KR20190002080A - System and method for power conditioning, and a recording medium having computer readable program for executing the method - Google Patents

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KR20190002080A KR1020170082469A KR20170082469A KR20190002080A KR 20190002080 A KR20190002080 A KR 20190002080A KR 1020170082469 A KR1020170082469 A KR 1020170082469A KR 20170082469 A KR20170082469 A KR 20170082469A KR 20190002080 A KR20190002080 A KR 20190002080A
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Abstract

A power control system, as a grid-connected power control system for supplying power supplied from a distributed power supply source and energy storage device to a load and a power system, includes a power system state monitoring unit, an energy storage device monitoring unit, and a power control unit. The power system state monitoring unit monitors a state of the power system, and the energy storage device monitoring unit monitors a charging state of the energy storage device. The power control unit supplies power supplied from the distributed power supply source and the power system to the energy storage device when a charging state of the energy storage device is smaller than a preset charging reference when the power system is in a normal state, converts power stored in the energy storage device and outputs the converted power in the load direction when a charging state of the energy storage device is greater than a preset discharging reference, and maintains a voltage in the load as a preset reference voltage when the power system is in an abnormal state.

Description

계통 연계형 전력 조절 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 {SYSTEM AND METHOD FOR POWER CONDITIONING, AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a system and method for controlling a grid-connected power, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a computer-readable program for executing the method.

본 발명은 전력 관련 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 계통과 분산 발전원 사이에서 전력 조절을 수행하는 전력 조절 시스템 및 전력 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power related system, and more particularly, to a power control system and a power control method for performing power control between a power system and a distributed generation power source.

최근 전력 수요의 급증에 따라 전력 인프라의 확충이 매우 중요한 문제로 부각되고 있다. 전력 수요의 증가는 전기를 사용하는 가정용 생활기기의 증가와 함께 상가, 공장용 전력부하의 증가에 따른 것이다. Recently, the expansion of electric power infrastructure has become a very important issue due to the surge in electric power demand. The increase in electric power demand is due to an increase in household appliances that use electricity and an increase in electric power loads for shopping malls and factories.

이러한 전력 수요는, 특정 계절, 특정 시간대에 사용되는 전력부하가 급격하게 증가하면서 상시 대기 전력의 부족분을 초래하고, 정전과 같은 사고 발생의 원인이 된다. 이러한 문제의 발생 방지를 위해 전력 인프라를 확충하고 사용을 제한하는 등의 다양한 시도가 이루어지고 있다. Such a power demand causes a shortage of standby power at all times due to a sudden increase in the power load used in a specific season or a specific time period, and causes an accident such as a power failure. In order to prevent such problems, various attempts have been made to expand the power infrastructure and to restrict the use thereof.

이를 해소하기 위한 방안 중 하나로 태양광, 풍력, 태양열, 파력, 지열발전, 메탄가스를 이용한 화력발전과 같은 대체에너지 또는 천연의 청정에너지와 같은 신재생 에너지 및 에너지 저장 장치(예, 수요관리 측면에서 그 중요성이 부각되고 있는 리튬이온 배터리)를 이용하는 계통연계형 전력 시스템이 주목받고 있다. 특히, 태양광, 풍력, 태양열은 상대적으로 시설이 단순하고 우리나라 실정에 적합한 면이 있어 설치 및 운영을 국가적으로도 지원하고 있는 실정이다.One of the measures to solve this problem is to use renewable energy and energy storage devices such as alternative energy such as photovoltaic power using solar, wind, solar, wave, geothermal, methane gas or natural clean energy A lithium-ion battery in which the importance of which is increasing is attracting attention. In particular, solar, wind, and solar heat are relatively simple facilities, and they are suitable for the Korean situation, so they are supporting the installation and operation nationwide.

하지만, 이러한 실정에도 청정에너지 또는 신재생 에너지를 이용한 분산 발전 시설 및 운영이 활발하지 않은 것이 현실이다. 이는 분산 발전 설비의 설치에 따른 문제와 함께 전력 계통과의 연계 곤란이 주된 이유로 작용한다. 이에 따라, 기존 발전설비들에 비해 작은 발전량을 가지는 분산 발전 설비를 전력계통에 연결하기 위해서는 적절한 형태의 전력조절시스템(POWER CONDITIONING SYSTEM; PCS)이 이용되고 있다. However, in reality, it is a reality that the distributed generation facility and operation using clean energy or renewable energy is not active. This is mainly due to the difficulties associated with the installation of distributed generation facilities and the difficulty of linking with the power system. Accordingly, a suitable type of power conditioning system (PCS) is used to connect a distributed generation facility having a smaller power generation capacity to a power system compared to existing power generation facilities.

