KR20190032999A - 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법 - Google Patents

신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190032999A
KR20190032999A KR1020180097756A KR20180097756A KR20190032999A KR 20190032999 A KR20190032999 A KR 20190032999A KR 1020180097756 A KR1020180097756 A KR 1020180097756A KR 20180097756 A KR20180097756 A KR 20180097756A KR 20190032999 A KR20190032999 A KR 20190032999A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
bess
fuel cell
reference voltage
output reference
Prior art date
Application number
KR1020180097756A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102223896B1 (ko
Inventor
이상현
김민석
전희권
Original Assignee
에스퓨얼셀(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스퓨얼셀(주) filed Critical 에스퓨얼셀(주)
Publication of KR20190032999A publication Critical patent/KR20190032999A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102223896B1 publication Critical patent/KR102223896B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • H02J3/382
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B9/06
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/133Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14Energy storage units

Abstract

본 발명은 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법에 관한 것으로, 상기 발전 시스템은 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 포함하여 에너지 저장 시스템의 용량 증대를 위한 설비 비용이 낮고 순시적인 부하 변화에 즉각적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 에너지 저장장치의 충전 상태(SOC)를 최대로 유지하여 배터리의 용량 및/또는 수명을 개선하는 효과가 우수한 이점이 있다.

Description

신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법{Renewable energy hybrid power generation system, and power generation method therefor}
본 발명은 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 신재생 에너지 하이브리드 발전 방법에 관한 것이다.
중앙 집중식 방식의 대규모 화석 연료의 발전을 줄이고 신재생 에너지 사용의 확대를 위하여 태양광이나 풍력 등을 이용한 발전 및 연료 전지 등의 신재생 에너지를 기반으로 하는 발전 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 도서·산간 지역에서의 재생 에너지 발전 장치(RG)은 신재생 에너지의 사용을 촉진시킬 뿐만 아니라 발전 설비의 비용 부담을 줄이는 이점이 있어 그 관심이 높아지고 있다.
이러한 재생 에너지 발전 장치는 에너지 밀도가 낮은 자연 에너지를 이용하여 발전되는 신재생 에너지가 불규칙적이므로, 전력 수요에 따라 효율적으로 전력을 공급하기 위해서는 재생 에너지 발전 장치와 발전된 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS)이 혼용하는 형태로 이용되어야 한다.
그러나 이러한 발전 시스템은 재생 에너지 발전 장치가 가동되지 않을 때 충분한 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장 시스템(ESS)의 용량이 커야 하므로 이를 위한 설비 비용이 높은 한계가 있다. 또한, 상기 문제를 보완하기 위하여 하이브리드 발전 시스템에 연료 전지 시스템(FC)을 혼용하는 경우 설비 비용은 절감할 수 있으나, 순시적인 부하에 대한 연료 전지의 동적 응답 특성이 느려 과부하나 피크부하에 충분히 대응하기 어려운 한계가 있다.
대한민국 공개특허 제2009-0047962호 대한민국 공개특허 제2017-0026695호
본 발명의 목적은 재생 에너지 발전 장치(RG) 및 에너지 저장장치(ESS)와 함께 연료 전지 시스템을 구비하여 설비 비용을 절감하는 한편, 순시적인 부하에 대한 즉각적인 대응이 가능한 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법을 제공하는데 있다.
이에 상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
전원으로서 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 개별 접속된 전원 버스부; 및 상기 전원 버스부와 접속되어 전원 버스부로부터 공급된 전력이 1 이상의 부하에 공급되도록 전력을 제어하는 전력변환장치(PCS)를 포함하고,
전원 버스부에 접속된 각 전원은 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하는 출력 기준전압이 설정되고, 독립적으로 자동 가동하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템을 제공한다:
[식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
식 1에서,
VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
전원 버스부에 각각 접속된 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압을, 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하도록 설정하는 단계; 및
전원 버스부의 전압에 따라 각 전원에 설정된 출력 기준전압에 맞춰 독립적으로 가동하는 단계를 포함하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 방법을 제공한다:
[식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
식 1에서,
VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템은 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 포함하여 에너지 저장 시스템의 용량 증대를 위한 설비 비용이 낮고 순시적인 부하 변화에 즉각적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 에너지 저장장치의 충전 상태(SOC)를 최대로 유지하여 배터리의 용량 및/또는 수명을 개선하는 효과가 우수한 이점이 있다.
