KR20190002428A - 그리드 주파수 편차를 억제하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 특히 시간 교차에서 원하는 주파수 거동에 대한 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법에 관한 것으로, 여기서 에너지 스토리지가 그리드에 연결된다. 방법은 - 원하는 주파수 거동에 대해 그리드에서 주파수를 모니터링하여, 검출된 주파수 편차를 결정하는 단계; - 검출된 주파수 편차를 임계치와 비교하는 단계; - 검출된 주파수 편차가 임계치를 초과하면, 그리드로부터 스토리지 내에 에너지를 충전하기 위해 또는 스토리지로부터 그리드로 에너지를 방전시키기 위해 스토리지를 전개하는 단계; 및 - 가변 임계치를 설정하는 단계를 포함한다. 대응하는 시스템은 - 전력 그리드에 대한 연결부; - 연결부에 선택적으로 연결 가능한 에너지 스토리지; - 연결부에 연결된 주파수 모니터; 및 - 상기 방법에 따라 상기 에너지 스토리지를 선택적으로 전개하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

그리드 주파수 편차를 억제하는 시스템 및 방법

본 개시는 원하는 주파수 거동, 특히 시간 교차에 대하여 전력 그리드에서 주파수 편차를 억제하도록 구성된 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 50 또는 60 Hz 또는 임의의 다른 값에서의 안정된 주파수 거동은 매우 중요하다.

주파수 편차는 그리드의 공급과 로드 사이의 불균형과 연관된다.

전력 그리드는 국경에 걸쳐 연장될 수 있으며, 일반적으로 전력선, 전력 공급기, 및 미리 알려지지 않은 로드를 포함한다. 공급기는 일반적으로 매우 안정적이고 예측 가능한 석탄 또는 다른 화석 연료 연소 전기 생성 설비 및/또는 핵 설비와 같은 복수의 에너지 생성 설비, 뿐만 아니라 풍력, 파도 및 태양열 설비와 같은 적어도 다소 스퓨리어스(spurious)한 재생 가능 전기 생성 설비를 포함할 수 있다. 다른 전기 제공 설비도 포함될 수 있다. 전력 공급 설비는 전력 공급자에 의해 이용될 수 있다. 로드는 가정, 공장, 사업체 등에서 전력 소비자 또는 최종 사용자에 의해 소비되거나 수신되는 에너지의 양으로 정의된다.

여기서 공급 및 로드 전력 사이에 불균형이 발생할 수 있음이 본 기술분야에서 공지되어 있고 알려져 있다.

로드의 수요 측면은 다소 예측할 수 없으며 게다가 제어가 거의 불가능하다는 점이 알려져 있다. 또한, 재생 가능 에너지 생성 설비는 예기치 않은 변동, 예를 들어 예기치 않은 바람의 고요함, 태양 앞에 선 구름 등에 더 취약하다. 이들 및 다른 영향은 공급과 로드 사이의 불균형을 일으켜 주파수 변동을 야기할 수 있다. 또한, 전력 공급자는 예측을 제공하고, 그리드에 대한 에너지 공급에 대해 협정하며, 예측 및 협정은 대개 시간 블록 기반 전력 공급에 기초하며, 여기서 공급자는 미리 결정된 또는 예측된 양의 에너지를 공급한다. 시간 교차에서는, 공급자 간의 전력 공급 핸드오버로 인해 주파수 편차가 야기되거나 악화된다.

종래 기술의 그리드에서, 이러한 "정상적인" 동작 환경 및 (전기 생성 설비가 그리드로부터 연결해제되는 것과 같은) 다른 더 심각한 비상 사태가 모두 발생하고, 공급 및 로드 사이의 불균형으로 인해 주파수 편차를 야기할 수 있다. 여기서 1차 및 2차 제어부가 제 자리에서 리드에 연결되어 있음이 본 기술분야에서 공지되어 있고 알려져 있다. 이는 지연된 비례 방식으로 전력/에너지 보호 장치를 사용하여 진짜 비상 사태 및 그 결과로 초래된 주파수 편차에 대처하도록 설계되었다. 즉, 1차 제어부(FCR 또는 PCR이라고도 함) 및 2차 제어부(FRR 또는 SCR이라고도 함)의 응답은 그러한 주파수 편차가 검출 가능한 순간부터 지연에서, 임의의 주어진 시간에 특정 주파수 편차에 비례하는 응답을 나타낸다.

여기서 1차 및 2차 제어부는 스퓨리어스 소스, 스퓨리어스 로드에 의해 야기된 불균형 및 시간 교차에서 정상적인 동작 주파수 편차를 처리하기 위해 끊임없이 남용되어 사용된다는 것이 또한 본 기술분야에서 공지되어 있고 알려져 있다.

그러나, 이러한 1차 및 2차 제어부는 에너지 생성 설비의 드롭 아웃과 같은 보다 심각한 진짜 비상 사태를 위해 설계되었고, 그에 대한 것이다.

정상 동작 시에 또는 심지어 시간 교차 시에만 1차 및 2차 제어부를 반복적으로 또는 사실상 끊임없이 전개(deployment)하면 1차 및 2차 통제가 과도하게 사용되어, 결과적으로 1차 및 2차 제어부가 진짜 비상 사태의 경우에 실패할 수 있으며, 이는 특히 심각한 진짜 비상 사태가 발생할 경우 그리드의 안정성에 잠재적 위협을 줄 수 있다. 그러나, 1차 및 2차 제어부의 계속적인 신뢰 가능한 기능은 1차 및 2차 제어부의 과도한 전개의 결과, 정상 동작에서 주파수 편차를 감소시키기 위한 그 유효성의 정도까지 시간이 경과함에 따라 이미 손상되었을 수 있거나, 심지어 많은 또는 모든 시간 교차에서만 감소시킬 수 있다.

본 개시의 발명자들은 과거에 플라이휠 및/또는 배터리와 같은 에너지 스토리지를 사용하여 그리드로부터 에너지를 흡수하거나 그리드로 에너지를 방전시킴으로써 주파수 편차를 감소시키는 것이 제안되었음을 알게 되었다. 특히, WO-2014/121794는 풍력 터빈을 사용하여 전력을 생성하고, 플라이휠 또는 배터리의 스토리지를 이용하여 그리드로 공급해, 최대에 비해 그리드 주파수 편차를 계속적으로 약화시키는 것을 개시한다. 거기에서, 스토리지는 끊임없이 전개되어, 그리드에 공급하기 위한 터빈 출력을 동일하게 만든다. 그러나, 이것이 확인될 수 있는 한, 예를 들어 배터리 및 플라이휠에서의 이러한 에너지 스토리지는 고정된 시간 지연 및 비례 응답을 나타내는 종래의 1차 또는 2차 제어부의 틀에서만 고려된 것으로 보인다. 본 개시에 따르면, 하루 중 시간 또는 다른 고려 사항에 의존할 수 있는 시스템 파라미터에 따라 가변 임계치가 설정되어 방법을 최적화한다. 거기에서는, 예를 들어, df 임계치가 결정된다.