한편, 분산 발전 설비는 종종 독립운전(Islanding)에 의해서도 사용되고 있다. 독립운전 현상은 계통이 고의적 또는 임의적인 이유로 분리되었을 때 분산 발전 시스템이 계속 발전을 하여 계통에 전력을 공급하고 있는 상태를 의미한다. On the other hand, distributed generation facilities are often used by islanding. Independent operation phenomenon means that the distributed power generation system keeps generating power and supplying power to the system when the system is separated due to intentional or arbitrary reasons.

독립운전 현상은 계통 공사 인력에 대한 안전, 재폐로 계전기의 재폐로시 기기 손상 등의 문제를 일으킬 수 있으므로 반드시 검출되어 차단되어야만 하지만, 동시에 주요 부하의 경우 계통 이상 시에도 자가운전이 가능하도록 무정전전원장치(Unintrruptible Power Supply System; UPS)를 적용하여 상시 안정적으로 전력이 공급되도록 하는데 이용되고 있다.Independent operation phenomenon must be detected and interrupted because it may cause problems such as safety for system construction manpower and re-closing of the reclosing relay, and it should be blocked. In case of main load, the uninterruptible power supply Unintrruptible Power Supply System (UPS) is used to supply power at all times.

도 1은 종래 계통 연계형 전력 조절 장치의 구성도이다. 도 1에서 PCS가 태양광, 풍력, 연료 전지 등의 다양한 분산 발전원으로부터 발전된 전력을 변환하여 계통으로 공급하며, 배터리 등의 에너지 저장 장치를 이용하여 계통에서 공급된 전력을 저장하고 다시 계통으로 공급하는 예가 도시되어 있다.1 is a configuration diagram of a conventional grid-connected power control apparatus. In FIG. 1, the PCS converts power generated from various distributed power generation sources such as sunlight, wind power, and fuel cell to supply the system, stores the power supplied from the system using an energy storage device such as a battery, As shown in Fig.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같이 기존의 태양광, 풍력 등을 위한 계통 연계형 PCS는 주어진 분산 발전원에서 얻은 전력을 계통에 연계하기 위한 전력 변환 기능에 충실할 뿐, 여러 가지 분산 전원을 계통과 연계하여 사용할 때 필요로 하는 다양한 기능을 PCS 자체에서 제공하지는 못하고 있다.However, as shown in FIG. 1, the grid-connected PCS for existing solar light, wind power and the like is faithful to the power conversion function for linking the power obtained from a given distributed generation power source to the grid, The PCS itself does not provide the various functions that are required when used in conjunction with the PCS itself.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 여러 가지 분산 전원을 계통과 연계하여 사용할 때 필요로 하는 다양한 기능을 PCS 자체에서 제공하는 전력 조절 시스템 및 전력 조절 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power control system and a power control method for providing various functions required when using various distributed power sources in conjunction with a system in the PCS itself .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전력 조절 시스템은, 분산 발전원 및 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전력을 부하 및 전력 계통에 공급하기 위한 계통 연계형 전력 조절 시스템으로서, 전력 계통 상태 감시부, 에너지 저장 장치 감시부, 및 전력 조절부를 포함한다.In order to achieve the above object, a power control system according to the present invention is a grid-connected power control system for supplying power supplied from a distributed power generation source and an energy storage device to a load and a power system, A storage device monitoring unit, and a power control unit.

전력 계통 상태 감시부는 전력 계통의 상태를 감시하고, 에너지 저장 장치 감시부는 에너지 저장 장치의 충전 상태를 감시한다. 전력 조절부는, 전력 계통이 정상 상태인 경우 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 분산 발전원 및 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 에너지 저장 장치로 공급하고 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 변환하여 부하 방향으로 출력하며, 전력 계통이 이상 상태인 경우 부하에서의 전압을 미리 설정된 기준 전압으로 유지시킨다.The power system condition monitoring unit monitors the state of the power system, and the energy storage device monitoring unit monitors the charging state of the energy storage device. The power regulator supplies power supplied from the distributed generation power source and the power system to the energy storage device when the charging state of the energy storage device is smaller than a predetermined charging reference when the power system is in a normal state, If it is larger than the set discharge criterion, the power stored in the energy storage device is converted and output in the load direction. If the power system is abnormal, the voltage at the load is maintained at the preset reference voltage.

