KR20190057716A - Photovoltaic connected electric energy storage system, charging and discharging control method the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전 변동량과 충/방전 제어장치의 충/방전 효율을 실시간으로 고려해서 배터리의 충/방전을 제어함으로써, 그 정확성과 효율성을 향상시킬 수 있는 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템, 및 그 충/방전 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photovoltaic power generation electric energy storage system capable of improving the accuracy and efficiency by controlling charge / discharge of a battery in consideration of photovoltaic generation fluctuation amount and charge / discharge efficiency of a charge / And a charge / discharge control method thereof.
태양광 발전 시스템은 실시간으로 발전된 전기 에너지를 계통으로 전송하는 독립형 발전 시스템, 및 발전된 전기 에너지를 배터리에 충전하여 필요에 따라 계통으로 전송하는 계통 연계형 발전 시스템으로 구분될 수 있다. The photovoltaic power generation system can be classified into a stand-alone power generation system that transmits electric energy developed in real time to the grid, and a grid-connected power generation system that charges electric power generated by the battery and transfers the electric energy to the grid as needed.
태양광 발전된 전기 에너지를 배터리에 충전하고 필요에 따라 방전시킬 수 있도록 제어하기 위해서는 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템이 구축되어야 한다. Photovoltaic power-linked electric energy storage system must be built to control solar power generation to charge the battery and discharge it if necessary.
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템에서는 전력 계통(GRID)과 유기적으로 연계하여 태양광 발전된 전기 에너지를 배터리에 저장한다. 반대로 전기 에너지 저장 시스템에서는 배터리에 저장된 전기 에너지를 전력 계통으로 전송하기도 한다. 또한, 필요에 따라서는 전력 계통으로부터의 전기 에너지를 배터리에 저장했다가 다시 전력 계통으로 전송하기도 한다. In the photovoltaic power-linked electric energy storage system, the electric energy generated by the photovoltaic generation is stored in the battery in association with the power system (GRID). Conversely, electrical energy storage systems also transmit electrical energy stored in the battery to the power system. In addition, if necessary, the electric energy from the electric power system is stored in the battery and is transmitted to the electric power system again.
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템과 전력 계통 간의 유기적인 전기 에너지 이동 제어를 위해, 가장 중요하게 요구되는 사항은 정확성과 효율성이다. For organic electrical energy transfer control between photovoltaic power generation storage systems and power systems, the most important requirements are accuracy and efficiency.
정확성 측면에서는 전기 에너지 저장 시스템으로 충전되는 전기 에너지가 태양광 발전 전력을 넘지 않아야 한다. 만일, 태양광 발전량 계측 간격과 제어 명령 주기의 오차 등에 따라 충/방전 제어 명령이 지체되는 등 소정의 문제가 발생하여, 배터리에 충전되는 전기 에너지가 태양광 발전 전력을 넘어서게 되면, 의도치 않게 전력 계통으로부터도 전력 유입이 진행되기 때문에 전력 계통의 안정성에 영향을 주게 된다. 또한, 방전 시에도 계통과 연계된 부하 등의 최대 용량을 넘지 않는 선에서 방전량을 조절되도록 해야 안정성을 유지할 수 있다. In terms of accuracy, the electrical energy charged into the electrical energy storage system must not exceed the photovoltaic power. If a predetermined problem occurs such that the charge / discharge control command is delayed in accordance with the solar power generation measurement interval and the error of the control command cycle, and the electric energy charged in the battery exceeds the solar photovoltaic power, Since the power input from the system also proceeds, the stability of the power system is affected. In addition, the stability can be maintained by controlling the amount of discharge at a line that does not exceed the maximum capacity of a load or the like associated with the system even during discharging.
반면, 효율성 측면에서도 배터리에 전기 에너지를 충/방전시키는 충/방전 제어장치의 충/방전 효율을 고려해야 더욱 정확하고 안정성 있게 전기 에너지를 이동시킬 수 있다. On the other hand, in terms of efficiency, the charge / discharge efficiency of the charge / discharge control device for charging / discharging electric energy to / from the battery can be more accurately and stably transferred.
