KR20190049021A - 재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다. 재생에너지 저장 시스템은, 전력을 소비하여 수소를 생산하는 수전해 장치와, 재생에너지원으로 전력을 생산하는 재생에너지 장치와 수전해 장치 사이에 위치되며, 재생에너지 장치로부터 공급받은 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정하는 전력변환부 및 제2 전력을 저장하는 전력저장부를 포함하는 배터리 에너지 저장 장치와, 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치를 가동할지 여부를 결정하고, 결정에 따라서 수전해 장치가 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장부에 제2 전력을 저장하도록 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법{Renewable energy storage system and operating method thereof}
본 발명은 재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 재생에너지를 이용하여 수전해 장치를 효율적으로 구동하는 재생에너지 저장 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
태양광, 풍력 등 재생에너지(Renewable Energy)가 화석연료 및 원자력의 대안으로 주목 받는 가운데, 재생에너지의 변동성을 해결하기 위한 기술이 다양하게 제시되고 있다. 또한, 수소도 청정에너지원으로 많은 관심을 받고 있으나, 현재의 수요를 충당하는 데 화석연료의 개질법이 활용되고 있어 화석연료에 의존하지 않는 수소생산법에 대한 요구가 증대하고 있다.
수전해(Water Electrolysis)는 전기를 사용해 물을 분해하여 수소를 얻어내는 방법으로, 원리는 오래 전부터 밝혀져 있었으나, 2차 에너지에 속하는 전기를 활용하기 때문에 비효율적으로 보였다. 그러나 연료전지 기술의 발전으로 수소 자체가 에너지원으로서 인정받은 이후, 신재생에너지를 활용한 수소생산기술의 하나로 수전해가 적용되기 시작하였다.
에너지 저장장치(ESS)는 현재 배터리로 대표되는 전기화학적 방식이 일반적으로 쓰이고 있다. 전기에너지의 형태로 저장하기 때문에 에너지 저장방식을 통틀어 효율이 높고 사용이 편리한 장점이 있지만, 그만큼 사용(충/방전) 빈도가 높기 때문에 수명이 상대적으로 짧고, 에너지를 저장할 수 있는 기간이 길지 않은 단점이 있다.
수소 생산을 주목적으로 하는 수전해 장치가 재생에너지원과 연계될 때, 수전해 장치는 재생에너지원의 출력범위를 전부 수용 가능하도록 대용량으로 설계되어야 한다. 이 경우 재생에너지는 20~30%의 운전율을 가지는 반면, 수전해 장치는 설치용량을 전부 활용할 수 있음에도 재생에너지의 출력에 의존하게 되기 때문에 비용상의 낭비가 발생한다. 또한, 수전해 장치는 온/오프(on/off)를 반복할 때 역반응에 의한 전극 손상이 발생하며, 일정 수준 이하의 전력이 공급될 때 수소, 산소 기체의 섞임(crossover)이 발생하므로 생산된 수소를 활용할 수 없다.
따라서, 수전해 장치의 운전전력 범위에 포함되지 못하는 재생에너지 생산량은 버려진다. 또한, 재생에너지 출력이 자체 변동에 의해 수전해 장치가 요구하는 일정 수준 미만으로 하락할 때 수전해 장치가 기동을 정지하는 현상이 빈번하게 발생하므로, 수전해 장치 자체 수명이 줄어드는 원인이 된다. 특히, 재생에너지의 출력 변동의 빈도는 초 단위 이내로 발생하기도 하는데, 수전해 장치가 대응하여 출력을 조정하는 속도(응동 속도)는 수 초~수십 초 범위이다. 재생에너지원과 수전해 장치가 직접 연결되는 경우, 재생에너지의 출력변동을 수전해 장치가 전부 소화할 수 없을 뿐만 아니라, 수전해 장치 내부의 전기장치를 교란하여 내구성 악화의 원인이 된다.
등록번호 제10-0968224호, 주거용 신재생에너지-재생연료전지 복합시스템, 2009년 12월 3일 공개
계통 또는 부하의 요구량을 초과하는 재생에너지의 잉여 전력을 최대한 활용할 뿐 아니라 수전해 장치에 장시간 안정적으로 전력을 공급하기 위한 재생에너지 저장 시스템 및 그 구동 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 재생에너지 저장 시스템은, 전력을 소비하여 수소를 생산하는 수전해 장치와, 재생에너지원으로 전력을 생산하는 재생에너지 장치와 수전해 장치 사이에 위치되며, 재생에너지 장치로부터 공급받은 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정하는 전력변환부 및 제2 전력을 저장하는 전력저장부를 포함하는 배터리 에너지 저장 장치와, 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치를 가동할지 여부를 결정하고, 결정에 따라서 수전해 장치가 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장부에 제2 전력을 저장하도록 제어하는 제어 장치와, 수전해 장치에서 생산된 수소를 저장하는 수소 저장 장치를 포함한다.
제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 최소소비전력(EL) 이상이고(P(t)≥EL), 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL) 이상일 때(B(t)≥BL), 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하여 수전해 장치가 가동하도록 제어할 수 있다.
