KR20190044301A - Fr에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는, 가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수에 가까워지도록 FR에너지저장장치의 충방전을 제어하는 FR제어기로 시운전 시나리오 정보를 전달하고 시운전 시나리오 정보에 따른 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge) 정보 또는 출력 정보를 전달받는 시운전 모듈을 포함하고, FR제어기는 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 충전상태가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다.

Description

FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling pre-operation of frequency regulation energy storage system}
본 발명은 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력계통의 주파수는 다양한 변수에 따라 소정의 주파수(예: 60Hz)를 벗어날 수 있다. 이상적으로, 이러한 전력계통의 주파수는 발전소의 주파수조정운전에 따라 제어될 수 있으나, 발전소는 발전에 사용되는 자원(예: 연료, 물, 빛, 바람 등)의 특성상 신속/정확한 주파수조정을 하기 어려울 수 있다.
에너지저장장치는 주로 전력의 공급과 수요의 불일치를 보상하기 위해 전력계통에 연계될 수 있는데, 특히 FR(frequency regulation)에너지저장장치는 전력계통의 주파수를 제어하도록 충방전할 수 있다.
공개특허공보 제10-2016-0107770호
이러한 FR에너지저장장치는 실제 전력계통에 연계되어 운전되기 전에 시운전됨으로써 동작 신뢰도를 확보할 수 있다.
본 발명은 이러한 FR에너지저장장치의 시운전을 제어할 수 있는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는, 가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상기 가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수에 가까워지도록 FR에너지저장장치의 충방전을 제어하는 FR제어기로 시운전 시나리오 정보를 전달하고 상기 시운전 시나리오 정보에 따른 상기 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge) 정보 또는 출력 정보를 전달받는 시운전 모듈을 포함하고, 상기 FR제어기는 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 상기 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 상기 충전상태가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 상기 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 주파수 응동 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 주파수 응동성능 정보를 생성하고, 상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 주파수 응동 시험에 대응될 경우에 상기 제1 환경에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충전상태 회복 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 회복성능 정보를 생성하고, 상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 충전상태 회복 시험에 대응될 경우에 상기 제2 환경에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충전상태 가중 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 정보 및 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 가중성능 정보를 생성하고, 상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 충전상태 가중 시험에 대응될 경우에 상기 제1 및 제3 환경에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충방전 출력 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충방전 성능 정보를 생성하고, 상기 FR제어기는 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에 상기 FR에너지저장장치의 출력이 단계적으로 변경되도록 상기 FR에너지저장장치의 출력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은, 가상 전력계통을 모사(simulate)하는 그리드 모델; 상기 그리드 모델에 따른 주파수를 발생시키는 주파수 발생장치; 및 상기 주파수 발생장치에 따라 발생된 주파수를 측정하여 상기 가상 전력계통 주파수의 정보를 생성하는 전력품질 측정장치; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 참여율 배분 시험에 대응될 경우에 상기 가상 전력계통에 이상상태를 적용시키고, 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 참여율 배분성능 정보를 생성하고, 상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 참여율 배분 시험에 대응될 경우에 상기 제1 환경에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 방법은, 시운전 모듈이, 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고 상기 시운전 시나리오 정보를 FR제어기로 전달하는 단계; 가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상기 가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수에 가까워지도록 FR에너지저장장치의 충방전을 제어하는 상기 FR제어기가, 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 상기 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 상기 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge)가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 상기 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작하는 단계; 및 상기 시운전 모듈이, 상기 FR제어기로부터 상기 시운전 시나리오 정보에 따른 FR에너지저장장치의 충전상태 정보 또는 출력 정보를 전달받는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는, FR에너지저장장치의 실제 전력계통 연계를 위한 신뢰도를 확보할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예는, FR에너지저장장치의 시운전을 자동화시킬 수 있고, FR에너지저장장치의 시운전 신뢰도를 향상시킬 수 있고, FR에너지저장장치의 시운전 인력/시간/비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법을 예시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 충방전 출력 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 정상/과도상태 모의 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 충전상태 가중 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 충전상태 회복 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 주파수 응동 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 장치 및 방법의 참여율 배분 시험의 절차를 예시한 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 및 방법을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치의 시운전 모듈(100)은, 그리드 모델(110), 주파수 발생장치(120), 전력품질 측정장치(125), HMI(130) 및 데이터 저장장치(135) 중 적어도 일부를 포함할 수 있으며, FR제어기 관리장치(140) 또는 FR제어기(141, 142, 143)로 정보를 다종통신연계시스템을 통해 전달하거나 전달받을 수 있다.