또한, 배터리 에너지 저장장치(BESS)는 수일 또는 수개월 단위의 대용량 에너지 저장에 있어 한계점이 있으나, 연료로 구분되고, 수소를 기반으로 하는 본 발명의 에너지 저장 방법은 수개월 또는 그 이상의 에너지 저장이 가능하므로 종래의 배터리 에너지 저장장치(BESS) 또는 이차 전지 보다 경제적인 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템의 개별 전원의 개략적인 회로도(a)와 순시적인 부하 변화 시 개별 전원의 시간에 따른 전압 및 전력 변화를 도시한 그래프(b)이다.
도 2는 본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 구성을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템의 운전 시 개별 전원의 제어모드를 도시한 개략도이다.
도 5는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)에 따른 연료 전지 시스템(FC)의 제어과정을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "부하"는 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC), 배터리 에너지 저장장치(BESS) 등으로부터 공급된 전력을 소비하는 개체로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다. 또한, 상기 부하에 공급되는 전력은 가정이나 공장 등에서 통상적으로 사용되는 전압/주파수 조건을 가질 수 있다. 하나의 예로서, 상기 부하에 공급되는 전력은 380/220V의 전압 및 60 Hz의 주파수를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서, "정격전압"은 부하의 정상적인 동작을 유지시키기 위해 공급해 주어야 하는 기준전압을 의미한다.
본 발명은 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법에 관한 것이다.
종래 재생 에너지 발전 장치는 에너지 밀도가 낮은 자연 에너지를 이용하여 발전되는 신재생 에너지가 불규칙적이므로, 전력 수요에 따라 효율적으로 전력을 공급하기 위해서는 재생 에너지 발전 장치와 발전된 전기를 저장하는 에너지 저장장치(energy storage system, ESS)가 혼용하는 형태로 이용되고 있다.
그러나 이러한 발전 시스템은 재생 에너지 발전 장치가 가동되지 않을 때 충분한 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장 시스템(ESS)의 용량이 커야 하므로 이를 위한 설비 비용이 높은 한계가 있다. 또한, 상기 문제를 보완하기 위하여 하이브리드 발전 시스템에 연료 전지 시스템(FC)을 혼용하는 경우 설비 비용은 절감할 수 있으나, 순시적인 부하에 대한 연료 전지의 동적 응답 특성이 느려 과부하나 피크부하에 충분히 대응하기 어려운 한계가 있다.
이에, 본 발명은 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템은 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 포함하여 에너지 저장 시스템의 용량 증대를 위한 설비 비용이 낮고 순시적인 부하 변화에 즉각적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)를 최대로 유지하여 배터리의 용량 및/또는 수명을 개선하는 효과가 우수한 이점이 있다. 나아가, 배터리 에너지 저장장치(BESS)는 수일 또는 수개월 단위의 대용량 에너지 저장에 있어 한계점이 있으나, 연료로 구분되고, 수소를 기반으로 하는 본 발명의 에너지 저장 수개월 또는 그 이상의 에너지 저장 방법에 있으므로 종래의 배터리 에너지 저장장치(BESS) 또는 이차 전지 보다 경제적인 이점이 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 일실시예에서,
전원으로서 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 개별 접속된 전원 버스부; 및 상기 전원 버스부에 접속되고, 전원 버스부로부터 공급된 전력이 1 이상의 부하에 공급되도록 전력을 제어하는 전력변환장치(PCS)를 포함하며,
전원 버스부에 접속된 각 전원은 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하는 출력 기준전압이 설정되고, 전원 버스부의 전압에 따라 독립적으로 자동 가동하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템을 제공한다:
[식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
식 1에서,
VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템은 전력을 공급하는 전원 버스부와 상기 전원 버스부에 접속되어 전원 버스부로부터 공급된 전력을 1 이상의 부하에 공급되도록 변환하는 전력변환장치(PCS)를 포함한다. 이때, 상기 전원 버스부는 재생 에너지 발전 장치(renewable generators, RG), 연료 전지 시스템(fuel cell generators, FC) 및 배터리 에너지 저장장치(battery energy storage system, BESS)을 각각 구비하고, 각 전원은 출력 기준전압이 식 1의 조건을 만족하도록 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 전원들은 식 1을 만족하는 출력 기준전압으로 설정됨으로써 전원 버스부와 부하 사이에서 발생되는 유효전력/무효전력에 따라 출력 전압을 낮추려고 하는 드룹 제어(droop control) 방식에 의해 전원 버스부의 전압에 따라 설정된 출력 기준전압에 맞춰 운전 시퀀스를 가질 수 있으며, 각 전원은 상기 운전 시퀀스에 따라 독립적으로 자동 운영될 수 있다. 여기서, 상기 드룹 제어(droop control)는 각 전원 및 전력변환장치(PCS)간의 연계나 별도의 제어 없이 각 전원을 자동적으로 제어할 수 있으므로 신뢰성이 높은 이점이 있다.