일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)은, 수전해 장치가 복수의 수전해 모듈로 구성되는 경우, 각 수전해 모듈의 최소 소비전력(ExL)의 합(EL)의 배수로 설정될 수 있다.
제어 장치는, 수전해 장치가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 동작 범위를 초과하는 경우, 배터리 에너지 저장 장치에 수전해 장치의 동작 범위를 초과하는 전력을 저장하여 수전해 장치의 손상을 방지하도록 제어할 수 있다.
제어 장치는, 수전해 장치가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 동작 범위보다 작아지는 경우 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치로 전력을 제공하도록 하여, 재생에너지 발전출력(P(t))의 변동에 의한 수전해 장치의 가동 정지를 방지하도록 제어할 수 있다.
수전해 장치는 복수의 수전해 모듈로 구성될 때, 제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 전력 저장량(B(t))을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 복수의 수전해 모듈을 순차적 선별적으로 가동 중지하도록 제어할 수 있다.
수전해 장치가 제1 수전해 모듈 및 제2 수전해 모듈로 구성될 때, 수전해 장치의 소비전력(E(t))이 수전해 장치의 소비전력의 최소값(EL)보다 작아지게 되는 경우, 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)보다 작아지면, 제어 장치는 수전해 장치의 제1 수전해 모듈의 정지를 명령하고, 제어 장치에 설정 관리되는 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)을 1/2BL로 변경하고, 수전해 장치의 최소소비전력(EL)을 1/2EL로 변경 설정하고, 재생에너지 발전출력(P(t)), 전력저장량(B(t)) 및 수소 저장 장치의 수소 저장량(H(t))의 값으로부터 이용하여 t 시점의 수전해 장치의 소비전력(E(t))을 계산하고, 계산된 수전해 장치의 소비전력(E(t))이 변경 설정된 수전해 장치의 최소소비전력(EL')보다 작아지면, 제어 장치는 수전해 장치의 제2 수전해 모듈의 정지를 명령할 수 있다.
제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력 저장량(B(t))을 모니터링하고, 수전해 장치의 가동 초기에 재생에너지 발전출력(P(t))을 배터리 에너지 저장 장치에 우선적으로 저장하고, 수전해 장치는 가능한 최저용량으로 운전하여 수전해 장치의 내부 반응효율을 극대화하도록 제어할 수 있다.
수전해 장치가 복수의 수전해 모듈로 구성될 때, 제어 장치는 복수의 수전해 모듈 각각의 온/오프(On/Off) 횟수를 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 0이고, 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL) 이하로 감소할 때, 온/오프(On/Off) 횟수가 적은 수전해 모듈을 우선적으로 정지시켜 각 수전해 모듈의 성능을 평준화하도록 제어할 수 있다.
다른 측면에 따른 전력을 소비하여 수소를 생산하는 수전해 장치와, 재생에너지원으로 전력을 생산하는 재생에너지 장치와 수전해 장치 사이에 위치되는 배터리 에너지 저장 장치와, 배터리 에너지 장치 및 수전해 장치를 제어하는 제어 장치와, 수전해 장치에서 생산된 수소를 저장하는 수소 저장 장치를 포함하는 재생에너지 저장시스템의 동작 방법은, 배터리 에너지 저장 장치는, 재생에너지 장치로부터 생산된 제1 전력을 공급받고 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정하는 단계와, 제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))을 모니터링하는 단계와, 제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치를 가동할지 여부를 결정하는 단계와, 제어 장치는 결정에 따라서 수전해 장치가 배터리 에너지 저장 장치로부터 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치에 제2 전력을 저장하도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 계통 또는 부하의 요구량을 초과하는 재생에너지의 잉여 전력을 최대한 활용할 뿐 아니라 수전해 장치에 장시간 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전력 부족에 의한 수전해장치의 급작스런 기동정지를 방지하여 수전해장치의 기대수명을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 배터리 에너지 저장 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 수전해 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 제어 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 재생에너지 저장 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 1의 제어 장치의 동작을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 1의 수전해 장치가 복수 수전해 모듈로 구성되는 경우, 제어 장치가 수전해 장치의 운전을 정지하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
재생에너지 저장 시스템(100)은 제어 장치(110), 배터리 에너지 저장 장치(120), 수전해 장치(130) 및 수소 저장 장치(140)를 포함할 수 있다.
재생에너지 장치(10)는 태양광, 풍력, 수력 등의 재생에너지원에서 전력을 생산하여 계통(30) 또는 부하(40)로 제공할 수 있다.
배터리 에너지 저장 장치(120)는 재생에너지 장치(10)와 수전해 장치(130) 이에 위치한다. 배터리 에너지 저장 장치(120)는 재생에너지 장치(10)에서 생산되는 발전량 중에서 계통(30) 또는 부하(40)에서 소비하지 못하는 전력은 수전해 장치(130)가 저장 및 활용할 수 있는 직류 전력으로 전환하여 수전해 장치(130)로 제공할 수 있다.