그리드 모델(110)은 가상 전력계통을 모사(simulate)할 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 모델(110)은 발전기 탈락이나 전력변환장치(power conversion system)의 비상정지와 같은 이상상태에 대응되는 파라미터 값들을 가상 전력계통에 반영할 수 있다.
주파수 발생장치(120)는 그리드 모델(110)에 따른 주파수를 실제로 발생시킬 수 있다.
전력품질 측정장치(125)는 주파수 발생장치(120)에 따라 발생된 주파수를 측정하여 가상 전력계통 주파수의 정보를 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 가상 전력계통 주파수는 실제 전력계통의 주파수에 가까워질 수 있다.
HMI(130)는 시운전 모듈(100)의 사용자의 입력이나 정보확인을 위한 디스플레이를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 HMI(130)는 사용자로부터 시험항목 선택의 입력을 수신할 수 있으며, FR에너지저장장치의 시운전 결과의 정보를 출력할 수 있다.
데이터 저장장치(135)는 FR에너지저장장치의 시운전을 위한 복수의 시운전 시나리오 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터 저장장치(135)는 사용자로부터의 시험항목 선택 입력에 대응되는 시운전 시나리오 정보를 HMI(130)로 전달하거나, 사용자로부터의 시험항목 선택 입력에 기초하여 복수의 시운전 시나리오 정보를 조합하고 조합된 시운전 시나리오 정보를 HMI(130)로 전달할 수 있다.
FR제어기 관리장치(140)는 FR제어기(141, 142, 143)를 통합적으로 관리할 수 있다. 예를 들어, 상기 FR제어기 관리장치(140)는 FR제어기(141, 142, 143)가 공통적으로 사용하는 제어정보(예: FR참여율 등)를 일괄적으로 수신하거나 저장하고 FR제어기(141, 142, 143)로 분배할 수 있다.
FR제어기(141, 142, 143)는 가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상기 가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수(예: 60Hz)에 가까워지도록 대응되는 FR에너지저장장치의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 FR제어기(141, 142, 143)는 대응되는 전력변환장치(power conversion system)와 FR에너지저장장치가 서로 연계하여 전력계통의 주파수를 제어하도록 PCS-BAT 모델 기반으로 FR에너지저장장치의 충방전을 제어할 수 있다.
시운전 모듈(100)은 FR제어기 관리장치(140) 또는 대응되는 FR제어기(141, 142, 143)로 시운전 시나리오 정보를 전달하고, 상기 시운전 시나리오 정보에 따른 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge) 정보 또는 출력 정보를 전달받을 수 있다.
여기서, 시운전 시나리오 정보는 대응되는 FR에너지저장장치가 실제 전력계통에 연계될 때의 다양한 상황(예: 전력계통 주파수 이탈, 전력계통 이상상태, 에너지저장장치 충전상태 비정상/불균형 등)이 반영된 다양한 제어 파라미터 값들을 포함할 수 있다. 상기 다양한 상황은 시운전 기간 중 소정의 기간 또는 무작위 기간에 배치될 수 있다.
구체적으로, 대응되는 FR제어기(141, 142, 143)는 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 상기 충전상태가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 상기 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다.
이에 따라, 상기 시운전 모듈(100)은 상기 다양한 상황이 반영된 FR에너지저장장치의 충전상태 정보 또는 출력 정보의 안정도 또는 시간에 따른 변화시간을 분석하고 분석결과에 기초하여 성능 정보를 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면, FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 FR에너지저장장치의 시운전 시험을 위해 통신 케이블 연결 등을 사전 준비작업(S110)을 수행할 수 있다.
이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 운전제어화면(Human Machine Interface, HMI, S120)을 통하여 매뉴얼 모드로 전환(S121)하고 현장에 설치된 FR제어기, FR제어기 관리장치 또는 전력변환장치를 제어(S122)할 수 있다.