또한, 각 전원별 출력 기준전압은 식 1에 나타낸 바와 같이 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압(VRG)이 가장 높고, 이후 연료 전지 시스템(VFC) 및 배터리 에너지 저장장치(VBESS)의 순으로 출력 기준전압이 높을 수 있다.
본 발명은 각 전원의 출력 기준전압을 상기와 같은 순으로 제어함으로써, 부하 발생으로 인해 전원 버스부의 출력이 요구될 경우, 전원 버스부의 전압에 따라 출력 기준전압이 높은 전원 순으로 자동 병입되어 가동되는 구성을 갖는다. 예컨대, 본 발명의 신재생 에너지 하이브리드 시스템은 부하 발생으로 인한 전원 버스부의 출력이 요구될 경우 부하 대응속도가 빠른 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 먼저 가동되고, 가동된 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)가 설정값 미만으로 낮아지기 이전에 도 1에 나타낸 바와 같이 출력 기준전압이 가장 높은 재생 에너지 발전 장치(RG)가 병입되어 가동될 수 있다. 그 후 재생 에너지 발전 장치(RG)의 가동으로 인해 전원 버스부의 전압이 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압(VFC)까지 낮아지면 연료 전지 시스템(FC)이 추가적으로 병입되어 운전될 수 있다. 이와 더불어, 재생 에너지 발전 장치(RG)의 경우와 마찬가지로 연료 전지 시스템(FC)의 운전으로 인해 전원 버스부의 전압이 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압(VBESS)까지 낮아지면 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 추가적으로 병입되어 가동될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 부하 발생에 따라 대응 속도가 빠른 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 대응한 후 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)가 설정된 수준을 벗어나기 이전에 설정된 각 전원의 출력 기준전압이 높은 순으로 가동 시퀀스를 가짐으로써 배터리 에너지 저장장치(BESS) 사용의 최소화를 통해 충전 상태(SOC)를 최대로 유지할 수 있으므로 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 용량 및 수명 문제를 개선할 수 있다.
한편, 각 전원은 100V 내지 1,000V의 출력 기준전압, 보다 구체적으로는 100V 내지 9000V, 100V 내지 800V, 100V 내지 700V, 100V 내지 600V, 100V 내지 500V, 100V 내지 400V¸100V 내지 300V, 200V 내지 1,000V, 400V 내지 1,000V, 600V 내지 1,000V, 800V 내지 1,000V, 200V 내지 700V, 400V 내지 600V¸500V 내지 800V 또는 300V 내지 500V의 출력 기준전압으로 설정될 수 있으며, 상기 범위는 신재생 에너지 하이브리드 발전기의 설계 여건에 따라 적절히 조절될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템을 도시한 이미지이다. 이하에서, 상기 도 2를 참조하여 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템의 각 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 전원 버스부는 독립적으로 운영되는 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC), 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 포함하는 구성을 갖는다. 본 발명은 전원 버스부에 개별 전원으로서 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 구비하여 발전 설비를 설치하는 비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 밤/낮의 변화와 같이 시간에 따른 환경조건 변화로 재생 에너지 발전 장치(RG)가 가동되지 않는 경우에도 전력을 일정하게 공급할 수 있다.
여기서, 상기 전원 버스부는 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니나, 에너지 효율 측면에서 직류 버스(direct current bus, DC-BUS)형일 수 있다. 직류 버스(DC-BUS)는 교류 버스(alternating current bus, AC-BUS)와 달리 시스템의 안정도, 주파수 동기화 및 무효전력에 대한 문제가 없을 뿐만 아니라, 태양광, 풍력, 연료 전지 같은 직류 발전 시스템에 2차 전력 변환 없이 적용할 수 있으므로` 에너지 측면에서 효율적이다. 아울러, 상기 전원 버스부는 각 전원의 출력 기준전압 차이, 즉 전원간 출력 시 전위차에 따라 자동적으로 가동하는 구성을 가지므로 각 전원 간의 정보를 송수신하지 않는 자율 제어 방식을 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 재생 에너지 발전 장치(RG)는 비통제 전원(non-controlled power supply)으로서 별도의 제어부를 포함하지 않고, 설정된 출력 기준전압을 기준으로 전원 버스부의 전압에 따라 독립적으로 가동될 수 있다.