이와 같은 구성에 의하면, 전력 조절 시스템이, 전력 계통 정상 상태에서는 에너지 저장 장치의 충전 상태를 관리하면서 계통 연계 전력 변환을 수행하고, 전력 계통이 이상 상태에서는 중요 부하에 끊김 없이 전력을 공급함으로써, 여러 가지 분산 전원을 계통과 연계하여 사용할 때 필요로 하는 다양한 기능을 PCS 자체에서 제공할 수 있게 된다.According to such a configuration, the power regulation system performs grid-connected power conversion while managing the charging state of the energy storage device in the steady state of the power system, and supplies power without interruption to the critical load in the abnormal state of the power system, The PCS itself can provide various functions required when the distributed power supply is used in conjunction with the system.

또한, 전력 조절 시스템은, 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하는 고조파 성분 측정부, 및 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거하는 전력 필터부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 전력 조절 시스템을 이용하여 필터 역할을 수행함으로써 비선형 부하로 인해 발생할 수 있는 전력 품질 저하를 개선할 수 있게 된다. The power control system may further include a harmonic component measurement unit for measuring a harmonic component in a current flowing in the power system direction, and a power filter unit for removing harmonic components according to a preset reference. According to such a configuration, the power regulation system can be used as a filter to improve power quality degradation caused by a non-linear load.

이때, 제거되는 고조파 성분은 미리 설정된 특정 고조파 성분일 수 있으며, 전체 고조파 성분일 수도 있다.At this time, the harmonic component removed may be a predetermined harmonic component, or may be a whole harmonic component.

또한, 전력 조절부는, 에너지 저장 장치의 충전 상태가 충전 기준 이상이고 방전 기준 이하인 경우, 분산 발전원에서 공급되는 전력을 미리 설정된 기준에 따라 에너지 저장 장치 또는 부하 방향으로 출력할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 충전 기준과 방전 기준 사이에서는 전력 수급 상황에 따라 효율적으로 에너지 저장 장치를 활용할 수 있게 된다.The power control unit may output the power supplied from the distributed generation source in the energy storage device or the load direction according to a preset reference when the charging state of the energy storage device is equal to or higher than the charging reference and equal to or less than the discharge reference. According to such a configuration, the energy storage device can be utilized efficiently between the charging reference and the discharge reference depending on the power supply / demand situation.

또한, 전력 계통의 상태는 전력 계통의 전압 및 주파수 중 하나 이상의 상태를 포함할 수 있다.In addition, the state of the power system may include one or more of the voltage and frequency of the power system.

또한, 본 발명에 따른 전력 조절 방법은, 분산 발전원 및 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전력을 부하 및 전력 계통에 공급하기 위한 계통 연계형 전력 조절 시스템이, 전력 계통의 상태를 감시하는 단계를 포함한다.In addition, a power control method according to the present invention includes monitoring a state of a power system by a grid-connected power control system for supplying power supplied from a distributed power generation source and an energy storage device to a load and a power system .

이때, 전력 계통이 정상 상태인 경우에는, 에너지 저장 장치의 충전 상태를 감시하는 단계, 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 분산 발전원 및 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 에너지 저장 장치로 공급하는 단계, 및 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 부하 방향으로 출력하는 단계를 포함하고, 상기 전력 계통이 이상 상태인 경우에는, 부하에서의 전압을 미리 설정된 기준 전압으로 유지시키는 단계를 포함한다.Monitoring a state of charge of the energy storage device when the power system is in a normal state; and supplying power supplied from the distributed generation source and the power system to the energy storage device when the state of charge of the energy storage device is smaller than a preset charge criterion. And outputting power stored in the energy storage device in a load direction when the state of charge of the energy storage device is greater than a preset discharge reference, and when the power system is in an abnormal state, And maintaining the voltage at a predetermined reference voltage.

또한, 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하는 단계, 및 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include measuring a harmonic component in a current flowing in the power system direction, and removing harmonic components according to a preset reference.

이때, 제거되는 고조파 성분은 미리 설정된 특정 고조파 성분일 수 있으며, 전체 고조파 성분일 수도 있다.At this time, the harmonic component removed may be a predetermined harmonic component, or may be a whole harmonic component.

또한, 에너지 저장 장치의 충전 상태가 충전 기준 이상이고 방전 기준 이하인 경우, 분산 발전원에서 공급되는 전력을 미리 설정된 기준에 따라 에너지 저장 장치 또는 부하 방향으로 출력할 수 있다.Further, when the charging state of the energy storage device is equal to or higher than the charging reference and equal to or lower than the discharge reference, the power supplied from the distributed generation source can be outputted in the energy storage device or the load direction according to a predetermined reference.

또한, 전력 계통의 상태는 전력 계통의 전압 및 주파수 중 하나 이상의 상태를 포함할 수 있다.In addition, the state of the power system may include one or more of the voltage and frequency of the power system.