수전해 장치(130)는 배터리 에너지 저장 장치(120)로부터 공급받은 전기 에너지, 즉, 전력을 이용하여 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 생성한다. 수전해 장치(130)에서 생성된 수소는 수소 저장 장치(140)에 수집된다. 수소 저장 장치(140)의 수소는 연료전지와 같은 수소 소비 장치(20)로 전달되어 이용될 수 있다.
제어 장치(110)는 재생에너지 장치(10)의 발전출력(P(t))과 계통(30) 또는 부하(40)의 요구전력, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))와 수소 저장 장치(140)의 수소저장량(H(t))을 실시간으로 모니터링하고, 배터리 에너지 저장 장치(120), 수전해 장치(130) 및 수소 저장 장치(140)의 동작을 제어할 수 있다. 수소 저장 장치(140)에 연결된 수소 소비 장치(20)가 시스템(10)에 포함된 경우에, 제어 장치(110)는 수소 소비 장치(20)의 동작을 추가적으로 제어할 수 있다.
수소 저장 장치(140)의 수소는 수소 소비 장치(20)로 제공되어 소비될 수 있다. 수소 소비 장치(20)는 예를 들어 연료전지일 수 있다. 연료전지(도시되지 않음)는 수소를 전기 에너지로 전환하는 연료전지 스택(도시되지 않음)과 연료전지 스택의 직류전력을 계통에 보내기 위한 연료전지 출력 변환장치(도시되지 않음) 및 보조장치(도시되지 않음)로 구성될 수 있다.
또한, 제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))을 모니터링하고, 수전해 장치(130)의 가동 초기에 재생에너지 발전출력(P(t))을 배터리 에너지 저장 장치(120)에 우선적으로 저장하고, 수전해 장치(130)는 가능한 최저용량으로 운전하여 수전해 장치(130)의 내부 반응효율을 극대화하도록 제어할 수 있다.
도 2는 도 1의 배터리 에너지 저장 장치(120)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
배터리 에너지 저장 장치(120)는 전력변환부(210) 및 전력저장부(220)를 포함할 수 있다. 전력변환부(210)는 공급받는 전력을 전력저장부(220)와 수전해 장치(130)가 저장 및 활용할 수 있는 직류전력으로 전환할 수 있다. 전력저장부(220)는 잉여 전력이 발생할 때 수전해 장치(130)가 사용하지 않는 잔여분을 충전하며, 재생에너지원으로부터 전력이 공급되지 않을 때 방전하여 수전해 장치(130)에 전력을 공급할 수 있다.
재생에너지 장치(10)의 설비용량하의 최대 출력을 PM이라 할 때, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력변환부(210)의 전력변환가능량(PC)은 별도의 송배선 요소가 없을 때 재생에너지 장치(10)의 최대 출력(PM)과 동일할 수 있다.
전력저장부(220)의 최대 전력 저장량은 BM이라 하고, 허용 저장 전력량을 BH라 할 때, 허용 저장 전력량(BH)은 최대 전력 저장량(BM)에서 재생에너지 장치(10)로부터 공급되는 전력의 단기변동 제어를 위한 여유분을 제외한 값일 수 있다. 또한, 전력저장부(220)는 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 전력량을 최소 전력량(BL)으로 설정하여 관리할 수 있다. 전력저장부(220)의 최소 전력량(BL)은 수전해 장치(130)의 최소 소비전력(EL)의 배수로 설정될 수 있다. 또한, 전력저장부(220)의 최소 전력량(BL)은 도 3을 참조하여 설명되는 바와 같이 수전해 장치(130)가 복수의 수전해 모듈로 구성되는 경우, 각 수전해 모듈의 최소 소비전력(ExL)의 합(EL)의 배수로 설정될 수 있다. 여기에서, x는 수전해 모듈의 개수에 따라 정해지는 각 수전해 모듈의 번호(ID)를 나타낸다.
배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량, 즉, 전력저장부(220)의 전력저장량(또는 충전량)(B(t))은 제어 장치(110)에 의해 지속적으로 모니터링된다. 이를 위해, 전력저장부(220)는 실시간으로 전력저장부(220)의 전력저장량(B(t)) 정보를 제어 장치(110)로 전송할 수 있다.
또한, 제어 장치(110)는, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))이 미리 정한 제1 수준을 초과할 때, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장부(220)의 저장용량을 확보하기 위해 수전해 장치(130)의 출력을 일시적으로 상승하도록 제어하고, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))이 미리 정한 제2 수준 미만일 때, 재생에너지 발전출력(P(t))에 관계없이 수전해 장치(130)의 동작전력을 최소한으로 고정하여 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장부(220)의 여유용량을 확보하도록 제어할 수 있다.
제 1수준은 전력저장부(220)가 재생에너지원의 급격한 출력상승을 흡수하기 위한 부분으로 전체 용량(BM)에서 일정 부분을 감한 것이다. 일정 부분이란 재생에너지의 종류와 출력용량(PM)에 따라 다르게 정해질 수 있다. 제 2수준은 제 1수준과최소 전력량(BL)사이에서 지정되는 값으로, 재생에너지의 종류와 발전량 동향, 재생에너지 장치(10)의 최대 출력(PM)에 따라 달라지는 값이다. 수전해장치(130)는 수전해 장치(130)의 소비전력의 최소값(EL)미만에서 동작되지 않아야 한다.