이러한 재생 에너지 발전 장치(RG)로는 화석 연료 또는 원자력을 이용한 발전 시스템이 아니라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 재생 에너지 발전 장치(RG)로는 태양광 발전기, 태양열 발전기, 풍력 발전기, 수력 발전기, 계단의 압전 에너지 블록 시스템, 전동기의 회생제동 에너지 시스템, 지열 발전기 및 조력 발전기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 재생 에너지 발전 장치(RG)는 태양광 발전기와 풍력 발전기를 함께 포함할 수 있고, 경우에 따라서는 2 이상의 태양광 발전기를 포함할 수 있다. 아울러, 재생 에너지 발전 장치(RG)는 그 종류에 따라 가동 시간이 제어될 수 있으며, 장치가 설치된 주변 환경 조건, 예컨대 날씨, 일조량, 온도, 풍량, 설치되는 지점의 위치 조건(경도/위도나 고도 등) 등은 물론 밤/낮 등의 시간 변화에 따라 발전량이 영향 받을 수 있다.
다음으로, 연료 전지 시스템(FC)으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 태양광 전지(photovoltaic cell, PV)와 같은 재생 에너지 발전 장치(RG) 등을 포함하는 전원 공급원으로부터 공급받은 전력으로 전해조에 있는 초순수를 전기 분해하여 수소(H2)를 발생시키는 수전해부;
수전해부와 연결되어 발생된 수소(H2)를 저장하는 수소(H2) 저장부;
수소 저장부(H2)와 연결되어 저장된 수소(H2)를 공급받고, 공급된 수소(H2)로부터 전력과 초순수를 생성하는 스택을 포함하는 연료 전지부; 및
연료 전지부와 연결되어 생성된 초순수를 수전해부의 전해조에 공급하는 수 공급부를 포함하는 연료 전지 모듈을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 연료 전지 모듈은 전원 버스부에 접속된 재생 에너지 발전 장치(RG) 외에 별도로 설비된 재생 에너지 발전 장치(RG)로부터 공급받은 전력으로 전해조의 초순수를 전기 분해하여 수소(H2)를 생성할 수 있고, 이렇게 생성된 수소(H2)는 수소(H2) 저장부에 저장하였다가 부하에 전력을 공급하여야 할 경우, 연료 전지부에 공급되어 연료 전지부의 스택에서 전력과 초순수로 전환될 수 있다.
이때, 전해조에서 전기 분해되는 물은 전기 분해 시 순수하게 수소(H2)와 산소(O2)만을 생성하기 위한 정제수(Deionized water, DI water) 등과 같은 초순수일 수 있으며, 상기 초순수는 전도도가 10 us/cm 이하, 구체적으로는 1~10 us/cm일 수 있다. 또한, 수소(H2) 저장부에서 공급된 수소(H2)를 이용하여 연료 전지부의 전지 스택에서 생성된 반응수는 순수한 수소(H2)와 공기 중의 산소(O2)가 반응하여 생성되므로 전도도 10 us/cm 이하의 초순수일 수 있다.
이와 더불어, 상기 연료 전지 모듈은 연료 전지부와 연결되어 연료 전지부의 스택에서 생성된 초순수를 수전해부의 전해조에 공급하는 수 공급부를 포함할 수 있다. 본 발명은 수 공급부를 포함함으로써 연료 전지부에서 생성된 반응수를 수 전해부에서 사용되는 초순수로 재활용할 수 있으므로 초순수 제조를 위한 번거로운 공정을 생략할 수 있어 공정성이 우수하고, 생산성이 높은 이점이 있다.