주파수가 임계 값과 교차하는 경우, 스토리지는 주파수 편차를 억제하기 위해 편차에 비례하여 대응하도록 전개된다. df 임계치 아래에서, 알고리즘은 그 용량을 바람직하게는 50% 레벨로 충전(또는 방전)함으로써, 다음 업 또는 다운 피크에 대한 스토리지를 준비할 수 있다. 이 방식으로 스토리지는 양의 피크 또는 음의 df 피크 양자 모두에 반응할 수 있다. (방) 충전이 일어나는 레이트(rate)도 설정될 수 있다.

원칙적으로, 임계 값은 이러한 방식으로, 예를 들어 하루 중의 시간에 따라 동적으로 적응될 수 있다. 통계는 최대 피크는 항상 하루 중 같은 시간에 발생함을 보여주었다. 이 때에, 임계 값은 50mHz 이상으로 설정될 수 있다. 하루 중 다른 때에는 임계 값이 20 또는 30mHz로 낮아질 수 있다. 따라서, 임계 값의 가변적인 적응은 예상 피크의 심각도, 및/또는 임계치 아래의 실질적으로 모든 피크(또는 적어도 실질적으로 모든 피크, 예를 들어 그러한 모든 피크의 80%)의 억제에 필요한 이용 가능한 저장 용량, 및/또는 1차 통제의 가능 여부 등과 상관될 수 있다.

시뮬레이션 및 테스트의 결과는 600MW/36MWh의 스토리지 구성에 있어서 20.7%의 df 피크 감소 및 시뮬레이션된 날 전체에서 9.0%(평균 시간당 개선)의 감소를 낳았다. 또한, 이 알고리즘을 사용하여, 전개된 1차 제어부 전력이 29% 감소되었다. [특히, 예시적인 상황에서, 임계치에 기초하여 제어되는 추가 스토리지 없이 전개된 PCR은 1544MW일 수 있지만, 임계치에 기초하여 제어되는 스토리지를 구비하여 전개된 PCR은 1096MW로 예상된다(448 MW 감소)].

분명히, 가변 임계치는 또한 시간 교차와 다른 맥락에서 이점을 가지고 있음을 증명한다.

본 개시의 원리는 정상 동작으로 고려될 수 있는 불균형 및 연관된 주파수 편차를 처리하기 위해, 종래 기술의 단점을 해소하고 경감시키거나 심지어 완화시키고, 1차 및 2차 제어부의 오용을 적어도 완화하거나 심지어 회피하기 위해 개발되었다.

이를 위해, 첨부된 독립 방법 및 시스템 청구항에 있는 특징부의 어셈블리가 제공된다.

본 개시는 또한 첨부된 독립 방법 및 시스템 청구항에서 정의된 틀 내의 다수의 바람직한 실시예에 관한 것이다. 또한, 많은 바람직한 실시예는 첨부된 실시예 도면을 참조하여 이하의 실시예 설명에서 논의될 것이며, 여기서 실시예의 어떠한 양태도 첨부된 독립 방법 및 시스템 청구항의 보호 범위에 대해 제한하는 효과를 갖지 않는다. 실시예 설명 및 도면에서, 동일하거나 유사한 참조 부호는 바람직한 실시예의 동일하거나 유사한 특징을 위해 이용될 수 있다.

도면에서,
도 1은 임의의 시간 기간에서의 주파수 편차의 그래프를 도시한다;
도 2는 본 개시에 따른 시스템의 단순화된 예시적인 실시예를 도시한다;
도 3 및 도 4는 그리드의 주파수 거동에서의 전력 피크의 통계적 분석을 나타낸다;
도 5 및 도 6은 주파수 편차를 억제하는 데 필요한 최대 에너지양을 예시한다;
도 7은 주파수 편차를 억제하기 위한 큰 에너지 요구 사항을 예시한다;
도 8 및 도 9는 피크 커버리지의 분석을 나타낸다;
도 10은 시간당 조정된 임계치를 예를 나타낸다;
도 11은 단일 시간 교차에서 1차 제어부(primary control, PCR)의 전개에 대한 도 10의 방식의 효과를 도시한다;
도 12는 플라이휠 구성을 예시적인 배터리 기반 구성과 비교한 표를 나타낸다;
도 13은 플라이휠 기반 구성의 예를 나타낸다;
도 14는 비례 알고리즘을 테스트한 결과를 나타낸다;
도 15는 정적 임계치 레벨 기반 알고리즘에 대한 테스트 결과를 예시한다;
도 16은 특정 시간 교차에서의 주파수 편차로부터 정수를 뽑은(distilled) df/dt를 나타낸다;
도 17은 주파수 편차의 데이터로부터 추론할 수 있는 예시적인 패턴을 도시한다;
도 18은 10개월의 전체 예시적인 데이터 세트의 평균 주 패턴을 도시한다;
도 19는 주파수 프로파일을 "시간"별로 그룹화하여 시간당 유사한 값을 갖는 피크 높이(및 방향)를 검출 가능함을 도시한다;
도 20은 매시간 교차 직전에 기본 주파수 레벨을 보상한 결과 높이 및 방향의 훨씬 더 명확한 유사성을 도시한다;
도 21은 매시간 교차의 특징적인 형상을 도시한다;
도 22 오른쪽은 동적 임계치 함수의 영향을 도시한다;
도 23은 에너지 소비의 점진적인 변동과 에너지 생성 및 수입 혼합의 단계적 적응 사이의 균형을 도시한다;
도 24는 도 21과 같이 시간 교차에서 주파수 거동의 일반적인 형상을 또한 도시한다;
도 25는 모든 관측치가 음수인 매시간 교차 접근법의 제 1 예를 나타낸다;
도 26은 시간 교차의 제 2 예를 나타내는데, 여기서 관측치는 대부분 양의 영역에 대한 것이다; 적은 부분이 음의 영역에 있다;
도 27은 관측치가 고르게 분포된 또 다른 상황을 나타낸다;
도 28은 전체 시간 직후 주파수 기울기에 대한 측정치를 나타낸다;
도 29는 로드 관리가 적용되지 않는 실시예(임계치의 동적 적응이 없음)를 도시한다; 그리고
도 30은 임계치의 동적 적응을 통한 로드 레벨의 최적의 준비를 나타낸다.