도 3은 도 1의 수전해 장치(130)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수전해 장치(130)는 복수의 개별 수전해 모듈(310, 320)로 구성될 수 있다. 도 3에는 2개의 수전해 모듈(310, 320)이 있으나 수전해 모듈의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 각 수전해 모듈(310, 320)은 도 1의 제어 장치(110)에 의해 개별적으로 온/오프(on/off) 및 출력제어될 수 있다. 제1 수전해 모듈(310)은 제1 직류전원공급부(312)와 제1 수전해 스택(314)과 보조장치(도시되지 않음)로 구성되고, 제2 수전해 모듈(320)은 제2 직류전원공급부(322)와 제2 수전해 스택(324) 및 보조장치(도시되지 않음)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 직류전원공급부(312, 322)는 도 2의 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력변환부(210) 및 전력저장부(220)에 연결될 수 있다.
보조장치(도시되지 않음)로는 수전해 스택(314, 324)에 정수된 물을 공급시키기 위한 순수 공급 펌프, 수전해 스택(314, 324)에 물을 공급함과 동시에 발생된 산소와 물을 분리하는 순수 탱크, 물을 순환시키기 위한 순환 펌프, 수소가스 정제시스템, 수분제거시스템, 안전을 위한 계측 시스템 등 일반적인 수전해에 필요한 부수적인 장치가 포함될 수 있다. 또한, 생산된 수소를 시스템 외부로 수송하기 위한 운송수단(도시되지 않음) 및 운송수단(도시되지 않음)에 수소를 압축, 저장하기 위한 압축장치를 더 포함하여 수소저장장치(140)에 저장된 수소의 양이 일정 수준 이상일 경우, 제어 장치(110)의 제어에 따라 운송수단(도시되지 않음)을 통해 수소 저장량을 일정 범위 내로 유지시킬 수 있다.
제1 직류전원공급부(312)는 도 2의 전력변환부(210)를 통과한 직류 전력을 제1 수전해 스택(314)에 맞추어 공급할 수 있다. 제1 수전해 스택(314)은 공급받은 전력을 이용하여 수소를 생산할 수 있다. 마찬가지로, 제2 직류전원공급부(322)는 도 2의 전력변환부(210)를 통과한 직류 전력을 제2 수전해 스택(324)에 맞추어 공급할 수 있다. 제2 수전해 스택(324)은 공급받은 전력을 이용하여 수소를 생산할 수 있다.
수전해 장치(130)가 제1 수전해 모듈(310) 및 제2 수전해 모듈(320)을 포함하고, 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력을 E1이라 하고, 제2 수전해 모듈(320)의 소비전력을 E2이라 할 때 수전해 장치(130)의 소비전력(E)은 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력(E1) 및 제2 수전해 모듈(320)의 소비전력(E2)의 합으로 표시될 수 있다. 또한, 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력의 최대값을 E1M이라 하고 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력의 최소값을 E1L이라 할 때, 소비전력의 최소값(E1L)은 소비전력의 최대값(E1M)의 20% 정도로 설정될 수 있다.
수전해 장치(130)의 소비전력의 최대값(EM)은 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력의 최대값(EM1) 및 제2 수전해 모듈(320)의 소비전력의 최대값(EM2)의 합으로 표시되고, 수전해 장치(130)의 소비전력의 최소값(EL)은 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력의 최소값(ElL) 및 제2 수전해 모듈(320)의 최소값(E2L)의 합으로 표시될 수 있다.
제어 장치(110)는, 수전해 장치(130)가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링할 수 있다. 제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치(130)의 동작 범위를 초과하는 경우, 배터리 에너지 저장 장치(120)에 수전해 장치(130)의 동작 범위를 초과하는 전력을 저장하여 수전해 장치(130)의 손상을 방지하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 수전해 장치(130)의 동작 범위는 수전해 장치(130)가 정상적으로 동작할 수 있는 입력 전력(여기에서, 재생에너지 발전출력(P(t))의 허용 범위를 나타낸다.
제어 장치(110)는, 수전해 장치(130)가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치(130)의 동작 범위보다 작아지는 경우에는, 배터리 에너지 저장 장치(120)가 수전해 장치(130)의 동작전력을 제공하도록 하여, 재생에너지 발전출력(P(t))의 변동에 의하여 수전해 장치(130)의 가동 정지를 방지하도록 제어할 수 있다.
또한, 수전해 장치(130)는 복수의 수전해 모듈(310, 320)로 구성될 때, 제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 복수의 수전해 모듈(310, 320)을 순차적 선별적으로 가동 중지하도록 제어할 수 있다.
또한, 수전해 장치(130)가 복수의 수전해 모듈(310, 320)로 구성될 때, 제어 장치(100)는 복수의 수전해 모듈 각각의 온/오프(On/Off) 횟수를 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 0이고, 배터리 에너지 저장 장치(120)에 포함된 전력저장부(220)의 전력저장량(B(t))이 미리 정한 수준 이하로 감소할 때, 온/오프(On/Off) 횟수가 적은 수전해 모듈을 우선적으로 정지시켜 각 수전해 모듈의 성능을 평준화하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 미리 정한 수준은 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)일 수 있다.
