).
그리고 나서, 계통 전원에 이상이 발생했는지 즉, 계통 전원에 순시 정전 또는 Sag 등이 발생하였는지 판단하는 과정을 수행한다(S30).
판단 결과, 계통 전원에 이상이 발생한 경우, 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작을 수행하여 초고용량 커패시터 뱅크에 저장된 전원을 부하에 공급한다(S40).
한편, 계통 전원에 이상이 발생하지 않은 경우에는 신재생에너지 발전기에서 생성된 전력을 부하에 공급한다(S50).
도 7은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템을 이용한 출력변동 평준화 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 우선 신재생에너지 발전기가 가동된다(S110). 계통 전원 측정부를 이용하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 측정하는 과정을 수행한다(S120).
그리고 나서, 출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어났는지 판단하는 과정을 수행한다(S130).
판단 결과, 출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어난 경우, 초고용량 커패시터 뱅크의 충전 또는 방전 동작을 수행하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 보상한다(S140).
한편, 출력변동이 미리 설정된 범위 이내인 경우에는 신재생에너지 발전기에서 생성된 전력을 부하에 공급한다(S150).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템 및 그 제어방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 신재생에너지 발전기
20 : 계통 전원
30 : 부하
100 : 전력변환장치
200 : 에너지 저장 장치
500 : 에너지 저장 시스템

Claims (9)

  1. 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템에 있어서,
    신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 에너지 저장장치를 충전시키는데 필요한 전압으로 변환하여 출력하거나 또는 상기 에너지 저장장치로부터 공급받은 전압을 상기 계통 전원에 필요한 전압으로 변환하여 출력하는 전력변환장치; 및
    상기 전력변환장치에 연결되며, 충전 동작시 상기 전력변환장치로부터 공급되는 전압을 입력받아 충전하거나 또는 방전 동작시 저장된 전압을 상기 전력변환장치에 공급하는 에너지 저장장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장장치는,
    초고용량 커패시터 모듈을 병렬 결합하여 구성되며, 상기 계통 전원으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 계통 전원으로 방전하기 위한 초고용량 커패시터 뱅크; 및
    상기 초고용량 커패시터 뱅크의 동작을 제어하는 커패시터 감시제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력변환장치는,
    상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작시, DC/DC 컨버터로부터 입력된 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 상기 계통 전원의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC/DC 컨버터로 공급하는 DC/AC 인버터;
    상기 DC/AC 인버터와 연결되고, 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작시 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 DC 전압을 승압시켜 상기 DC/AC 인버터에 공급하며, 충전 동작시 상기 DC/AC 인버터로부터 공급받은 DC 전압을 강압시켜 상기 초고용량 커패시터 뱅크에 저장하는 DC/DC 컨버터;및
    상기 DC/AC 인버터, DC/DC 컨버터 및 초고용량 커패시터 뱅크의 동작을 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커패시터 감시제어부는 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 전압, 전류 및 온도를 검출하고, 에너지 충전 상태 및 방전 상태, 에너지 충전량 및 방전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전력변환장치는,
    계통의 전압 상태를 측정하고, 측정 결과를 계통전원 이상 검출부로 전송하는 계통전원 측정부; 및
    상기 계통전원 측정부로부터 수신한 측정 결과를 분석하여 계통전원에 이상이 발생했는지 여부 및 신재생에너지 발전기의 출력 변동을 감지하는 계통전원 이상 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 상기 계통전원 이상 검출부의 신호에 따라 상기 커패시터 감시제어부를 통하여 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 신재생에너지 발전기의 출력 변동이 미리 설정된 변동 범위를 벗어났음을 감지하면, 상기 커패시터 감시제어부를 통하여 상기 초고용량 커패시터 뱅크의 충전 또는 방전 동작을 통하여 출력변동을 보상하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서,
    신재생에너지 발전기를 가동하는 단계;
    계통 전원 측정부를 이용하여 계통 전압 상태를 모니터링하는 단계;
    계통 전원에 이상이 발생했는지 판단하는 단계; 및
    판단 결과, 계통 전원에 이상이 발생한 경우 초고용량 커패시터 뱅크의 방전 동작을 수행하여 초고용량 커패시터 뱅크에 저장된 전원을 부하에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서,
    신재생에너지 발전기를 가동하는 단계;
    계통 전원 측정부를 이용하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 측정하는 단계;
    출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어났는지 판단하는 단계; 및
    판단 결과, 출력변동이 미리 설정된 범위를 벗어난 경우, 초고용량 커패시터 뱅크의 충전 또는 방전 동작을 수행하여 신재생에너지 발전기 출력변동을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지 발전용 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015105707A1 (de) 2014-04-14 2015-10-15 Tmeic Corporation Hybrid-Leistungskonverter für Erneuerbare-Energie-Kraftwerk
CN108832712A (zh) * 2018-07-09 2018-11-16 天津市三源电力设备制造有限公司 基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法
US10763682B2 (en) 2014-03-04 2020-09-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage system and controlling method thereof
KR20220085463A (ko) * 2020-12-15 2022-06-22 한국에너지기술연구원 신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10763682B2 (en) 2014-03-04 2020-09-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage system and controlling method thereof
DE102015105707A1 (de) 2014-04-14 2015-10-15 Tmeic Corporation Hybrid-Leistungskonverter für Erneuerbare-Energie-Kraftwerk
US9923487B2 (en) 2014-04-14 2018-03-20 Tmeic Corporation Hybrid power converter for renewable energy power plant
CN108832712A (zh) * 2018-07-09 2018-11-16 天津市三源电力设备制造有限公司 基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法
KR20220085463A (ko) * 2020-12-15 2022-06-22 한국에너지기술연구원 신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 장치

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