도 1의 그래프에서, 전력 그리드의 주파수 편차가 도시되어 있다. 편차가 공칭 값인 50Hz와 관련이 있지만, 60Hz와 같은 임의의 다른 공칭 값도 적용 가능하다. 그래프에서, 편차는 항상 발생한다는 것이 분명하다. 그러나, 특히 시간 교차 시에, 주파수 편차가 발생한다. 이 그래프는 본 개시의 발명자들이 직면하는 문제의 상황을 나타낸다.

에너지 생성 설비와 같은 소스와 에너지 소비자에 의해 형성된 로드 사이의 불균형이 도 1에 도시된 것과 같이 그리드에서 주파수 편차를 발생시키는 것은 잘 알려진 사실이다. 도 1에서, 시간 교차에서 공급과 로드 사이의 그리드에서 불균형이 예를 들어 50 또는 60Hz의 원하는 안정된 주파수에 비해 주파수의 일반적으로 더 큰 편차를 야기하지만, 시간 교차 외의 다른 시간에서도 꽤 상당한 편차가 발생할 수 있음이 명확하게 도시되어 있다.

본 개시에 따르면, 주파수 편차 또는 편위가 임계치를 초과하면, 에너지는 플라이휠 또는 배터리와 같은 스토리지로부터 전개된다. 플라이휠은 본 개시에 따른 바람직한 실시예인데, 플라이휠은 시간 경과에 따라 화가 없거나 거의 없기 때문이다. 플라이휠은 그리드로부터 에너지로 충전하거나 주파수 편위가 발생하면 그리드로 에너지를 방전시키도록 된다.

매우 단순화된 형태로 본 개시에 따른 방법을 또한 구현하는 시스템(1)은 그리드(2)에 연결된 주파수 모니터(3), 주파수 모니터(3)에 의해 검출되는 그리드(2 )상의 주파수 거동에 따라 스위치(6)에 작용하는 제어기(4)를 포함하여, 그리드로부터의 에너지를 스토리지(5)에 저장하고 스토리지(5)로부터의 에너지를 그리드(2)에 전개하기 위해 에너지 스토리지(5)를 그리드에 선택적으로 연결함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 주파수 편위의 억제를 달성한다.

제어부(4)는 순간 주파수 값을 임계치와, 예를 들어 50mHz 임계치를 예를 들어 50 또는 60Hz의 원하는 안정적인 주파수와 비교하여, 스토리지(5)를 그리드(2)에 연결해야 할 때를 결정할 수 있다.

종래 기술의 1차 제어부 및 2차 제어부에 비해 스토리지(5)의 이점은 스토리지가 밀리 초 내에 응답할 수 있고 따라서 임의의 주어진 시간에 전개될 수 있다는 점이다. 스토리지로부터의 이용 가능한 전력이 제한되어 있으므로 타이밍이 중요하다. 스토리지의 즉각적인 전개는 1차(및 2차) 제어부가 훨씬 적게 또는 심지어 전혀 전개되지 않을 수 있는 이점을 가지므로, 진짜 재난, 비상 사태 등에 있어서 1차 및 2차 제어부를 비축하거나 보존할 수 있다. 예를 들어 스토리지가 단독으로 대처할 수 없는, 더 큰 주파수 편차 또는 장기간 지속되는 편차에 대처하기 위해 1차 및 2차 제어부가 전개되지 것이 배제되지 않는다. 그러므로 그러한 사건은 1차 및 2차 제어부가 정당하게 전개된다는 의미에서 비상 사태로 간주되어야 한다.

도 3 및 도 4는 그리드(2) 상에서의 주파수 거동의 통계적 분석을 도시한다. 도 3은 49.95Hz 아래의 음의 편차를 도시하며, 도 4는 50.05Hz보다 위의 양의 편차를 도시한다.

유럽의 상황에서 요구되는 스토리지의 양은 도 3 및 도 4의 기반이 되는 동일한 데이터의 전력 측면에서 통계적 분석을 통해 결정된다. 도 3 및 도 4에서와 같은 1개월보다 더 큰, 예를 들어 1년 또는 1년을 넘는 데이터 세트가 이용될 수 있다. 임계 주파수는 50mHz로 설정되고, 그 후에 피크의 양이 이 임계 값을 초과하여 결정되며, 이는 도 3 및 도 4의 그래프가 된다. 또한, 피크의 지속 기간 및 수반되는 전력량이 결정되었다. 도 3 및 도 4의 그래프를 생성하는 동일한 데이터 세트로부터, 주파수 편차를 억제하기 위해 필요한 최대 전력량은 30일 0시 및 15일 23시에서 1638MW라는 것이 추론되었다(도 3의 음의 주파수 편차). 폭넓은 분석은 모든 피크의 완전한 억제를 위해 1638MW/200MWh의 에너지에 대한 전력 필요하다는 것을 밝혔다.

도 5 및 도 6은 주파수 편차를 50mHz 아래로 억제하는 데 필요한 에너지양을 나타내는 그래프를 예시한다. 14일 0시에서 최대 200MWh를 검출 가능하다(도 4의 양의 주파수 편차). 연구와 조사는 이 200MWh 피크는 50mHz보다 위의 3개의 개별적인 피크에 있으며, 회복 시간 없이는 다른 날에는 발견되지 않는 큰 에너지 요구 사항이 있음을 "P혔다(도 7 참조).

도 8에 나타난 피크 커버리지의 분석은 최대 1638MW/200MWh로 감소하여, 스토리지는 피크의 80%가 이미 600MW/73MWh(비율 0.12)로 커버되었음을 보여준다.

비율을 최적화하면 도 9와 같이 0.06으로 감소될 수 있고 피크의 80%(즉, 양의 피크 85% 및 음의 피크의 75%)를 여전히 커버할 수 있다. 비율의 추가 감소는 커버리지도 감소시킬 것이다.

결론적으로, 모든 피크를 50mHz의 임계 값으로 억제하기 위해서는, 유럽에서는 총량 1638MW/73MWh 또는 73MWh 초과가 설치되어야 한다. 이것은 실용 불가능한 것으로 간주될 수 있다. 전력 대 에너지 비율의 최적화는 설치된 저장 용량의 양을 600MW/36MWh로 감소시킴으로써, 여전히 모든 피크의 80%를 50mHz 임계치로 감소시킬 수 있음을 보여준다. 나머지 피크는 1차 및 2차 제어부가 시작될 수 있는 진짜 비상 사태로 간주될 수 있다. 이 80%를 초과하는 피크에서 임계치 레벨을 조정함으로써, 스토리지 전개의 효과를 더 최대화할 수 있다.