도 1의 수소 저장 장치(140)는 각각의 수전해 스택(321, 322)에서 생산된 수소를 저장하도록 구성될 수 있다.
도 4는 도 1의 제어 장치(110)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
제어 장치(110)는 송수신부(410), 운전 제어부(420) 및 저장부(430)를 포함할 수 있다. 송수신부(410)는 도 1의 재생에너지 장치(10)의 t 시점의 재생에너지 발전출력(P(t)), 도 2의 전력저장부(220)의 t 시점의 충방전전력(C(t)), t 시점의 전력저장량(B(t)) 정보 및 t 시점의 수소 저장 장치의 수소 저장량(H(t))을 수신할 수 있다.
또한, 송수신부(410)는 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))을 수전해 장치(130)로부터 수신할 수 있다. 이를 위해 수전해장치(130)의 직류전원공급부(312, 322)가 수전해장치(130)의 소비전력(E(t))을 감지하여 송수신부(410)로 전송할 수 있다. t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))은 제1 수전해 모듈(310)의 소비전력(E1(t)) 및 제2 수전해 모듈(320)의 소비전력(E2(t))의 합일 수 있다. 도 2의 전력저장부(220)의 t 시점의 충방전전력(C(t))은 t 시점의 재생에너지 발전출력(P(t))에서 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))을 차감한 값이다.
다른 방법으로, 데이터 처리부(410)는 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))를 t 시점의 재생에너지 발전출력(P(t)), 전력저장부(220)의 t 시점의 전력저장량(B(t)) 정보 및 t 시점의 수소 저장 장치(140)의 수소저장량(H(t))을 이용하여 산출할 수 있다. t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))은 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
여기에서, 전력저장부(220)가 재생에너지 단기출력변동을 해결할 수 없을 정도로 방전된 상태(B(t)<BL)이거나 수소저장장치(140)의 저장량이 최대가 되었을 경우(H(t)=HM)에는 시스템(100) 자체의 안전을 위해 수전해장치(130)의 가동정지를 명령할 수 있으므로, 소비전력(E(t))은 0이 된다. 전력저장부(220)의 충전량(B(t))은 이전 시점의 충방전량(C(t))에 따라 증가 또는 감소되며, 수소 저장량(H(t))은 수전해장치(130)가 생산하는 수소량이 지속적으로 추가된다. HM은 수소 저장 장치(140)의 최대 저장 용량을 나타낸다. dH(t)는 t 시점의 수전해 장치(130)의 수소 생산량을 나타내며, t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))에 의해 자동적으로 결정되는 값이다.
운전 제어부(420)는 송수신부(410)를 통해 수집된 정보를 이용하여, 배터리 에너지 저장 장치(120), 수전해 장치(130) 및 수소 저장 장치(140)의 동작을 제어할 수 있다. 운전 제어부(420)는 배터리 에너지 저장 장치(120), 수전해 장치(130) 및 수소 저장 장치(140) 각각을 제어하기 위한 배터리 에너지 저장 장치(120) 제어 모듈(도시되지 않음), 수전해 장치(130) 제어 모듈(도시되지 않음), 수소 저장 장치(140) 제어 모듈(도시되지 않음)과 같이 세부 제어 모듈의 집합으로 구성될 수 있다. 운전 제어부(420)는 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력변환부(210) 및 전력저장부(220) 각각을 제어하고, 수전해장치(130)의 직류전원공급부(312, 322) 및 수전해스택(314, 324) 각각을 제어하도록 구성될 수 있다.
저장부(430)는 송수신부(410)에 의해 수신된 정보, 운전 제어부(420)에 의해 모니터링되고 있는 정보 및 운전 제어부(420)의 동작에 필요한 미리 설정된 정보 등을 저장할 수 있다.
도 5는 도 1의 재생에너지 저장 시스템(10)의 동작을 나타내는 순서도이다.
배터리 에너지 저장 장치(120)는, 재생에너지 장치(10)로부터 생산된 제1 전력을 공급받고 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정한다(510).
제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치(120)내 전력저장부(220)의 전력저장량(B(t))을 모니터링한다(520).
제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치(120)내 전력저장부(220)의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치(120)가 수전해 장치(130)에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치(130)를 가동할지 여부를 결정한다(530).
제어 장치(110)는 결정에 따라서 수전해 장치(130)가 배터리 에너지 저장 장치(120)로부터 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치에 제2 전력을 저장하도록 제어한다(540).
도 6은 도 1의 제어 장치(110)의 동작을 상세하게 나타내는 순서도이다.
배터리 에너지 저장 장치(120)는, 재생에너지 장치(10)부터 발생된 제1 전력을 공급받고 저장하고 재생에너지를 수전해 장치(130)에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정한다. 이러한 상태에서 제어 장치(110)는 재생에너지 발전 출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치(120)(또는 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장부(220))의 전력저장량(B(t)) 정보를 수신한다(610).