한편, 일반적으로 전해조는 수소(H2) 생성 시, 고온의 초순수를 사용하는 경우 전해조의 수소(H2) 생산 효율을 극대화할 수 있다. 이에, 본 발명은 초순수가 담긴 수 전해부의 전해조 온도를 높이기 위하여 연료전지 모듈의 전력 생성 시 스택에서 발생되는 폐열을 집열(축열)하여 수전해부의 전해조에 전달하는 구성을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연료 전지 모듈은 도 3에 나타낸 바와 같이, 연료 전지부에서 발생하는 폐열을 집열시키는 집열부; 및 집열부의 열원을 열 교환에 의해 수전해부의 전해조로 전달하는 열 교환부를 더 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 모듈은 집열부와 열 교환부를 구비함으로써 연료 전지부에서 발생되는 폐열을 전해조에 효과적으로 전달하여 전해조의 초순수를 별도의 에너지(또는 전력)를 소비하지 않고도 효율적으로 가열할 수 있고, 전력 생산 시 전해조의 가열을 위한 준비 시간이 요구되지 않아 전력이 생산되는 속도가 향상되므로 순시적으로 발생되는 부하에 대한 빠른 대응이 가능한 이점이 있다.
이때, 전해조의 온도는 50℃ 내지 90℃일 수 있고, 구체적으로는 50℃ 내지 80℃, 60℃ 내지 90℃, 60℃ 내지 80℃, 55℃ 내지 75℃, 50℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 90℃ 또는 65℃ 내지 75℃일 수 있다.
나아가, 상기 연료 전지 시스템(FC)은 제어부(energy management system, EMS)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 여기서, 상기 제어부(EMS)는 도 4에 나타낸 바와 같이 전원 버스부에 연계되어 부하(laod) 발생 시 부하에서 요구하는 전력랑(PL)을 수신함과 동시에 재생 에너지 발전 장치(RG)의 각 전력량(PRG, PW 및/또는 PPV), 연료 전지 시스템(FC)의 전력량(PFC)과 저장된 수소(H2)의 부피량(VH2), 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 전력량(PESS)과 충전 상태(SOC)를 계측 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 상기 제어부(EMS)는 비례적분 제어기(PI controller), 비례 적분미분 제어기(PID controller) 등의 포함하여 설정된 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC) 기준값을 추종하도록 제2 전원인 연료 전지 시스템의 가동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(EMS)는 도 5와 같이 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC) 기준값(85% 이상)이 설정되면 배터리 에너지 저장장치(BESS)로부터 수신된 시스템의 충전 상태(SOC) 및/또는 배터리 용량(battery capacity)이 설정된 충전 상태(SOC) 기준값 보다 낮은 경우(<85%), 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 상기 충전 상태(SOC) 기준값을 추종할 수 있도록 비례적분제어기(PI controller)를 통해 연료 전지 시스템(FC)을 가동(ON)시킬 수 있으며, 이때 연료 전지 시스템(FC)의 가동량은 배터리 에너지 저장장치(BESS)로부터 수신된 시스템의 충전 상태(SOC) X 출력이 될 수 있다. 나아가, 상기 제어부(EMS)는 제3 전원으로부터 수신된 정보(예컨대, 전력량, 전압, 전류, 셀 온도 등)로부터 과충전, 과방전, 과전류, 셀 밸런싱 여부, 충전상태(SOC), 노화 상태(SOH)를 판단하고 제2 전원의 동작을 제어하기 위한 마이크로 컴퓨터, 마이크로 컴퓨터의 제어 신호에 따라 각 기능을 수행하는 보호회로 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 배터리 에너지 저장장치(battery energy storage system, BESS)는 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템 등을 포함하는 재생 에너지 발전 장치(RG)로부터 공급된 전력을 저장하고, 전원 버스부의 전압이 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압에 도달하는 경우 저장된 전력을 부하에 공급하는 전원으로서의 기능을 수행한다.
이러한 배터리 에너지 저장장치(BESS)로는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상세하게는 재생 에너지 저장장치(RG)로부터 공급된 전력을 저장하기 위한 고용량의 니켈-카드뮴 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 금속 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지, 니켈-수소 이차전지 등일 수 있다.