이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 시험대상과 시험항목을 선택(S123)할 수 있다. 시험대상은 FR에너지저장장치의 전체 설비 중 적어도 하나로 설정될 수 있다. 시험항목은 기 저장된 시험항목 중 적어도 하나로 설정될 수 있다.
또한, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 시험대상 설비 및 전력계통에 대한 보호와 FR에너지저장장치의 운영 알고리즘에 대한 동작확인을 위해 실제 전력변환장치 또는 FR에너지저장장치의 충전 및 방전이 발생하지 않는 비연계시험과, 실제 전력변환장치 또는 FR에너지저장장치의 충전 및 방전 성능 등의 종합적 동작확인을 위한 연계시험을 각각 설정(S124)할 수 있다.
이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 시험을 수행하기 위한 적절한 입력 파라미터 값을 설정(S130)할 수 있다. 이때 설정되는 값은 입력주파수(S131), 알고리즘 상수값(S132), 충전상태(S133), 상위 제어기로부터 배분 받는 참여율(S134) 값 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 파라미터 신호와 제어명령 신호를 운전제어화면(HMI)에서 시험대상의 FR에너지저장장치에 대응되는 FR제어기로 전송(S140)할 수 있다. 상기 FR제어기는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치로부터 시험 시작 신호와 설정 값 등을 전달 받으면, 실제값을 수신받던 설정을 가상값을 수신받는 설정으로 전환(S141)하여 연산을 수행하여 N번 시험을 시작(S142)하고 일정시간 도달하거나 종료 조건 수행 시에 N번 시험을 종료(S143)할 수 있다. 상기 FR제어기의 시험과정에서의 데이터는 자체 저장장치 또는 도 1에 도시된 데이터 저장장치에 고속으로 저장될 수 있다.
또한, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 시험 진행 중 일정 시간 간격 또는 특정 시점(예: 시작 시간, 종료 시점, 시험 중 특정 값이 변경 시점, 시험 중 입력 값이 변경 시점, 기타 사용자가 지정한 시점) 등에서 설비에 대한 샘플 데이터를 저장할 수 있다.
이후, 운전제어화면(HMI)은 정상 동작 유무를 판단(S150)할 수 있다. 예를 들어, 상기 운전제어화면(HMI)은 플래그 신호에 의한 1차 정상 동작 유무를 판단(S151)하고 데이터 비교에 의한 2차 정상 동작 유무를 판단(S152)할 수 있다.
이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 운전제어화면(HMI)이 오동작을 판단하였는지 확인(S161)하고, 오동작으로 판단되지 않은 경우에 시험 시작시간부터 종료시간까지 데이터의 트렌드 정보가 excel형식으로 포함된 분석보고서를 출력(S162)하고, 오동작으로 판단된 경우에 오동작 원인을 체크하여 분석보고서 출력제작시에 상기 오동작 원인을 제공(S163)하고, 시험을 계속 진행할 것인지 여부를 선택(S164)하고, 시험 진행여부(S165)에 따라 전체 시험을 종료(S166)하거나 N+1번 시험을 진행(S167)할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치의 시험항목은 후술할 충방전 출력 시험, 정상/과도상태 모의 시험, 충전상태 가중 시험, 충전상태 회복 시험, 주파수 응동 시험, 참여율 배분 시험을 포함할 수 있다.