아울러, 상기 전력 조절 시스템의 전력 조절 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다.A recording medium on which a computer-readable program for executing a power control method of the power control system is recorded.

본 발명에 의하면, 전력 조절 시스템이, 전력 계통 정상 상태에서는 에너지 저장 장치의 충전 상태를 관리하면서 계통 연계 전력 변환을 수행하고, 전력 계통이 이상 상태에서는 중요 부하에 끊김 없이 전력을 공급함으로써, 다양한 분산 전원을 계통과 연계하여 사용할 때 필요로 하는 다양한 기능을 PCS 자체에서 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, the power control system performs the grid-connected power conversion while managing the charging state of the energy storage device in the steady state of the power system, and supplies power without interruption to the critical load in the abnormal state of the power system, The PCS itself can provide various functions required when the power is used in conjunction with the system.

또한, 전력 조절 시스템을 이용하여 필터 역할을 수행함으로써 비선형 부하로 인해 발생할 수 있는 전력 품질 저하를 개선할 수 있게 된다. Further, by performing the filter function using the power control system, it is possible to improve the power quality deterioration caused by the non-linear load.

또한, 충전 기준과 방전 기준 사이에서는 전력 수급 상황에 따라 효율적으로 에너지 저장 장치를 활용할 수 있게 된다.Further, between the charging reference and the discharge reference, the energy storage device can be utilized efficiently according to the power supply and demand situation.

도 1은 종래 계통 연계형 전력 조절 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절 시스템의 개략적인 블록도.
도 3은 도 2의 전력 조절 시스템의 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절 방법의 개략적인 블록도. 1 is a block diagram of a conventional grid-connected power control apparatus.
2 is a schematic block diagram of a power conditioning system in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically illustrates the use of the power conditioning system of Figure 2;
4 is a schematic block diagram of a power adjustment method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 3은 도 2의 전력 조절 시스템의 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 태양광 하이브리드 발전 시스템의 개략적으로 도시하고 있으며, 전력 조절 시스템(100)이 분산 발전원(200) 및 에너지 저장 장치(300)로부터 공급되는 전력을 변환하여 부하(400) 및 전력 계통(500)으로 공급하기 위한 사용 상태의 예가 도시되어 있다. FIG. 2 is a schematic block diagram of a power conditioning system in accordance with an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a usage state of the power conditioning system of FIG. 2. Referring to FIG. 3 schematically illustrates a solar hybrid generation system in which a power conditioning system 100 converts the power supplied from the distributed generation source 200 and the energy storage 300 to generate a load 400 and a power system 500 in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2에서, 전력 조절 시스템(100)은, 전력 계통 상태 감시부(110), 에너지 저장 장치 감시부(120), 전력 조절부(130), 고조파 성분 측정부(140), 및 전력 필터부(150)를 포함한다. 도 2에서 전력 조절 시스템(100)의 각 구성 요소들은 하드웨어만으로도 구현될 수 있겠으나, 하드웨어 및 하드웨어상에서 동작하는 소프트웨어로 함께 구현되는 것이 일반적일 것이다.2, the power control system 100 includes a power system condition monitoring unit 110, an energy storage monitoring unit 120, a power control unit 130, a harmonic component measurement unit 140, 150). In FIG. 2, each component of the power control system 100 may be implemented by hardware alone, but it is common that the components are implemented together in hardware and hardware that operates on hardware.

전력 계통 상태 감시부(110)는 전력 계통의 상태를 감시한다. 이때, 전력 계통의 상태는 전력 계통의 전압 및 주파수 중 하나 이상의 상태를 포함할 수 있다. 이를 위해, 정상 상태를 판단하기 위한 기준을 미리 설정할 수 있으며, 예를 들어 계통전압이 88%≤V≤110%, 계통주파수가 59.3≤f≤60.5를 벗어나는 경우 이상 상태라고 설정할 수 있다.The power system state monitoring unit 110 monitors the state of the power system. At this time, the state of the power system may include at least one of the voltage and frequency of the power system. For this purpose, a criterion for determining a steady state can be set in advance. For example, if the system voltage is 88%? V? 110% and the grid frequency is outside the range 59.3? F? 60.5,

에너지 저장 장치 감시부(120)는 에너지 저장 장치(300)의 충전 상태를 감시한다. 이를 위해, 에너지 저장 장치 감시부(120)는 에너지 저장 장치(300)의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)과 통신하며, BMS로부터 얻어진 에너지 저장 장치의 충전 상태(State of Charge; SOC) 정보를 이용하여 에너지 저장 장치(200)의 충전 상태를 감시할 수 있다. The energy storage device monitoring unit 120 monitors the state of charge of the energy storage device 300. To this end, the energy storage device monitoring unit 120 communicates with the battery management system (BMS) of the energy storage device 300 and stores information on the state of charge (SOC) of the energy storage device obtained from the BMS The charging state of the energy storage device 200 can be monitored.