또한, 상기 배터리 에너지 저장장치(BESS)는 부하에 전력을 공급할 경우 별도의 전력 생산 동작 없이 저장된 전력을 제공하므로 전원 버스부에 접속된 전원 중 과부하나 피크부하 등의 갑작스러운 부하 변화에 가장 대응속도가 빠른 특징을 갖는다. 그러나, 부하 발생 시 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 이용하여 부하 변화에 대응하는 경우 대응속도는 빠르나 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 잦은 방전으로 인해 시스템의 용량 및 수명이 빠르게 단축되는 문제가 있다. 이에, 본 발명은 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 설치 및/또는 교체에 따라 발생되는 비용을 고려하여 배터리의 충전 상태(State, of charge, SOC)가 최상/최대가 되도록, 순시적인 부하 발생 시 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 가장 먼저 가동되더라도 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)를 일정 수준, 예컨대, 80% 이상, 구체적으로는 83% 이상, 85% 이상, 86% 이상, 87% 이상, 88% 이상, 90% 이상, 92% 이상, 94% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 80% 태지 100%, 90% 내지 100%, 95% 내지 100%, 80% 내지 98%, 90% 내지 98%, 95% 내지 98%, 80% 내지 95%, 90% 내지 95%, 또는 94 내지 97%로 유지할 수 있도록 기준값이 설정되며, 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)가 설정된 기준값을 벗어나기 이전에 출력 기준전압이 낮은 재생 에너지 저장장치(RG) 및 연료저장 시스템(FC)의 가동이 순차적으로 운영하는 구성을 갖는다.
하나의 예로서, 상기 배터리 에너지 저장장치(BESS)는 순시적인 부하 변화에 따라 전력을 공급하는 경우 우선적으로 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 전력이 공급되되, 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태가 80% 미만으로 떨어지기 이전에 재생 에너지 발전 장치(RG) 및 연료 전지 시스템(FC)에서 전력이 순차적으로 공급되도록 운영될 수 있다. 본 발명은 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)를 상기와 같은 수준으로 유지함으로써 베터리의 용량 및 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 배터리 에너지 저장장치(BESS)는 배터리 시스템 관리를 위한 배터리 제어 장치(battery management system, BMS)를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 제어 장치(BMS)는 1차적으로 전원 버스부의 전압, 즉 기준전압을 일정하게 제어 및 유지하고, 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC)를 설정된 수준으로 유지하는 한편 본 발명에 따른 신재생 하이브리드 발전 장치의 가동 시 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 전력 충전 등을 통하여 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 상태(SOC), 즉 충전 전력량 및 방전 전력량이나 배터리 용량을 제어부(EMS)로 상시 송신하는 역할을 수행할 수 있다.
마지막으로, 전력변환장치(power conversion system, PCS)는 전원 버스부와 부하 사이에 위치하여 전원 버스부로부터 공급된 전력을 1 이상의 부하에 공급되도록 전력을 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 전력변환장치(PCS)는 전원 버스부와 연계되어 전원 버스부로부터 공급된 전력을 직류(DC)에서 교류(AC)로 변환하여 1 이상의 부하에 공급할 수 있다.
또한, 상기 전력변환장치(PCS)는 출력 기준전압이 하기 식 2를 만족하도록 설정될 수 있다:
[식 2] VRG ≥ VPCS > VFC
식 2에서,
VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
VFC는 연료 전지 시스템(FC) 의 출력 기준전압이고,
VPCS는 전력변환장치(PCS)의 출력 기준전압이다.
본 발명은 전력변환장치(PCS)의 출력 기준전압을 식 2의 조건을 만족할 수 있도록 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압보다 크고, 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압보다 작거나 동등하게 제어함으로써 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 충전 효율을 높여 베터리의 충전 상태(SOC)를 용이하게 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템은 전원 버스부에 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(battery energy storage system, BESS) 이외에 개별 전원으로서 수퍼 캐패시터(super capacitor, SC)를 더 포함할 수 있다. 수퍼 캐패시터(SC)는 수초 내지 수분의 순시적인 부하 변화에 대하여 빠른 동작 대응 가능하다. 따라서, 수퍼 캐패시터(SC)를 전원 버스부의 개별 전원으로 포함하되 수퍼 캐패시터(SC)의 출력 기준전압을 연료 전지 시스템(FC)과 동등하거나 높게 설정하는 경우, 배터리 에너지 저장장치(BESS) 보다 먼저 부하 대응하므로 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 배터리 방전량(depth of discharge, DOD)을 저감시켜 배터리 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 신재생 하이브리드 발전 시스템의 안정성 확보가 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