설계에 따라, 상기 시험항목은 운전 중 전력변환장치의 불시정지에 따른 FR제어기의 응동을 시험하는 전력변환장치 불시정지 시험, 충전상태 가변 및 전력변환장치 및 FR제어기 중 적어도 하나의 불시정지에 따른 FR제어기 관리장치의 응동을 확인하는 FR제어기 관리장치 시험, 과도상태 응동 속도 측정 시험, 목표출력 대비 변압기 1차, 2차측의 유효출력 편차를 측정하는 유효출력편차 시험 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
충방전 출력 시험
도 3을 참조하면, FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 충방전 출력 시험을 진행함으로써, 충방전 출력의 단계적 변경(예: 100kW단위로 변경)을 위한 충방전 명령신호에 따른 전력변환장치와 FR에너지저장장치의 응답/추종을 검증할 수 있다. 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 충방전 출력 시험 결과에 따라 충방전 성능 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력변환장치와 FR에너지저장장치의 모드는 자동제어모드에서 수동제어모드로 변환(S210)될 수 있다. 이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 시험시료인 FR제어기를 선택(S220)하고, FR제어기의 출력을 0kW로 초기화(S230)할 수 있다. 이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 FR제어기의 현재출력이 최대충전출력인지 확인(S240)하고, FR제어기의 현재출력이 최대충전출력이 아닌 경우에 FR제어기의 출력을 100kW 증가(S245)시키고, FR제어기의 현재출력이 최대충전출력일 경우에 출력을 0kW로 초기화(S250)할 수 있다. 이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 FR제어기의 현재출력이 최대방전출력인지 확인(S260)하고, FR제어기의 현재출력이 최대방전출력이 아닌 경우에 FR제어기의 출력을 100kW 감소(S265)시키고, FR제어기의 현재출력이 최대방전출력일 경우에 출력을 0kW로 초기화(S270)할 수 있다. 이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 대응되는 전력변환장치(PCS)를 정지(S280)시키고 시험결과를 수집(S290)할 수 있다.
정상/과도상태 모의 시험
도 4를 참조하면, FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 전력계통이 정상/안정적인 상태를 모의한 주파수를 통해 속도조정률(Droop)에 부합하는 주파수추종 출력 응답이 정상적으로 수행되는지 검증할 수 있다.
과도상태 모의 시험을 진행하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 전력계통에 발전기 탈락 등과 같은 사고가 발생한 경우를 모의한 주파수를 통해, 계통정수 k에 의한 과도상태 제어모드의 출력 응답과, 이후 입력 주파수가 출구제어 조건을 만족할 때, 출구 제어모드의 출력 응답이 정상적으로 수행되는지 검증할 수 있다.
예를 들어, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 선택(S310)된 FR제어기에 대하여 FR에너지저장장치의 알고리즘에 적용되는 입력값들을 설정하고, 각 시험에 따라서 정상상태/과도상태 모의 시험주파수를 입력(S320)하고, FR에너지저장장치의 충전상태(SOC)를 65%로 인식되도록 가상의 값을 입력(S330)할 수 있으며, FR제어기의 참여율을 설정(S340)한 이후에 시험을 시작(S350)하고, 시험주파수에서 5회 이상 동작(S360)하면서 일정 시간이 지난 후 시험을 종료(S370)하여 시험 결과를 수집(S380)함으로써 정상/과도상태에서의 성능 정보를 생성할 수 있다.
충전상태 가중 시험
도 5를 참조하면, 충전상태 가중(비례) 시험을 진행하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 각 모의 주파수에 따라 FR에너지저장장치의 복수의 배터리의 충전상태가 불균형인 조건에서, 충전상태의 균형을 유지하기 위한 전력변환장치의 목표출력 비례 배분이 적용되는지 검증할 수 있다.
예를 들어, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 선택(S410)된 FR제어기에 대하여 FR에너지저장장치의 알고리즘에 적용되는 입력값들을 설정하고, FR에너지저장장치의 충전상태를 모의주파수에 따라 적절한 값으로 인식되도록 가상의 값을 입력하고, 각 시험에 따라서 정상상태/과도상태 모의 시험주파수를 입력(S420)하고, 정상상태 모의 시험주파수 또는 과도상태 모의 시험주파수를 선택(S430)하고, 정상상태 모의 시험주파수가 선택된 때의 충전상태를 설정(S440)하거나 과도상태 모의 시험주파수가 선택된 때의 충전상태를 설정(S450)하여 시험을 시작(S460)하고, 시험주파수에서 5회 이상 동작(S470)하면서 일정 시간이 지난 후 시험을 종료(S480)하여 시험 결과를 수집(S490)함으로써 일정 시간이 지난 후 시험을 종료하여 충전상태 가중 성능 정보를 생성할 수 있다.