이후에, 모드는 스토리지의 전개에 대해 논의될 것이다.

특히 첨부된 독립 방법 및 시스템 청구항에 따른 본 개시의 보호 범위로 커버되지 않는 제 1 모드에서, 도 2의 제어부는 원하는 주파수 값에 대한 임의의 변화가 발생하는 경우 스토리지의 전개를 결정하기 위해 그리드 상의 주파수의 변화를 분석할 수 있다. 주파수의 변화(df)에 비례하여 지정될 수 있는 그러한 모드는 그리드 상에서 계속적으로 작용하고 임의의 주파수 편차에서 반응한다. 이점으로, 주파수 변동은 계속적으로 약화된다. 단점으로는, 스토리지는 실제로 매시간 교차 중에 최대 피크에 미미한 영향을 미치고, 최적 스토리지 제어가 없는 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 스토리지가 완전히 꽉 찼거나 비어있어 실제로 유휴 상태이거나 무효한 기간이 길어진다. 시뮬레이션 및 테스트의 결과는 600MW/36MWh의 스토리지 구성에 대해 하루 동안이 알고리즘을 사용하여 df 피크 감소는 5.9%(평균 시간당 개선)이고, 피크 감소는 7.6%이다. 전개된 1차 제어 전력량의 감소는 측정되지 않았다.

이하 "임계치" 알고리즘으로 지칭되는 제 2 모드에서, df 임계치가 결정된다. 주파수가 임계 값과 교차하는 경우, 스토리지는 주파수 편차를 억제하기 위해 편차에 비례하여 대응하도록 전개된다. df 임계치 아래에서, 알고리즘은 그 용량을 바람직하게는 50% 레벨로 충전(또는 방전)함으로써, 다음 피크에 대한 스토리지를 준비한다. 이 방식으로 스토리지는 양의 피크 또는 음의 df 피크 양자 모두에 반응할 수 있다. (방) 충전이 일어나는 레이트가 설정될 수 있다.

원칙적으로, 임계 값은 하루 중 시간에 따라 동적으로 적응될 수 있다. 통계는 최대 피크는 항상 하루 중 같은 시간에 발생함을 보여주었다. 이 때에, 임계 값은 50mHz 이상으로 설정될 수 있다. 하루 중 다른 때에는 임계 값이 20 또는 30mHz로 낮아질 수 있다.

시뮬레이션 및 테스트의 결과는 600MW/36MWh의 스토리지 구성에 있어서 20.7%의 df 피크 감소 및 시뮬레이션된 날 전체에서 9.0%(평균 시간당 개선)의 감소를 낳았다. 또한, 이 알고리즘을 사용하면, 전개된 1차 제어부 전력의 양은 29% 감소된다. 특히 임계치에 기초하여 제어되는 추가 스토리지 없이 전개된 PCR은 1544MW이며, 임계치에 기초하여 제어되는 스토리지를 구비하여 전개된 PCR은 1096MW이며, 448MW 감소이다.

도 10은 시간당 조정된 임계치의 예를 도 10의 상단 그래프에서 점선(7)으로 나타낸다. 이 조정은 그리드(2)의 주파수 변화에 대한 즉각적인 응답에 기초하거나, 이력 데이터(예를 들어, 도 3 내지 도 6 참조)에 통계적으로 기초할 수 있다.

도 11은 단일 시간 교차에서 1차 제어부(PCR)의 전개에 대한 도 10의 방식의 효과를 도시한다. 효과는 대단하다.

요약하면, 본 개시의 원리로, 저장 자산을 시간 교차 중에 주파수 편위에 효과적으로 대처하거나 적어도 대응하는 것을 가능하게 하는 알고리즘을 구축하는 것이 명백하게 가능하다. 그 알고리즘은 소량의 스토리지가 매우 효과적이게 한다. 우리는 유럽 전역에 걸쳐 600MW/36MWh의 저장 용량으로 매우 만족스러운 결과를 밝혀냈다. 이 저장 용량으로, 최대 주파수 편차를 20.7%로 감소시킬 수 있음이 드러났다. 그렇게 함으로써, 전개된 1차 제어부 전력의 양은 448MW 감소했다. 스토리지 전개의 효율성에 중요한 기여는 빠른 응답 시간이 제공되는 것으로 간주된다. 비교해 보면, PCR을 사용하여 동일한 주파수 편차의 감소를 얻기 위해서는, TSO는 대기 예비 용량을 73%로 증가시켜야 한다. 이것은 2,200MW이며, 유럽 스케일에서는 최대 5,200MW이다.

테스트된 알고리즘에 기초하여, 플라이휠 기반 기술과 현재의 최신 배터리 시스템 사이의 비교가 수행되었다. (WO-2015/156.667에 공개된 것과 같은) 플라이휠과 배터리의 비교는 네덜란드에만 해당하는 스토리지의 전개에 기초하므로, 위에서 언급한 유럽 전역에 요구되는 600MW의 4%인 24MW가 필요하다. 필요한 전력 대 에너지 비율은 16.7이다. 기술적으로, 현재 이용 가능한 배터리 기술은 매우 빠르게 정격 감소 없이 그러한 양의 양의 전력을 전달할 수 없으므로, 이 비율은 플라이휠 기반 시스템 및 방법에 대한 선택을 선호한다. 따라서, 설치된 에너지 용량의 양은 배터리의 경우 24MWh로 설정되었다. 전력 대 에너지 비율은 1이며, 이는 배터리 시스템의 범위 내에 있다. 도 12의 테이블에서, 플라이휠 시스템, 납산 배터리, 및 리튬 이온 배터리 시스템이 비교된다. 플라이휠 기반 시스템 및 방법은 현재 배터리 시스템보다 기술적으로 그리고 상업적으로 더 바람직하다는 결론은 자명하다.

전술한 결과 후에, 본 개시에 따른 방법 및 시스템의 플라이휠 기반 구현은 계산, 예측, 및 모델링에 따라 기능한다는 것이 실험적으로 입증되었다. 본 개시의 발명자들은 방법 및 시스템을 더욱 최적화하려고 시도하였으며, 여기서 선택된 임계 값이 모든 시간당 교차에 대해 고정되고, df/dt를 사용하여 알고리즘을 보다 자율적으로 함으로써 추가 개선이 조사되었다.