전원 버스부에 각각 접속된 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압을, 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하도록 설정하는 단계; 및
전원 버스부의 전압에 따라 각 전원에 설정된 출력 기준전압에 맞춰 독립적으로 가동하는 단계를 포함하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 방법을 제공한다:
[식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
식 1에서,
VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
본 발명에 따른 신재생 하이브리드 발전 방법은 앞서 상술된 본 발명의 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템을 가동하는 방법에 관한 것으로, 전원 버스부에 각각 접속된 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압을 식 1을 만족하는 특정 범위로 설정하고, 설정된 출력 기준전압에 맞춰 전원 버스부의 전압에 따라 독립적으로 가동시킴으로써 종래 신재생 하이브리드 발전 시스템에서 에너지 저장 시스템의 용량 증대를 위해 요구되는 설비 비용을 절감할 수 있고, 순시적인 부하 변화에 즉각적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 에너지 저장장치의 충전 상태(SOC)를 최대로 유지하여 배터리의 용량 및/또는 수명을 개선하는 효과가 우수한 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 전원으로서 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)가 개별 접속된 전원 버스부; 및 상기 전원 버스부에 접속되고, 전원 버스부로부터 공급된 전력이 1 이상의 부하에 공급되도록 전력을 제어하는 전력변환장치(PCS)를 포함하며,
    전원 버스부에 접속된 각 전원은 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하는 출력 기준전압이 설정되고, 전원 버스부의 전압에 따라 독립적으로 자동 가동하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템:
    [식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
    식 1에서,
    VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
    VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
    VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
  2. 제1항에 있어서,
    배터리 에너지 저장장치(BESS)는 최상의 충전 상태(SOC)를 유지하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    각 전원은 전원 버스부의 전압에 따라 설정된 출력 기준전압에 맞춰 운전 시퀀스를 갖는 드룹(droop) 제어 방식으로 제어되는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    전원 버스부는 직류 버스형(DC-Bus type)인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    재생 에너지 발전 장치(RG)는 태양광 발전기, 태양열 발전기, 풍력 발전기, 수력 발전기, 계단의 압전 에너지 블록 시스템, 전동기의 회생제동 에너지 시스템, 지열 발전기 및 조력 발전기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 발전 시스템을 포함하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    연료 전지 시스템(FC)은,
    전원 공급원으로부터 공급받은 전력으로 전해조에 있는 초순수를 전기 분해하여 수소(H2)를 발생시키는 수전해부;
    수전해부와 연결되어 발생된 수소(H2)를 저장하는 수소(H2) 저장부;
    수소 저장부(H2)와 연결되어 저장된 수소(H2)를 공급받고, 공급된 수소(H2)로부터 전력과 초순수를 생성하는 스택을 포함하는 연료 전지부; 및
    연료 전지부와 연결되어 생성된 초순수를 수전해부의 전해조에 공급하는 수 공급부를 포함하는 연료 전지 모듈을 구비하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    연료 전지 모듈은,
    연료 전지부에서 발생하는 폐열을 집열시키는 집열부; 및
    집열부의 열원을 열 교환에 의해 수전해부의 전해조로 전달하는 열 교환부를 더 포함하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    전해조의 온도는 50℃ 내지 90℃로 유지되는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    전력변환장치(PCS)의 출력전압은 하기 식 2를 만족하도록 설정되는 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템:
    [식 2] VRG ≥ VPCS > VFC
    식 2에서,
    VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
    VFC는 연료 전지 시스템(FC) 의 출력 기준전압이고,
    VPCS는 전력변환장치(PCS)의 출력 기준전압이다.
  10. 전원 버스부에 각각 접속된 재생 에너지 발전 장치(RG), 연료 전지 시스템(FC) 및 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압을, 하기 식 1을 만족(단, VRG=VFC, VFC=VBESS 및 VBESS=0인 경우는 제외)하도록 설정하는 단계; 및
    전원 버스부의 전압에 따라 각 전원에 설정된 출력 기준전압에 맞춰 독립적으로 가동하는 단계를 포함하는 신재생 에너지 하이브리드 발전 방법:
    [식 1] VRG ≥ VFC ≥ VBESS
    식 1에서,
    VRG는 재생 에너지 발전 장치(RG)의 출력 기준전압이고,
    VFC는 연료 전지 시스템(FC)의 출력 기준전압이며,
    VBESS는 배터리 에너지 저장장치(BESS)의 출력 기준전압이다.