충전상태 회복 시험
도 6을 참조하면, 충전상태 회복(유지) 시험을 진행하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 입력 주파수가 불감대(예: 59.97~60.03Hz) 이내이며, 충전상태 가유지범위(예: 64.5~65.5%)를 벗어난 조건에서, 정상적으로 충전상태 회복(유지)을 위한 제어가 수행되는지 검증할 수 있다. 이 항목에 대한 시험이 시작되면, FR제어기는 일정 시간 간격으로 가상 충전상태 값을 순차적으로 변경할 수 있으며, 시간 변화에 따라서 초기값에서 일정한 간격으로 충전상태를 증가 혹은 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 선택(S510)된 FR제어기에 대하여 정상상태/과도상태 모의 시험주파수를 입력(S520)하고, FR에너지저장장치의 충전상태(SOC)를 65%로 인식되도록 가상의 값을 입력(S530)할 수 있으며, FR제어기의 참여율을 설정(S540)한 이후에 시험을 시작(S550)하고, 일정간격으로 충전상태를 변경(S560)면서 일정 시간이 지난 후 시험을 종료(S570)하여 시험 결과를 수집(S580)함으로써 충전상태 회복 성능 정보를 생성할 수 있다.
주파수 응동 시험
도 7을 참조하면, 주파수 응동 시험을 진행하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 작게 조정된 주파수 불감대(예: 59.999Hz~60.001Hz)를 벗어난 상태에서 속도조정률(Droop)에 의한 정상상태 주파수 추종제어가 정상적으로 수행되는지 검증할 수 있다.
예를 들어, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 선택(S610)된 FR제어기에 대하여 시험주파수를 계통주파수로 선택(S620)하고, FR에너지저장장치의 충전상태(SOC)를 65%로 인식되도록 가상의 값을 입력(S630)할 수 있으며, FR제어기의 참여율을 설정(S640)한 이후에 시험을 시작(S650)하고, 일정시간 경과 후 주파수 불감대를 59.999Hz~60.001Hz로 낮게(S680) 조정(S670)하여 속도조정률(Droop) 에 의한 주파수 추종제어 성능에 대한 자료를 획득하면서 시험을 진행하고, 일정시간 경과 후 주파수 불감대를 복귀(S680)시켜서 시험을 종료(S690)하여 시험 결과를 수집(S700)함으로써 주파수 응동성능 정보를 생성할 수 있다.
참여율 배분 시험
도 8을 참조하면, 참여율 배분 시험을 진행하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 FR에너지저장장치의 전력계통 운영에 대한 기여 측면에서 신뢰성 및 이용률 제고를 위해 일부 전력변환장치의 고장이 발생하더라도, 해당 설비를 제외한 나머지 설비가 계통에서 필요로하는 전력공급과 정상운전을 유지할 수 있는지 확인하는 시험으로, 정상 운전 중, 불시에 일부의 전력변환장치 비상정지, 제어기 고장, 가용 충전상태의 감소 등이 발생 하였을 때, 상위제어기로부터 고장 전력변환장치를 제외한 정상 FR제어기에 의한 전력변환장치의 출력 재배분이 정상적으로 이뤄지는지를 검증할 수 있다. 해당 시험은 정상상태 모의주파수와 과도상태 모의주파수를 활용하여 두 번에 걸쳐 진행될 수 있다.