제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치(130)의 최소소비전력(EL) 이상이고(P(t)≥EL)(620), 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL) 이상일 때(B(t)≥BL)(630), 수전해 장치(130)의 가동을 명령한다(640). 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL)은 전술한 바와 같이 수전해 장치(130)의 소비전력의 최소값(EL)의 배수로 미리 설정된 값일 수 있으며, 사용자 입력 신호 또는 시스템(110)의 상황에 따라 변경 설정될 수 있다.
제어 장치(110)는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치(130)의 최소소비전력(EL)보다 작거나(P(t)<EL)(620), 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL)보다 작은 경우에는(B(t)<BL)(630), 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력저장부(220)에 제2 전력을 충전하도록 지시할 수 있다.
제어 장치(110)는 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))을 t 시점의 재생에너지 발전출력(P(t)), 전력저장부(220)의 t 시점의 전력저장량(B(t)) 정보 및 t 시점의 수소 저장 장치(140)의 수소저장량(H(t))을 계속하여 입력받고 모니터링한다(660).
제어 장치(110)는 전술한 [수학식 1]을 이용하여 t 시점의 재생에너지 발전출력(P(t)), 전력저장부(220)의 t 시점의 전력저장량(B(t)) 및 t 시점의 수소 저장 장치(140)의 수소저장량(H(t))의 값으로부터 이용하여 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))을 계산할 수 있다(670). 이 단계에서 제어 장치(100)는 배터리 에너지 저장 장치(120)(또는 전력저장부(220))의 충방전량(C(t))은 재생에너지 발전출력(P(t))과 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))으로부터 계산할 수 있으며, 충분전량(C(t))을 이용하여 B(t+1)를 추산할 수도 있다. 동작 670은 동작 680 이전까지 계속하여 수행되어, 재생에너지 발전출력(P(t))과 전력저장부(220)의 전력저장량(B(t)) 및 수소 저장 장치(140)의 저장량(H(t))을 기반으로 수전해 장치(130) 소비전력(E(t))은 지속적으로 변경 또는 수정될 수 있으며, 기상정보나 외부 제어신호가 동작전력 결정에 반영될 수 있다.
제어 장치(110)는 결정된 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))이 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))의 최소값(EL)보다 작아지게 되는 경우(E(t)<EL), 즉, 전력저장부(220)가 방전중으로 판단되는 경우(680), 수전해 장치(130)의 가동을 중지하도록 명령하고(690), 시스템(100) 대기 상태를 지시하여, 시스템(100)은 대기 모드로 들어가게 된다(695). 대기 모드에서 동작 610은 계속적으로 수행되고, 동작 620 및 630의 조건이 충족되는 경우, 수전해 장치(130)의 가동을 명령할 수 있다(640).
도 7은 도 1의 수전해 장치(130)가 복수 수전해 모듈로 구성되는 경우, 제어 장치가 수전해 장치(130)의 운전을 정지하는 방법을 나타내는 순서도이다.
수전해 장치(130)가 용량이 같은 2개의 수전해 모듈(310, 320)로 구성된 에너지 저장시스템(100)에서, 재생에너지 발전출력(P(t))가 없는 상황을 가정한다.
이러한 상황은 수학식 2로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
P(t)=0, x=2, E1M=E2M, E1L=E2L, E(t)=E1(t)+E2(t)
도 7의 흐름도에 표시된 도면부호 중 도 6의 흐름도의 동일한 도면부호는 도 6의 흐름도의 동일한 도면부호의 블록의 동작을 나타낸다.
제어 장치(110)는 결정된 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))이 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))의 최소값(EL)보다 작아지게 되는 경우(E(t)<EL), 즉, 전력저장부(220)가 방전중으로 판단되는 경우(680), 배터리 에너지 저장 장치(120)의 t 시점의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)보다 작아지면(710), 제어 장치(110)는 수전해 장치(130)의 제1 수전해 모듈(310)의 정지를 명령한다(720). 이때, 제1 수전해 모듈(310)은 제2 수전해 모듈(320)에 비하여 온/오프(On/Off) 횟수가 적은 수전해 모듈일 수 있다.
제어 장치(110)에 설정 관리되는 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)을 1/2BL로 변경하고, 수전해 장치(130)의 최소소비전력(EL)을 1/2EL로 변경 설정한다(730). BL'는 변경 설정된 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량을 나타내고, EL'는 변경 설정된 수전해 장치(130)의 최소소비전력을 나타낸다.
도 6의 동작 670의 동작은 계속적으로 수행되어, 도 7의 동작 740으로 도시된 바와 같이, 제어 장치(110)는 전술한 수학식 1을 이용하여 P(t), B(t) 및 H(t)의 값으로부터 이용하여 t 시점의 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))을 계산한다(740). 추가적으로, 제어 장치(110)는 전력저장부(220)의 충방전량(C(t))은 재생에너지 발전출력(P(t))과 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))으로부터 계산할 수 있다.
수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))이 변경 설정된 수전해 장치(130)의 최소소비전력(EL')보다 작아지면(750), 제어 장치(110)는 수전해 장치(130)의 제2 수전해 모듈(320)의 정지를 명령한다(760).