전력 조절부(130)는, 전력 계통이 정상 상태이고 에너지 저장 장치(300)의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 분산 발전원(200) 및 전력 계통(400)으로부터 공급되는 전력을 에너지 저장 장치(300)로 공급하고, 에너지 저장 장치(300)의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 에너지 저장 장치(300)에 저장된 전력을 변환하여 부하(400) 방향으로 출력한다. 즉, 에너지 저장 장치(300)의 충전 상태에 따라 충전 모드(Charge Mode)와 방전 모드(DisCharge Mode)를 각각 수행한다.The power regulator 130 may store the power supplied from the distributed generation power source 200 and the power system 400 as energy storage when the power system is in a normal state and the charging state of the energy storage device 300 is smaller than a preset charging reference And supplies the power stored in the energy storage device 300 in the direction of the load 400 when the charge state of the energy storage device 300 is greater than a predetermined discharge reference. That is, the charge mode and the discharge mode are performed according to the charge state of the energy storage device 300.

충전 모드(Charge Mode)는 BMS(Battery Management System)로부터 얻어진 에너지 저장 장치(300)의 SOC(State of Charge) 정보가 일정 수준 이하 상태일 경우 태양광 혹은 계통으로부터 에너지를 공급받는 모드이다. 이때, 태양광으로부터 발전된 에너지가 에너지 저장 장치(300)를 충전하고도 남을 경우 잉여 에너지는 계통(500)으로 보내진다. 방전 모드(DisCharge Mode)는 BMS로부터 얻어진 에너지 저장 장치(300)의 SOC 정보가 일정 수준 이상일 경우 저장되어 있는 에너지를 계통(500)으로 출력하는 모드이다. The charge mode is a mode in which energy is supplied from the solar cell or the system when the SOC (state of charge) information of the energy storage device 300 obtained from the BMS (Battery Management System) is below a predetermined level. At this time, when the energy generated from the sunlight is charged and remains in the energy storage device 300, surplus energy is sent to the system 500. Discharge mode (DisCharge Mode) is a mode for outputting stored energy to the system 500 when the SOC information of the energy storage device 300 obtained from the BMS is higher than a certain level.

이때, 방전 모드는 시스템 운영자의 명령에 의해서도 수행될 수 있으며, 이 경우 일정 수준 이하의 SOC에서는 수행이 제한되도록 구현되는 것이 일반적일 것이다. 또한, 전력 조절부(130)는, 에너지 저장 장치(300)의 충전 상태가 충전 기준 이상이고 방전 기준 이하인 경우, 분산 발전원(200)에서 공급되는 전력을 설정에 따라 선택적으로 에너지 저장 장치(300) 또는 부하(400) 방향으로 출력할 수 있다. At this time, the discharge mode may be performed by an instruction of the system operator, and in this case, it is general that the execution is restricted in the SOC below a certain level. The power regulator 130 selectively supplies the power supplied from the distributed generation power source 200 to the energy storage device 300 according to the setting when the charging state of the energy storage device 300 is equal to or higher than the charging reference and below the discharge reference ) Or in the direction of the load (400).

또한, 전력 조절부(130)는 전력 계통이 이상 상태인 경우 부하에서의 전압을 미리 설정된 기준 전압으로 유지시킨다. 계통전원이 이상이 없을 경우에는 계통 연계 모드로 운전하기 위해 전류 제어 모드로 PCS를 동작하지만, 계통전원에 문제가 있을 경우에는 PCS를 독립 운전 모드로 전환하기 위해 전압 제어 모드로 동작하는 것이다. 이때 기준 전압은 정상 상태의 전력 계통의 전압인 것이 일반적일 것이다.Also, the power regulator 130 maintains the voltage at the load at a predetermined reference voltage when the power system is in an abnormal state. If there is no abnormality in the system power supply, the PCS operates in the current control mode to operate in the grid connection mode, but operates in the voltage control mode in order to switch the PCS to the independent operation mode when there is a problem in the system power supply. At this time, the reference voltage will generally be the voltage of the power system in the steady state.