예를 들어, FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 선택(S710)된 FR제어기에 대하여 정상상태/과도상태 모의 시험주파수를 선택(S720)하고, FR에너지저장장치의 충전상태(SOC)를 65%로 인식되도록 가상의 값을 입력(S730)할 수 있으며, FR제어기의 참여율을 설정(S740)한 이후에 시험을 시작(S750)하고, 시험이 시작되면 정해진 절차에 따라 FR제어기에 대한 충전상태를 변경(S760)하고, FR제어기의 상태가 변경 될 때마다 정보를 FR제어기 관리장치로 전달할 수 있다. 상기 FR제어기 관리장치는 변화된 FR제어기의 상태 정보를 반영하여, 새로운 참여율을 계산하고 이를 FR제어기로 분배할 수 있다. FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 FR제어기 관리장치가 FR제어기의 변화된 상태 정보를 반영하여 참여율을 정확히 계산하는지, FR제어기가 FR제어기 관리장치에서 계산한 참여율 정보를 수신 받아 적절한 동작을 수행하는지 검증할 수 있다. 이후, 상기 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치는 대응되는 전력변환장치(PCS)를 정지(S770)시키고 대응되는 FR제어기의 통신을 차단(S780)하고 시험을 종료(S790)하여 시험 결과를 수집(S800)함으로써 참여율 배분성능 정보를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치 또는 시운전 모듈(100)은 프로세서(예: 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등), 메모리(예: 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등), 자기 스토리지, 광학 스토리지 등), 입력 디바이스(예: 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 등), 출력 디바이스(예: 디스플레이, 스피커, 프린터 등) 및 통신접속(예: 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 등)이 서로 상호접속(예: 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조, 네트워크 등)된 컴퓨팅 환경으로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨팅 환경은 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 FR에너지저장장치 시운전 제어 방법은 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 프로그램 형식으로 기록될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 시운전 모듈
110: 그리드 모델
120: 주파수 발생장치
125: 전력품질 측정장치
130: HMI
135: 데이터 저장장치
140: FR제어기 관리장치
141, 142, 143: FR제어기

Claims (8)

  1. 가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상기 가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수에 가까워지도록 FR에너지저장장치의 충방전을 제어하는 FR제어기로 시운전 시나리오 정보를 전달하고 상기 시운전 시나리오 정보에 따른 상기 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge) 정보 또는 출력 정보를 전달받는 시운전 모듈을 포함하고,
    상기 FR제어기는 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 상기 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 상기 충전상태가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 상기 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 주파수 응동 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 주파수 응동성능 정보를 생성하고,
    상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 주파수 응동 시험에 대응될 경우에 상기 제1 환경에서 동작하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충전상태 회복 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 회복성능 정보를 생성하고,
    상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 충전상태 회복 시험에 대응될 경우에 상기 제2 환경에서 동작하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충전상태 가중 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 정보 및 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충전상태 가중성능 정보를 생성하고,
    상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 충전상태 가중 시험에 대응될 경우에 상기 제1 및 제3 환경에서 동작하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 충방전 출력 시험에 대응될 경우에 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 충방전 성능 정보를 생성하고,
    상기 FR제어기는 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에 상기 FR에너지저장장치의 출력이 단계적으로 변경되도록 상기 FR에너지저장장치의 출력을 제어하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시운전 모듈은,
    가상 전력계통을 모사(simulate)하는 그리드 모델;
    상기 그리드 모델에 따른 주파수를 발생시키는 주파수 발생장치; 및
    상기 주파수 발생장치에 따라 발생된 주파수를 측정하여 상기 가상 전력계통 주파수의 정보를 생성하는 전력품질 측정장치; 를 포함하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시운전 모듈은 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고, 상기 시험항목 선택이 참여율 배분 시험에 대응될 경우에 상기 가상 전력계통에 이상상태를 적용시키고, 상기 FR에너지저장장치의 출력 정보에 기초하여 상기 FR에너지저장장치의 참여율 배분성능 정보를 생성하고,
    상기 FR제어기는 상기 시험항목 선택이 참여율 배분 시험에 대응될 경우에 상기 제1 환경에서 동작하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 장치.
  8. 시운전 모듈이, 시험항목 선택의 입력을 수신하고 상기 시험항목 선택에 따른 시운전 시나리오 정보를 생성하고 상기 시운전 시나리오 정보를 FR제어기로 전달하는 단계;
    가상 전력계통 주파수의 정보를 전달받고 상기 가상 전력계통 주파수가 소정의 주파수에 가까워지도록 FR에너지저장장치의 충방전을 제어하는 상기 FR제어기가, 상기 시운전 시나리오 정보에 따라 동작하는 기간 중 적어도 일부 기간에, 상기 가상 전력계통 주파수가 기준 주파수 범위를 벗어나는 제1 환경, 상기 FR에너지저장장치의 충전상태(state of charge)가 기준 충전상태 범위를 벗어나는 제2 환경, 및 상기 FR에너지저장장치의 복수의 배터리간 균형도가 기준 균형도를 벗어나는 제3 환경 중 적어도 하나에서 동작하는 단계; 및
    상기 시운전 모듈이, 상기 FR제어기로부터 상기 시운전 시나리오 정보에 따른 FR에너지저장장치의 충전상태 정보 또는 출력 정보를 전달받는 단계; 를 포함하는 FR에너지저장장치 시운전 제어 방법.
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