한편, 결정된 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))이 수전해 장치(130)의 소비전력(E(t))의 최소값(EL) 이상인 경우에는(680), 제어 장치(110)는 도 6의 660 동작을 계속 수행하여 시스템을 모니터링한다. 배터리 에너지 저장 장치(120)의 t 시점의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)이상으로 유지되는 경우에는(710), 제어 장치(110)는 수전해 장치(130)의 운전 정지를 지시한다(690). [수학식 1]에 의하여, B(t)≥BL임에도 E(t)<EL인 경우는 H(t)=HM인 경우이다. 즉, 수소 저장 장치(140)의 용량이 초과된 경우이므로, 이때는 안전을 위해 수전해 장치(130)의 운전을 종료시킬 수 있다(690).
본 발명에 따르면, 배터리 에너지 저장 장치(120)와의 용량분담을 통한 재생에너지원의 변동성 경감 및 수전해 장치(130)의 이용률 향상시킬 수 있다. 해당 재생에너지 출력을 수전해 장치가 단독으로 처리할 때와 본 발명과 같이 수전해 장치(130)와 배터리 에너지 저장 장치(120)가 1:1로 용량을 분배할 때의 120시간 후 수전해 장치(130)의 이용률을 비교해보면, 수전해 장치로만 구성했을 때 52.6%임에 비해 배터리 에너지 저장 장치(120)와 수전해 장치(130)가 용량을 1:1로 분담할 때 68.1%로 향상될 수 있다. 그뿐 아니라 남은 에너지가 배터리에 저장되어 있는데, 남은 에너지를 감안한 수전해 장치(130)의 이용률은 77.2%로 계산된다. 이처럼 배터리 에너지 저장 장치(120)를 조합한 구성은 에너지의 활용 면에서 더 유리함을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 수전해 장치(130)의 on/off 횟수 감소를 통한 수전해 장치의 수명을 향상시킬 수 있다. 수전해 장치(130)는 정격 용량의 일정 수준(20% 내외) 이하의 전력이 공급될 시 기체의 섞임(crossover)이 발생하여 생산 수소의 품질이 나빠질 뿐 아니라 내부 산화 위험성이 크게 증가한다. 그래서 일반적으로 수전해 장치(130)는 최소 용량보다 적은 전력이 공급되기 전에 가동을 중지하고 내부를 퍼지한다. 수전해 장치(130)의 on/off 동작 여부를 확인해 보면, 배터리 에너지 저장 장치(120)를 조합하는 경우 재생에너지 출력이 적거나 없을 때에도 즉, 수전해 장치만 이용하여 가동정지가 발생한 구간에서도 최소 전력이 공급되어 동작 상태가 지속된다.
또한, 본 발명에 따르면, 수전해 장치(130)를 단일 스택으로 구성하는 것보다 복수의 모듈로 구성하여 수전해 장치(130)의 동작범위 확장 및 효율성 증가시킬 수 있다. 재생에너지 활용을 위해 수전해 장치(130)와 배터리 에너지 저장 장치(120)를 조합할 때, 수전해 장치(130)를 단일 스택으로 구성하는 것보다 복수의 모듈로 구성하는 것이 수전해 장치(130)의 동작성능을 향상할 수 있으며, 수전해 장치(130)의 모듈별 제어를 통해 배터리 에너지 저장 장치(120)의 충방전 범위를 조절하는 것이 가능하므로 시스템 전체의 수명향상을 기할 수 있다. 특히, 신재생에너지 출력을 예측하기 어려울수록 모듈화 구성의 효용이 증가한다. 또한, 배터리 에너지 저장 장치(120)의 전력이 부족할 경우 모듈 수전해 장치(130)는 모듈의 종료 시점을 다르게 하여 상대적으로 동작/종료 사이클 수를 줄이는 효과를 낼 수 있다. 또한, 개별 모듈에 대한 유지 보수를 수행해도 수전해 장치(130) 자체는 지속 가동할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
또한, 수전해 스택(314, 324)은 내부 저항에 의해 정격용량보다 낮은 범위에서 효율이 높아지는 성질이 있다. 수전해 장치(130)는 배터리 에너지 저장 장치(120)에 포함된 전력변환장치에 의해 1차적으로 정돈된 직류 전력을 공급받을 수 있으므로, 충방전 용량에 여유가 있는 한도 내에서 최대 효율을 추종하는 운전이 가능하다. 실제 운전시 전원공급량은 재생에너지의 출력 동향, 전기에너지 저장장치의 용량과 기상정보에 따라 결정해야 할 것이다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
110: 제어 장치 120: 배터리 에저지 저장 장치
130: 수전해 장치 140: 수소 저장 장치
210: 전력변환부 220: 전력 저장부
310: 제1 수전해 모듈 320: 제2 수전해 모듈
410: 송수신부 420: 운전 제어부

Claims (11)

  1. 전력을 소비하여 수소를 생산하는 수전해 장치;
    재생에너지원으로 전력을 생산하는 재생에너지 장치와 수전해 장치 사이에 위치되며, 재생에너지 장치로부터 공급받은 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정하는 전력변환부 및 제2 전력을 저장하는 전력저장부를 포함하는 배터리 에너지 저장 장치;
    재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치를 가동할지 여부를 결정하고, 결정에 따라서 수전해 장치가 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장부에 제2 전력을 저장하도록 제어하는 제어 장치; 및