KR1020180097756A 2017-09-20 2018-08-22 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법 KR102223896B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170121345 2017-09-20
KR1020170121345 2017-09-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032999A true KR20190032999A (ko) 2019-03-28
KR102223896B1 KR102223896B1 (ko) 2021-03-08

Family

ID=65908109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180097756A KR102223896B1 (ko) 2017-09-20 2018-08-22 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102223896B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021075816A1 (ko) * 2019-10-15 2021-04-22 박용학 높은 환원 전위를 갖는 전자 흡수체를 이용한 미생물 연료전지 및 이를 이용한 전기 에너지 생산방법
CN113846340A (zh) * 2021-09-22 2021-12-28 宝武清洁能源有限公司 一种氢能管理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003257443A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Ebara Corp 自然エネルギー発電装置と燃料電池を有する自己完結型発電システム
KR20090047962A (ko) 2007-11-09 2009-05-13 한국에너지기술연구원 연료전지 하이브리드 발전시스템의 전력제어시스템 및전력제어방법
KR101098521B1 (ko) * 2010-08-27 2011-12-26 현대산업개발 주식회사 하이브리드 전력공급 시스템
KR20120071288A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 지에스퓨얼셀 주식회사 연료전지 장치
KR20170026695A (ko) 2015-08-26 2017-03-09 데스틴파워 주식회사 하이브리드 에너지저장 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003257443A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Ebara Corp 自然エネルギー発電装置と燃料電池を有する自己完結型発電システム
KR20090047962A (ko) 2007-11-09 2009-05-13 한국에너지기술연구원 연료전지 하이브리드 발전시스템의 전력제어시스템 및전력제어방법
KR101098521B1 (ko) * 2010-08-27 2011-12-26 현대산업개발 주식회사 하이브리드 전력공급 시스템
KR20120071288A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 지에스퓨얼셀 주식회사 연료전지 장치
KR20170026695A (ko) 2015-08-26 2017-03-09 데스틴파워 주식회사 하이브리드 에너지저장 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021075816A1 (ko) * 2019-10-15 2021-04-22 박용학 높은 환원 전위를 갖는 전자 흡수체를 이용한 미생물 연료전지 및 이를 이용한 전기 에너지 생산방법
KR20210044494A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 박용학 높은 환원 전위를 갖는 전자 흡수체를 이용한 미생물 연료전지 및 이를 이용한 전기 에너지 생산방법
CN113846340A (zh) * 2021-09-22 2021-12-28 宝武清洁能源有限公司 一种氢能管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR102223896B1 (ko) 2021-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102306918B1 (ko) 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법
CN109462253B (zh) 一种离网型交直流混合微电网系统及其控制方法
Fakham et al. Power control design of a battery charger in a hybrid active PV generator for load-following applications
US6949843B2 (en) Grid-connected power systems having back-up power sources and methods of providing back-up power in grid-connected power systems
Bhatti et al. Electric vehicle charging using photovoltaic based microgrid for remote islands
WO2011162025A1 (ja) 直流配電システム
CN112803472A (zh) 一种直流耦合制氢系统及其控制方法
EP2566004B1 (en) Photovoltaic powered system with adaptive power control and method of operating the same
CN113612260A (zh) 一种电-氢孤岛直流微电网运行控制方法
KR20090059389A (ko) 신재생 에너지 발생 시스템
CN111181185A (zh) 一种应用燃料电池的直流微网系统及控制方法
CN114552659A (zh) 含电氢储能的多能量综合管理型能量路由器及控制方法
CN209766559U (zh) 一种利用太阳能的氢燃料电池的分布式发电实验系统
CN114243782B (zh) 一种基于波浪能发电的混合储能能源路由管理系统
KR102223896B1 (ko) 신재생 에너지 하이브리드 발전 시스템 및 이를 위한 발전 방법
US8525369B2 (en) Method and device for optimizing the use of solar electrical power
CN113949054A (zh) 电网自治系统及方法
CN113937750A (zh) 一种风光储互补的分布式能源发电系统及其控制方法
JP2019075874A (ja) 充電システム
KR20140013553A (ko) 하이브리드 발전 시스템
CN102983617A (zh) 具有适应性电能控制的太阳光伏发电系统及其操作方法
CN114221386A (zh) 500kVA光、风、柴、氢、电、储能多功能互补供电装置及其供电方法
CN113629731A (zh) 一种风光结合的稳定电解水制氢系统
CN105978129A (zh) 一种分布式风光储充一体化充电方法
Sulistiyowati et al. Fuel Cell Penetration Characteristics on Standalone Photovoltaic with Hybrid Energy Storage System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right