이와 같이, 두 가지 모드로 운전 가능한 PCS의 기능을 Bi-modal 모드라고 할 수 있으며, 이때, PCS는 계통 전원의 전압이나 주파수가 이상이 있는 경우, 끊김 없는 전환(semless transfer) 모드를 수행한다.In this way, the function of the PCS that can operate in two modes is called the Bi-modal mode. In this case, the PCS performs the semless transfer mode when the voltage or frequency of the system power source is abnormal.

Seamless Transfer Mode는 계통 연계 모드에서 동작 중 계통 이상으로 계통으로부터 전력 공급이 끊어질 경우 PCS에서 부하에 전력이 끊임없이 공급되도록 동작하는 모드로서, 이때 PCS는 부하에 대해 무정전 전원장치(Uninterruptable Power Supply; UPS)로서 기능하게 된다.Seamless Transfer Mode is a mode in which the power is continuously supplied to the load from the PCS when the power supply from the system is disconnected from the system during operation in the grid connection mode. In this case, the PCS is a mode in which an uninterruptible power supply ).

고조파 성분 측정부(140)는 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하고, 전력 필터부(150)는 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거한다. 이때, 제거되는 고조파 성분은 미리 설정된 특정 고조파 성분일 수 있으며, 전체 고조파 성분일 수도 있다.The harmonic component measuring unit 140 measures a harmonic component in a current flowing in a power system direction, and the power filter unit 150 removes a harmonic component according to a preset reference. At this time, the harmonic component removed may be a predetermined harmonic component, or may be a whole harmonic component.

이와 같은 전력 필터부(150)의 기능은 능동 전력 필터 모드(Active Power Filter; APF Mode)라고 정의할 수 있으며, 비선형 부하로 인해 계통측(IG)에 흐르는 전류에 고조파 성분이 기준치이거나 일정 고조파 이내로 유지하고자 할 때, 혹은 특정 고조파 성분을 제거하고자 할 경우 PCS는 필터 역할을 수행하게 된다. 이때 APF 모드의 수행 조건은 예를 들어, THDIG > 5%일 경우 또는 특정 고조파 성분이 존재하는 경우와 같이 미리 설정될 수 있다.The function of the power filter unit 150 may be defined as an active power filter (APF mode). If the harmonic component is a reference value for the current flowing in the grid side I G due to the nonlinear load, Or to remove certain harmonic components, the PCS will act as a filter. At this time, the execution condition of the APF mode is, for example, THD IG ≫ 5% or in the presence of a particular harmonic component.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절 방법의 개략적인 블록도이다. 도 4에는 도 2의 PCS 동작 모드의 순서도가 개략적으로 도시되어 있다. 도 4에서, 먼저, 본 발명에 따른 전력 조절 방법은, 계통 연계형 전력 조절 시스템이, 전력 계통의 상태를 감시하고 전력 계통의 상태를 판단한다(S110). 4 is a schematic block diagram of a power adjustment method according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 schematically shows a flowchart of the PCS operational mode of FIG. 4, first, in the power control method according to the present invention, the grid-connected power control system monitors the state of the power system and determines the state of the power system (S110).

도 4에서, Bi-Modal이 참인 경우는 계통전원의 전압이나 주파수가 이상이 있어서 seamless transfer 모드로 동작하는 경우를 의미한다. Bi-modal 모드에서, PCS 운전은 계통전원이 이상이 없을 경우에는 계통 연계 모드로 운전되며, 이때 PCS는 전류 제어 모드로 동작한다. In FIG. 4, when Bi-Modal is true, it means that the voltage or frequency of the system power supply is abnormal and operates in the seamless transfer mode. In the Bi-modal mode, the PCS operation operates in the grid-connected mode when there is no fault in the system power supply, at which time the PCS operates in the current control mode.

전력 계통의 상태 판단 결과, 전력 계통이 정상 상태인 경우에는, 에너지 저장 장치의 충전 상태를 감시하여 판단하고(S120), 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 분산 발전원 및 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 에너지 저장 장치로 공급한다(130). If it is determined that the power system is in a normal state, the charging state of the energy storage device is monitored and determined (S120). If the charging state of the energy storage device is smaller than a predetermined charging reference, The power supplied from the system is supplied to the energy storage device (130).

이와 같은 충전 모드는 BMS(Battery Management System)로부터 얻어진 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge) 정보가 일정 수준 이하 상태일 경우 태양광 혹은 계통으로부터 에너지를 공급받는 모드로서, 태양광으로부터 발전된 에너지가 에너지 저장 장치를 충전하고도 남을 경우 잉여 에너지는 계통으로 보내지게 된다.Such a charging mode is a mode in which energy is supplied from the sunlight or the system when the SOC (State of Charge) information of the energy storage device obtained from the BMS (Battery Management System) is below a certain level, When the storage device is charged, surplus energy is sent to the system.