위의 두 알고리즘(비례 및 정적 임계치)은 도 13에 따라 설정에서 플라이휠을 제어하기 위해 실제에서 사용되었다. 설정의 검증은 신뢰할 수 있는 측정이 수행될 수 있음을 입증했다. 설정은 테스트되었고 신뢰할만한 것으로 판명되었다. 알고리즘이 테스트되기 전에, 시스템 설정에 대한 전반적인 성능 테스트가 수행되었다. 발견한 내용이 요약될 것이다

시스템 응답

주파수 변화와 시스템의 후속 액션 사이의 시간은 아래의 주어진 단계로 구성된다. 측정된 응답 시간 및 단계 지속 기간의 원인은 다음과 같이 세분된다.

게이팅된 주파수 측정. 충분한 정확도로 주파수를 측정하기 위해, 주 주파수가 여러 기간 동안 샘플링되어야 한다. (2.5GHz에서 샘플링 400ms는 1mHz 분해능을 제공한다)

Lab VIEW PC로부터 Compact Rio를 통한 드라이브로의 통신 체인(400ms)

전력 설정에 대한 반응 시간 및 드라이브의 램프 레이트(150ms)

현재 설정에서, 통신은 대부분의 응답 시간을 사용한다. 이 경로는 전용 설정에서 거의 무시할 수 있는 시간 프레임까지 급격하게 단축될 수 있다.

고조파

고속 스위칭 IGBT 드라이브가 선택되었다. 이는 꽤 깨끗한 사인(sine)을 생성하고, 3차 또는 5차 고조파가 발생하지 않는다. 일반적으로, 이러한 유형의 드라이브는 보다 높은 고조파를 생성하지만, 이는 도 13의 설정에서 효율적으로 필터링된다.

위상 균형

위상 균형은 또 다른 중요한 전력 품질 측면이며, 고조파와 마찬가지로, 드라이브에 의해 완전히 결정된다. 현재 설정에서, 위상 균형에 대한 현저한 저하는 없었고, 결과적으로 위상 균형은 전력 품질 분석기(Power Quality Analyzer, PQA)의 측정 오차 범위 내에 있었다.

저하

모든 에너지 저장 매체에 있어서, 시간과 사용량의 함수로서의 저하는 중요한 속성이다. 저장 기능에 대한 저하의 영향은 배터리 저장 디바이스와 플라이휠 저장 디바이스 간에 크게 상이하다. 예를 들어, 배터리 시스템에 대한 가장 중요한 저하 메트릭은 충전-방전 사이클의 시간과 횟수의 함수로서 용량 쇠퇴이다. 플라이휠은 수명 동안 어떠한 전력 또는 저장 용량도 잃지 않는다.

1시간의 총 32회 시운전에서는 실제로 '높은' 및 '낮은' 주파수 편차를 포함하는 하나의 주파수 프로파일 및/또는 미리 그리드 모니터링에 의해 취득된 데이터 세트, 뿐만 아니라 클린 업 및 다운 램프로 구성되는 설계된 주파수 기울기에 기초하여 정의되었다.

시운전에서의 변동은 알고리즘 파라미터, 전력 대 에너지 비율, 및 RPM 레벨의 변동 때문이었다.

비례 알고리즘을 테스트한 결과가 도 14에 도시되어 있다. 비례 알고리즘은 이전 시뮬레이션에서 예측하고 예상한 바와 같이 거동한다. 도 14에서 구역 a를 보면, 스토리지가 요청된 전원 출력을 완벽하게 따르고 있음이 자명하다. 중간 그래프에서 필요한 전력선은 주파수에서 도출된 비례 값(kW 단위가 아님)으로 시각화되었다. 동일한 그래프의 측정된 전력선은 실제 측정된 전력(kW 단위)으로 시각화되었다. 구역 a의 끝에서, 비례 알고리즘의 한계를 볼 수 있다. 주파수가 50Hz에서 결코 안정적이지 못하다는 사실을 고려하면, 이 알고리즘은 계속적으로 일정량의 에너지를 필요로 한다.

저장 용량이 완전히 사용되면, 알고리즘은 점차 로드 레벨의 50%의 시작 레벨로 복원된다. 저장 용량을 늘릴 수 있는 마찰 손실은 구역 b에서와 같이 알고리즘에 의해 즉시 채워진다. 구역 b의 끝에서, 주파수가 50Hz 아래로 떨어지기 시작하고, 스토리지는 대책을 전개하도록 완전히 준비되었다.

도 15는 정적 임계치 레벨 기반 알고리즘에 대한 테스트 결과를 예시한다. 정적 임계치 알고리즘은 또한 이전에 시뮬레이션한대로 수행된다. 다시, 중간 그래프에서 필요한 전력선은 주파수에서 도출된 비례 값(kW 단위가 아님)으로 시각화되었다. 동일한 그래프의 측정된 전력선은 실제 측정된 전력(kW 단위)으로 시각화되었다.

두 번째 그래프는 실제 전개된 전력 대 요청된 전력의 양을 도시하고, 플라이휠은 전체 테스트 시간 동안 계속적으로 알고리즘을 따를 수 있다. 여기서, 스토리지 고갈 그래프의 눈금이 강조된다. 저장 용량은 이 알고리즘에서도 완전히 사용된다. 비례 알고리즘과의 차이는 두 알고리즘에서 스토리지의 양이 동일하지만, 이 정적 임계치 알고리즘에만 충분하다는 것이다.

테스트의 결론은 플라이휠이 알고리즘에 필요한 전력을 잘 전달할 수 있으며 플라이휠의 반응 속도가 Is 이내에 있다는 것이다(테스트 설정 내의 통신 단계로 인한 지연은 제외). 관측된 알고리즘의 거동은 예상되는 거동 및 이전에 수행된 시뮬레이션 실행의 결과와 동일하다.

전술한 바와 같이, 추가 시뮬레이션 및 테스트가 수행되었다. 이 연구의 목적은 df/dt 분석을 통한 정적 임계치 알고리즘의 자율성과 성능 향상에 있다. (주로 매시간 교차 주변의) 그리드 주파수의 거동을 분석하기 위해 적어도 약 1년의 데이터 세트가 사용되었다.

그리드의 주파수 거동에 대한 선행 분석은 피크 높이와 df/dt 사이의 상관 관계를 어느 정도 나타냈다. 도 16은 특정 시간 교차 에서 df/dt를 도시한다. 그러나, 검출된 상관 관계는 특정 사전 예방 조치를 취하지 않고는 예측적인 스토리지 전개에 덜 적합한 것으로 드러났다. 우선, 상관 관계를 찾는 수학적 접근법은 예측된 값의 일부 극한치를 잃게 했다. 두 번째로, 예측 가능성은 36초에 한 번만 발견될 수 있다. 필터가 적용되었는데, 이는 알고리즘의 효율성에 좋지 않으며, 이는 간섭의 레이트에 의존한다.