    수전해 장치에서 생산된 수소를 저장하는 수소 저장 장치; 를 포함하는 재생에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 최소소비전력(EL) 이상이고(P(t)≥EL), 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL) 이상일 때(B(t)≥BL), 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하여 수전해 장치가 가동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)은, 수전해 장치가 복수의 수전해 모듈로 구성되는 경우, 각 수전해 모듈의 최소 소비전력(ExL)의 합(EL)의 배수로 설정되는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제어 장치는, 수전해 장치가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 동작 범위를 초과하는 경우, 배터리 에너지 저장 장치에 수전해 장치의 동작 범위를 초과하는 전력을 저장하여 수전해 장치의 손상을 방지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제어 장치는, 수전해 장치가 가동되고 있는 동안에, 재생에너지 발전출력(P(t))을 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 동작 범위보다 작아지는 경우 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치로 전력을 제공하도록 하여, 재생에너지 발전출력(P(t))의 변동에 의한 수전해 장치의 가동 정지를 방지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수전해 장치는 복수의 수전해 모듈로 구성될 때,
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 전력 저장량(B(t))을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 복수의 수전해 모듈을 순차적 선별적으로 가동 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수전해 장치가 제1 수전해 모듈 및 제2 수전해 모듈로 구성될 때,
    수전해 장치의 소비전력(E(t))이 수전해 장치의 소비전력의 최소값(EL)보다 작아지게 되는 경우, 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)보다 작아지면,
    제어 장치는 수전해 장치의 제1 수전해 모듈의 정지를 명령하고,
    제어 장치에 설정 관리되는 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL)을 1/2BL로 변경하고, 수전해 장치의 최소소비전력(EL)을 1/2EL로 변경 설정하고,
    재생에너지 발전출력(P(t)), 전력저장량(B(t)) 및 수소 저장 장치의 수소 저장량(H(t))의 값으로부터 이용하여 t 시점의 수전해 장치의 소비전력(E(t))을 계산하고,
    계산된 수전해 장치의 소비전력(E(t))이 변경 설정된 수전해 장치의 최소소비전력(EL')보다 작아지면, 제어 장치는 수전해 장치의 제2 수전해 모듈의 정지를 명령하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력 저장량(B(t))을 모니터링하고, 수전해 장치의 가동 초기에 재생에너지 발전출력(P(t))을 배터리 에너지 저장 장치에 우선적으로 저장하고, 수전해 장치는 가능한 최저용량으로 운전하여 수전해 장치의 내부 반응효율을 극대화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    수전해 장치가 복수의 수전해 모듈로 구성될 때, 제어 장치는 복수의 수전해 모듈 각각의 온/오프(On/Off) 횟수를 모니터링하고, 재생에너지 발전출력(P(t))이 0이고, 배터리 에너지 저장 장치에 포함된 전력저장부의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치(130)의 동작을 보장할 수 있는 최소 전력량(BL) 이하로 감소할 때, 온/오프(On/Off) 횟수가 적은 수전해 모듈을 우선적으로 정지시켜 각 수전해 모듈의 성능을 평준화하도록 제어하는 재생에너지 저장시스템.
  10. 전력을 소비하여 수소를 생산하는 수전해 장치와, 재생에너지원으로 전력을 생산하는 재생에너지 장치와 수전해 장치 사이에 위치되는 배터리 에너지 저장 장치와, 배터리 에너지 장치 및 수전해 장치를 제어하는 제어 장치와, 수전해 장치에서 생산된 수소를 저장하는 수소 저장 장치를 포함하는 재생에너지 저장시스템의 동작 방법으로서,
    배터리 에너지 저장 장치는, 재생에너지 장치로부터 생산된 제1 전력을 공급받고 제1 전력을 수전해 장치에 제공하기 위한 제2 전력으로 조정하는 단계;
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))을 모니터링하는 단계;
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t)) 및 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))의 모니터링 결과에 기초하여 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하도록 하여 수전해 장치를 가동할지 여부를 결정하는 단계; 및
    제어 장치는 결정에 따라서 수전해 장치가 배터리 에너지 저장 장치로부터 제2 전력을 공급받아서 가동하도록 제어하거나, 배터리 에너지 저장 장치에 제2 전력을 저장하도록 제어하는 단계; 를 포함하는 재생에너지 저장시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제어 장치는 재생에너지 발전출력(P(t))이 수전해 장치의 최소소비전력(EL) 이상이고(P(t)≥EL), 배터리 에너지 저장 장치의 전력저장량(B(t))이 일정시간 동안 수전해 장치의 동작을 보장할 수 있는 전력량(BL) 이상일 때(B(t)≥BL), 배터리 에너지 저장 장치가 수전해 장치에 제2 전력을 제공하여 수전해 장치가 가동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생에너지 저장 시스템의 동작 방법.
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