판단 결과, 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 부하 방향으로 출력한다(S140). PCS의 방전 모드인데, BMS로부터 얻어진 에너지 저장 장치의 SOC 정보가 일정 수준 이상일 경우 저장되어 있는 에너지를 계통으로 출력하는 모드로서, 시스템 운영자의 명령에 의해 수행할 수도 있지만 일정 수준 이하의 SOC에서는 수행이 안되도록 설정된다.As a result of the determination, if the charge state of the energy storage device is greater than a predetermined discharge reference, the power stored in the energy storage device is output in the load direction (S140). If the SOC information of the energy storage device obtained from the BMS is above a predetermined level, the stored energy is output to the system. The mode can be performed by the system operator's command. However, .

다음으로, 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하고 (S150), 고조파 성분이 측정되는 경우, 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거한다(S160).Next, the harmonic component is measured in the current flowing in the direction of the power system (S150). When the harmonic component is measured, the harmonic component is removed according to the preset reference (S160).

품질보상 모드로서, 비선형 부하로 인해 계통측(IG)에 흐르는 전류에 고조파 성분이 기준치 이상이거나 전류를 일정 고조파 이내로 유지하고자 할 때, 혹은 특정 고조파 성분을 제거하고자 할 경우 PCS가 필터 역할을 수행하는 모드이다.A quality compensating mode, when trying to maintain the current or the grid-side (I G) current harmonic component is the reference value or higher to flow in because of a non-linear load within a certain harmonic, or performing a PCS filter role if you want to remove a specific harmonic component .

마지막으로, 계통전원에 문제가 있을 경우 PCS는 독립 운전 모드로 전환되며 전압 제어 모드로 동작한다(S170). Finally, when there is a problem with the system power supply, the PCS is switched to the independent operation mode and operates in the voltage control mode (S170).

본 발명에서는, 계통연계형 PCS 시스템에서 다양한 기능을 가지는 스마트 PCS의 형태를 제시한다. 태양광, 풍력 발전 등 다양한 분산 전원과 에너지 저장 장치를 활용한 하이브리드 발전 시스템에서 적용할 수 있는 스마트 Power Conditioning System(PCS)의 여러 가지 기능과 동작 모드를 정의하였다.In the present invention, a form of smart PCS having various functions in a grid-connected PCS system is presented. We have defined various functions and operating modes of Smart Power Conditioning System (PCS) that can be applied in hybrid power generation system using various distributed power sources such as solar power, wind power, and energy storage devices.

도 1에 도시된 기존의 계통 연계형 PCS와는 다른 여러 기능을 보유한 smart PCS를 제안하는 것으로서, 도 3에서와 같이 태양광 발전과 ESS가 결합된 PCS에 적용될 수 있다. The present invention proposes a smart PCS having various functions different from the conventional grid-connected PCS shown in FIG. 1, and can be applied to a PCS in which solar power generation and ESS are combined as shown in FIG.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereby but should be modified and improved in accordance with the above-described embodiments.

100: 전력 조절 시스템
110: 전력 계통 상태 감시부
120: 에너지 저장 장치 감시부
130: 전력 조절부
140: 고조파 성분 측정부
150: 전력 필터부
200: 분산 발전원
300: 에너지 저장 장치
400: 부하
500: 전력 계통100: Power regulation system
110: Power system state monitoring section
120: Energy storage device monitoring section
130:
140: Harmonic component measuring unit
150: Power filter unit
200: Distributed Generator
300: Energy storage device
400: Load
500: Power system

Claims (13)