실제 주파수 프로파일을 사용하여 개선된 알고리즘을 작성하기 위해 선택된 접근법에서는, 실제 값이 계속적으로 비교될 기준 값이 생성될 수 있는 방법론이 만들어졌다. 이 기준값 세트는 시간이 경과함에 따라 조정되는 데이터 세트의 분석을 기초할 수 있으므로, 순간 주파수 거동이 프로파일과 비교되어 향후 주파수 편차를 예측하고 이용될 연관된 임계치를 준비할 수 있다.

매시간 교차 프로파일은 하루 중 매시간마다 상이하다. 이는 일일 전력 요구량에 대한 발전 및 수입 프로파일의 계획된/단계적 조정의 결과로서 이러한 특정 주파수 편차의 기원에 관한 이론과 일치한다(WeiBbach). 하루 중의 주파수 편차의 방향은 일일 소비 및 생산 패턴과 관련되어 있으므로 예측 가능하다. 도 17은 주파수 편차의 데이터로부터 추론 가능한 예시적인 패턴을 도시한다.

도 17의 데이터를 자세히 보면, 피크의 최대 높이는 매주의 요일마다 상이하지만, 다시, 반복되는 패턴이다. 도 18에, 10개월의 전체 예시적인 데이터 세트의 평균 주 패턴이 도시되어 있다. 주중에 걸쳐 나누어진 개별 시간 교차의 반복 패턴은 168개의 개별 시간 교차 프로파일(주중 매일의 매일 시간당)의 추가 분석 결과를 낳는다.

우선, 제공된 데이터 세트의 각각의 날에 대한 개별 시간 교차가 비교되었다. 주파수 프로파일을 "시간"으로 그룹화하는 것은 피크 높이(및 방향)가 시간당 유사한 값을 가짐을 보여준다(도 19). 매시간 교차 직전에 기본 주파수 레벨을 보상하면 훨씬 더 높은 높이 및 방향의 유사성을 보인다(도 20).

이러한 사실에 기초하여, 피크(또는 딥) 높이와 df/dt 프로파일의 기준 값 세트가 생성되며, 이는 실제 df/dt 값과 결합되어 즉각 측정된다. 스토리지 레벨에 대한 정보와 함께, 이것은 각각의 개별 매시간 교차에 대한 새로운 임계 값을 결정할 수 있게 한다.

도 21에 도시된 바와 같은 매시간 교차의 특징적인 형상을 사용하는 것이 가능한 것으로 드러났다. 이를 위해, 다음의 고려 사항이 고려되어야 한다.

b 및 e에 대한 값은 양 또는 음일 수 있다. a부터 f까지의 값은 프로파일을 시작 주파수 50,000Hz로 정규화한 후 데이터 세트에서 결정된다. 평균 및 표준 편차 값이 a부터 f까지의 값에 대해 계산된다. 페이즈 1에서, 스토리지 레벨은 천천히 최적으로 준비된다. 페이즈 2에서, 최적 임계점이 실제 주파수와 기준 프로파일을 결합하여 결정되고 설정된다.

모든 새로운 시간 교차가 다수의 파라미터를 통해 평가되기 때문에, 이러한 순간 분석 결과가 기준 값의 세트에 추가될 수 있고, 따라서 추후 매시간 교차에 사용될 수 있는 "청사진"을 제공할 수 있는, 구현될 수 있는 계속적으로 리프레시하는 데이터 세트를 만들 수 있다. 이 방식으로, 알고리즘은 항상 계절적 또는 다른 장기적인 변화를 고려할 수 있다.

요약하면, 이 청사진은 일어날 모든 매시간 교차에 대해 계속적으로 업데이트되는 참조 프로파일을 제공할 것이다. 최적의 스토리지 레벨을 결정하기 위한 주파수의 방향에 대한 예측 데이터; 및 더불어 실제 주파수 신호와 함께 초기 임계치 레벨이 설정되어야 할 곳을 결정하기 위한 예측된 df/dt 프로파일을 제공할 것이다.

매시간 교차가 시작되고 스토리지가 전개되면, 임계치 레벨은 실제 df/dt 값과 실제 스토리지 레벨을 비교함으로써 매초마다 동적으로 조정될 것이다. 이 비교에서, 알고리즘은 스토리지 전개가 동일한 임계치 레벨에 기초하여 계속되어야 하는지 또는 임계치 레벨이 미세 조절되어야 하는지 결정할 것이다.

도 22 오른쪽에서, 동적 임계 함수는 왼쪽의 정적 알고리즘과 비교하여 상단 그래프의 8 행을 통해 작동하는 것으로 도시되어 있다. 정적 임계치 기반 알고리즘에서, 임계 값은 50 또는 60Hz의 원하는 안정된 주파수에 에 대해 0.07Hz로 설정되었다. 동적 프로세스에서, 임계치의 초기 값은 알고리즘에 의해 시작 값에서 30:00으로 설정되었다. 이 시점부터, 알고리즘은 주파수 편차가 완화될 때까지 점진적으로 위로 이동하도록 임계치를 증가시킨다. 결과: 순 정적 임계치 기반 알고리즘과 비교하여, 현재 설명된 동적 알고리즘은 주파수와 PCR(중간 그래프) 측면 양자 모두에서 피크 감소에 대해 54% 더 효과적이다.

도 22의 그래프는 하나의 특정 매시간 교차에 대한 개선된 알고리즘의 영향을 보여준다. 제공된 대형 데이터 세트에 대한 알고리즘의 시뮬레이션 결과는 아래의 표에 표시된 결과를 제공한다.

표 1 - 정적 임계치

표 2 - 정적 임계치

명백히, 표시된 개선 사항은 정적 임계치 기반 알고리즘과 비교하여 성능과 일관성 양자 모두에서 실현되었으며, 주중의 모드 요일에 더 잘 맞다.

주파수 데이터의 분석은 동적 임계 설정에 도달하기 위해, 실행 주파수 로그의 자동화된 분석의 결합을 사용하여, 그리고 스토리지의 최적의 로드 관리를 위해, 뿐만 아니라 예측된 df/dt 프로파일과 실제 측정된 df/dt 및 이용 가능한 스토리지 레벨의 실시간 매칭을 통한 최적화를 위해, "주중 요일" 및 "하루 중 시간"마다의 예측을 사용하여, 자율성 및 성능 양자 모두에서 상당한 개선을 제공한다.

이하, 매시간 교차의 향후 주파수 프로파일을 예측하는 데 도움이 되는 기준 값의 결정에 대해 보다 상세한 설명이 제공된다. 매시간 교차 내에서 주파수 편차의 기울기(df/dt)는 도 23에서 도시된 바와 같이, 그리드 주파수가 에너지 소비의 점진적 변동과 에너지 생성 및 수입 혼합의 단계적 적응 사이의 균형을 묘사한다는 사실에서 비롯된다.

도 21 및 도 24의 일반적인 형상은 다음의 고려 사항을 사용하여 매시간마다의 교차를 특징화하는 데 사용된다. b 및 e에 대한 값은 양 또는 음일 수 있다. a부터 f까지의 값은 프로파일을 시작 주파수 50,000Hz로 정규화한 후 데이터 세트에서 결정된다. 평균 및 표준 편차 값이 a를 거쳐 f까지의 값에 대해 계산된다.

매시간 교차의 일부는 데이터 포인트의 정규 분포를 보여준다; 나머지는 여러 정규 분포를 포함하는 것으로 보인다. 피크 방향에 관해서는, 이 정보를 사용하여 적절한 로드 레벨을 결정하고 스토리지를 미리 준비할 수 있다. 매시간 교차가 시작되자마자는, (시간 부족으로 인해) 로드 레벨을 변경하는 것은 가능하지 않다.

도 25는 모든 관측치가 음인 매시간 교차에 대한 접근법의 제 1 예를 나타낸다. 이 정보에 기초하여, 음의 주파수 편차를 예상하고 100%에 대한 스토리지 로드 레벨을 준비할 수 있다.

도 26은 시간 교차의 제 2 예를 나타내는데, 여기서 관측치는 대부분 양의 영역에 대한 것이다; 적은 부분이 음의 영역에 있다. 음의 영역에서의 관측치는 작은 진폭을 가지기 때문에, 2개의 선택안 사이에서 선택하는 것이 가능하다: 양의 주파수 편차만을 예상하고 100%에 대한 스토리지를 준비하거나, 양의 주파수 편차를 예상하고 예를 들어 80%에 대한 스토리지를 준비하고 작은 음의 편차를 위해 20%의 "공간"을 남긴다. 이러한 적응성은 주파수 편차를 억제하는 매우 강화된 개선을 제공한다.

도 27은 관측치가 고르게 분포된 또 다른 상황을 나타낸다. 그 다음에, 알고리즘은 50%의 스토리지 레벨을 준비하며, 이는 편차가 어느 쪽으로 든 갈 수 있으므로 적당하고 적절해 보인다.

1시간(full hour) 직후에, 스토리지의 전개를 위한 임계치 레벨이 결정되어야 한다. 계속적으로 리프레시하는 분석에 기초하여, 최적의 임계 값은 주중의 모든 시간에 대해 이용 가능하다. 주파수 기울기를 측정함으로써, 도 28에 도시된 바와 같이, 1시간 직후에, 임계치 레벨이 미세 조절되어 에너지 요구 사항에서 이용 가능한 저장 용량과 일치시켜 주파수 편차를 억제할 수 있다.

계속적으로 리프레시하는 분석에 기초하여, 피크 방향이 예측되고 매시간 교차 전의 시간 동안 스토리지의 로드 레벨을 최적으로 준비하는 데 사용될 수 있다. 도 29는 로드 관리가 적용되지 않는 실시예(임계치의 동적 적응이 없음)를 도시한다: 모든 전개 후에 50% 로드 레벨이 복원된다. 대조적으로, 도 30은 전술한 바와 같이 임계치의 동적 적응을 통해 로드 레벨의 최적 준비로, 중요한 순간에 전체 저장 용량을 사용할 수 있게 하는 것을 나타낸다. 그러면, 전체 저장 용량은 그리드에 에너지를 넣거나 그리드로부터 추출하여 주파수 편차를 억제하게 하도록 이용 가능하다. 결과는 동일한 저장 용량으로 df 감소에 대한 -100%의 개선을 구성한다.

예상의 틀 내에서, 완전한 예상 및 부분 예상을 구성하는 변형이 비교되었다. 비례적인 예상에서, 알고리즘은 스토리지로부터의 주파수 편차에 대한 응답을 설정하며, 여기서 응답은 편차에 비례하는 반면, 완전히 예상에서, 스토리지로부터의 응답은 전체 용량을 삽입하거나 추출하는 것이다.

표 3 - 비례적 예상

위의 표 2와 표 3을 비교할 경우, 미미한 차이만 있는 것으로 보이고, 전반적인 성능은 실질적으로 동일하다. 그러나, 피크 방향 예측이 정확하지 않은 경우 그 영향이 미미하다는 또 다른 중요한 결론에 도달했다. 이것은 스토리지의 충전에 대한 정보와 함께 임계치의 적응적 설정의 결과로 간주된다.

시간 교차 직후(페이즈 5의 시작), 예측된 피크 높이 및 시간은 스토리지가 예측된 피크를 완전히 완화시킬 수 있는 임계치 레벨을 계산하는 데 사용된다. 실제 주파수 레벨은 매시간 교차의 페이즈 2에서 측정되고 값을 예측치로 변환하는 데 사용된다. 스토리지의 실제 용량은 도 28의 삼각형 표면과 일치하여, 방정식의 임계치 레벨을 고정시켜야 한다. 예측된 임계 값은 실제 저장 레벨 및 실제 df/dt의 측정치를 비교하여 매시간 교차 중에 미세 조절될 것이다.

여기서, 본 개시의 보호 범위는 실제로 개시되고 잠재적으로 바람직한 실시예에 의해 결코 제한되지 않으며, 본 개시의 틀 및 첨부된 독립항 및 종속항의 범위 내에서 많은 대안적인 그리고 추가적인 특징 및 양태가 가능함에 유의한다. 스토리지에 대한 대안으로서, 본 발명은 현재 이용 가능한 공급기보다 신속하게 전개될 수 있는 매우 신속하게 전개 가능한 공급기 또는 발전기를 사용하여 구현될 수 있다. 추가의 예로서, 예비 발전기가 전개 및 고갈된 후에 그리드로부터의 플라이휠의 충전을 더 신속하게 보충하기 위해 플라이휠과 결합될 수 있다.