분산 발전원 및 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전력을 부하 및 전력 계통에 공급하기 위한 계통 연계형 전력 조절 시스템으로서,
상기 전력 계통의 상태를 감시하는 전력 계통 상태 감시부;
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태를 감시하는 에너지 저장 장치 감시부;
상기 전력 계통이 정상 상태인 경우,
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 상기 분산 발전원 및 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 상기 에너지 저장 장치로 공급하고, 상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 상기 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 변환하여 상기 부하 방향으로 출력하며,
상기 전력 계통이 이상 상태인 경우,
상기 부하에서의 전압을 미리 설정된 기준 전압으로 유지시키는 전력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
A grid-connected power conditioning system for supplying power supplied from a distributed power generation source and an energy storage device to a load and a power system,
A power system state monitoring unit for monitoring a state of the power system;
An energy storage device monitoring unit for monitoring a charged state of the energy storage device;
If the power system is in a steady state,
Supplying power supplied from the distributed power generation source and the power system to the energy storage device when the state of charge of the energy storage device is smaller than a predetermined charging reference, Converts the power stored in the energy storage device and outputs the power in the load direction,
When the power system is in an abnormal state,
And a power regulator for maintaining the voltage at the load at a preset reference voltage.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하는 고조파 성분 측정부; 및
상기 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거하는 전력 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
The method according to claim 1,
A harmonic component measuring unit for measuring a harmonic component in a current flowing in the power system direction; And
And a power filter unit for removing the harmonic component according to a preset reference.
청구항 2에 있어서,
상기 제거되는 고조파 성분은 미리 설정된 특정 고조파 성분인 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
The method of claim 2,
Wherein the harmonic component removed is a predetermined harmonic component.
청구항 2에 있어서,
상기 제거되는 고조파 성분은 전체 고조파 성분인 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
The method of claim 2,
Wherein the harmonic component removed is a total harmonic component.
청구항 2에 있어서, 상기 전력 조절부는
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 상기 충전 기준 이상이고 상기 방전 기준 이하인 경우, 상기 분산 발전원에서 공급되는 전력을 미리 설정된 기준에 따라 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 부하 방향으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
The power control apparatus according to claim 2,
Wherein the power supply controller outputs the power supplied from the distributed generation power source in the energy storage device or the load direction according to a preset reference when the charging state of the energy storage device is equal to or higher than the charging reference and equal to or less than the discharge reference. system.
청구항 2에 있어서,
상기 전력 계통의 상태는 상기 전력 계통의 전압 및 주파수 중 하나 이상의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 시스템.
The method of claim 2,
Wherein the state of the power system comprises at least one of a voltage and a frequency of the power system.
분산 발전원 및 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전력을 부하 및 전력 계통에 공급하기 위한 계통 연계형 전력 조절 시스템이,
상기 전력 계통의 상태를 감시하는 단계;
상기 전력 계통이 정상 상태인 경우,
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태를 감시하는 단계;
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 충전 기준보다 작은 경우 상기 분산 발전원 및 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 상기 에너지 저장 장치로 공급하는 단계; 및
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 미리 설정된 방전 기준보다 큰 경우 상기 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 상기 부하 방향으로 출력하는 단계를 포함하고,
상기 전력 계통이 이상 상태인 경우,
상기 부하에서의 전압을 미리 설정된 기준 전압으로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
A grid-connected power conditioning system for supplying power from a distributed power generation source and an energy storage device to a load and a power system,
Monitoring the state of the power system;
If the power system is in a steady state,
Monitoring a state of charge of the energy storage device;
Supplying power supplied from the distributed generation source and the power system to the energy storage device when the charging state of the energy storage device is smaller than a predetermined charging reference; And
And outputting power stored in the energy storage device in the load direction when the state of charge of the energy storage device is greater than a preset discharge reference,
When the power system is in an abnormal state,
And maintaining the voltage at the load at a preset reference voltage.
청구항 7에 있어서,
상기 전력 계통 방향으로 흐르는 전류에서 고조파 성분을 측정하는 단계; 및
상기 고조파 성분을 미리 설정된 기준에 따라 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
The method of claim 7,
Measuring a harmonic component in a current flowing in the power system direction; And
And removing the harmonic component according to a preset reference.
청구항 8에 있어서,
상기 제거되는 고조파 성분은 미리 설정된 특정 고조파 성분인 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
The method of claim 8,
Wherein the harmonic component removed is a predetermined harmonic component.
청구항 8에 있어서,
상기 제거되는 고조파 성분은 전체 고조파 성분인 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
The method of claim 8,
Wherein the removed harmonic component is a total harmonic component.
청구항 8에 있어서,
상기 에너지 저장 장치의 충전 상태가 상기 충전 기준 이상이고 상기 방전 기준 이하인 경우,
상기 분산 발전원에서 공급되는 전력을 미리 설정된 기준에 따라 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 부하 방향으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
The method of claim 8,
When the charging state of the energy storage device is equal to or higher than the charging reference and equal to or lower than the discharge reference,
Further comprising the step of outputting power supplied from the distributed generation source in the energy storage device or the load direction according to a preset reference.
청구항 8에 있어서,
상기 전력 계통의 상태는 상기 전력 계통의 전압 및 주파수 중 하나 이상의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절 방법.
The method of claim 8,
Wherein the state of the power system includes at least one of a voltage and a frequency of the power system.
청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.

A recording medium on which a computer-readable program for executing the method according to any one of claims 7 to 12 is recorded.

KR1020170082469A 2017-06-29 2017-06-29 System and method for power conditioning, and a recording medium having computer readable program for executing the method KR20190002080A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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