Claims (19)

1. 특히 시간 교차에서 원하는 주파수 거동에 대해 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법으로서,
   에너지 스토리지가 상기 그리드에 연결되고,
   상기 방법은
   - 상기 원하는 주파수 거동에 대해 상기 그리드에서 주파수를 모니터링하여, 검출된 주파수 편차를 결정하는 단계; 및
   - 검출된 주파수 편차를 임계치와 비교하는 단계를 포함하고,
   - 검출된 주파수 편차가 상기 임계치를 초과하면, 상기 그리드로부터 상기 스토리지 내에 에너지를 충전하기 위해 또는 상기 스토리지로부터 상기 그리드로 에너지를 방전시키기 위해 상기 스토리지를 전개하는 단계; 및
   - 가변 임계치를 설정하는 단계를 특징으로 하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스토리지와 연관된 최대 레이트로, 상기 그리드로부터 상기 스토리지로 에너지를 충전하거나, 상기 스토리지로부터 상기 그리드로 에너지를 방전시키는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   - 상기 그리드 및/또는 상기 방법의 이력 거동 데이터로부터, 상기 그리드에서의 미리 결정된 주파수 편차의 부분을 상기 임계치로 억제하는 데 필요한 전력량(W 단위의 P)을 결정하는 단계;
   - 상기 그리드 및/또는 상기 방법의 이력 거동 데이터로부터, 상기 그리드에서의 상기 미리 결정된 주파수 편차의 부분을 상기 임계치로 억제하는 데 필요한 에너지양(Wh 단위의 E)을 결정하는 단계; 및
   - 결정된 전력량에 대한 결정된 에너지양의 비율과 최대 거의 동일한 저장 전력에 대한 저장 에너지의 비율을 나타내도록 상기 스토리지를 구성하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 스토리지를 구성하는 단계는 상기 저장 에너지 및 상기 저장 전력 중 어느 일방 또는 양자 모두를 결정된 에너지 중 하나 또는 모두의 최대 70%, 바람직하게는 최대 55%, 보다 바람직하게는 최대 40%, 그리고 가장 바람직하게는 결정된 에너지 및 결정된 전력 중 어느 일방 또는 양자 모두의 약 1/3로 낮추는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 저장 전력에 대한 저장 에너지의 비율을 상기 결정된 전력량에 대한 결정된 에너지양의 비율의 최대 75%, 그리고 보다 바람직하게는 약 50%로 낮추는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   고정된 임계치를 설정하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 그리드 및/또는 상기 방법의 이력 거동 데이터로부터, 시간 기간 중에, 더 큰 주파수 편차 및 더 작은 주파수 편차가 통계적으로 발생하는 때를 통계적으로 결정하는 단계; 및
   - 더 큰 주파수 편차가 발생할 것으로 통계적으로 예상되는 시간에 이용될 적어도 하나의 제 1 상위 임계치를 설정하고, 보다 작은 주파수 편차가 발생할 것으로 통계적으로 예상되는 시간에 이용될 제 2 하위 임계치를 설정하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 시간 기간은 하루; 일주일; 한 달; 그리고 일 년을 포함하는 그룹으로부터의 것 중 적어도 하나인, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 그리드 및/또는 상기 방법의 이력 거동 데이터로부터, 적어도 2개의 주파수 프로파일을 통계적으로 결정하는 단계;
   - 상기 주파수 프로파일 각각과 연관된 적어도 하나의 임계치를 결정하는 단계;
   - 시간 경과에 따른 상기 주파수의 전개를 모니터링하는 단계;
   - 모니터링된 상기 주파수의 전개를 상기 프로파일과 비교하는 단계;
   - 시간 경과에 따른 상기 주파수의 전개와 가장 유사한 프로파일을 선택하고, 연관된 임계치를 선택하는 단계; 및
   - 상기 에너지 스토리지의 전개에서 선택된 연관된 임계치를 이용하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    주파수 편차의 전개를 모니터링하는 것은 시간에서의 주파수 기울기(df/dt)를 측정하는 것을 포함하고, 상기 선택된 연관된 임계치를 이용하는 단계는 상기 주파수 편차의 억제를 위한 예상 에너지 요구 사항 및 이용 가능한 저장 용량에 대응하여 수행되는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그리드로부터 상기 스토리지 내에 에너지를 충전하기 위해 또는 상기 스토리지로부터 상기 그리드로 에너지를 방전시키기 위해 상기 스토리지의 전개 중에, 상기 주파수 편차가 상기 임계치를 계속해서 초과한다고 검출되면, 상기 임계치를 높이는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 임계치를 높이는 단계는 단계적 증가, 선형 증가, 점근 증가를 포함하는 그룹으로부터의 방식으로 상기 임계치를 증가시키는 단계를 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스토리지는 적어도 하나의 배터리 및 적어도 하나의 플라이휠 중 어느 일방 또는 양자 모두를 포함하고, 적어도 일부 유형의 배터리에 비해 플라이휠의 우수한 저하 특성을 고려하여 플라이휠이 배터리보다 선호될 수 있는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    시간 교차에 근접한 시간에만 상기 그리드로부터 상기 스토리지 내에 에너지를 충전하거나 상기 스토리지로부터 상기 그리드로 에너지를 방전시키도록 상기 스토리지를 전개하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출된 주파수 편차가 상기 임계치 아래인 경우 상기 스토리지를 충전하거나 방전시키는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 스토리지를 충전하거나 방전시키는 레이트를 설정하는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 스토리지를 전체 저장 용량의 일부까지 충전하거나 방전시키는 단계를 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 임계치를 초과하는 상기 주파수 편차의 후속 인스턴스에서 상기 스토리지의 방전이 필요할 것으로 예상되는 경우에, 상기 스토리지를 절반 내지 전체 저장 용량 사이까지 충전하거나 방전시키고, 또는 상기 임계치를 초과하는 상기 주파수 편차의 후속 인스턴스에서 상기 스토리지의 충전이 필요할 것으로 예상되는 경우에, 상기 스토리지를 충전을 전혀 하지 않은 것보다 많고 전체 저장 용량의 절반까지 충전하거나 방전시키는 단계를 더 포함하는, 전력 그리드에서의 주파수 편차를 억제하는 방법.
19. 시스템으로서,
    - 전력 그리드에 대한 연결부;
    - 상기 연결부에 선택적으로 연결 가능한 에너지 스토리지;
    - 상기 연결부에 연결된 주파수 모니터; 및
    - 검출된 주파수 편차와 임계치의 비교에 기초하여 상기 에너지 스토리지를 상기 연결부에 선택적으로 연결하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    - 상기 제어부는 검출된 주파수 편차가 상기 임계치를 초과하면, 그리드로부터 상기 에너지 스토리지 내에 에너지를 충전하거나 상기 에너지 스토리지로부터 상기 그리드로 에너지를 방전시키도록 상기 에너지 스토리지를 전개하고, 가변 임계치를 설정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템.

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