상술한 바와 같이, 전력 계통과 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템 간의 유기적인 전기 에너지 이동 제어를 위해서는 정확성과 효율성을 모두 높일 수 있는 제어 알고리즘이 필요하다. As described above, in order to control the organic electrical energy transfer between the power system and the photovoltaic power generation system, a control algorithm that can improve both accuracy and efficiency is needed.
하지만, 종래에는 단순하게 미리 설정된 제어 주기와 스케줄에 따라서만 태양광 발전량을 계측하고 배터리의 충/방전을 제어했기 때문에 안정성을 유지하고 효율성을 높이기엔 한계가 있을 수밖에 없었다. However, conventionally, since the solar power generation amount is measured only according to the preset control period and schedule and the charge / discharge of the battery is controlled, there is a limit to maintain the stability and increase the efficiency.
특히, 종래의 에너지 저장 시스템은 태양광 발전의 특성인 간헐적인 발전량 변동에 의해 전력 계통 측에서의 에너지 흡수를 무시하고 충전을 진행하거나, 경험적 수치에 의존하여 배터리의 최대 용량을 사용하지 못하고 버퍼로 낭비하는 등의 문제가 있었다. 이는, 모두 에너지 저장 시스템을 효율적으로 운영하지 못하고, 경제적으로도 손실을 초래할 수밖에 없었다. In particular, the conventional energy storage system ignores the energy absorption at the power system side due to the intermittent fluctuation of the power generation amount, which is a characteristic of the solar power generation, and recharges the battery or wastes the maximum capacity of the battery due to the empirical value And the like. All of these fail to efficiently operate the energy storage system and cause economic losses.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터와 충/방전 제어장치의 충/방전 효율 데이터를 실시간으로 반영해서 배터리의 충/방전을 제어함으로써, 정확성과 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템, 및 그 충/방전 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the charging / discharging of a battery by reflecting solar battery power variation data and charge / discharge efficiency data of a charge / And more particularly, to a solar energy-linked electric energy storage system capable of further improving a solar cell power generation efficiency and a charge / discharge control method thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템은 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 PV 발전부, PV 발전부에서 실시간으로 생성되는 전기 에너지 발전량, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터, 및 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부의 충/방전을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성 및 출력하는 에너지 관리 제어부, 및 충/방전 제어신호에 대응하여 PV 발전부로부터의 전기 에너지와 계통 전력단으로부터의 전기 에너지를 상기 배터리부에 충전하거나, 배터리부에 충전된 전기 에너지를 계통 전력단로 방전시키는 충방전 제어부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic generation electric energy storage system including a PV power generation unit for generating electric energy by solar power generation, an electric energy generation amount generated in real time in the PV power generation unit, Discharge control signal for controlling the charge / discharge of the battery unit using the PV power fluctuation data of the past and the charge / discharge efficiency data, and a charge / And a charge / discharge control unit charging the battery unit with electric energy from the power generation unit and the system power terminal, or discharging the electric energy charged in the battery unit to the system power stage.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법은 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 단계, 전기 에너지 발전량, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터, 및 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부의 충/방전을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성 및 출력하는 단계, 및 충/방전 제어신호에 대응하여 생성된 전기 에너지와 계통 전력단으로부터의 전기 에너지를 배터리부에 충전하거나, 배터리부에 충전된 전기 에너지를 계통 전력단로 방전시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling charge / discharge of a solar energy-generating electric energy storage system, including: generating electric energy by solar power generation; Generating and outputting a charge / discharge control signal for controlling charge / discharge of the battery section using the photovoltaic generation variation data and the charge / discharge efficiency data, and generating and outputting charge / Charging the battery unit with electrical energy from the system power stage or discharging the electrical energy charged in the battery unit to the system power stage.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템, 및 그 충/방전 제어 방법은 과거의 태양광 발전 변동량 데이터와 충/방전 제어장치의 충/방전 효율 데이터를 실시간으로 반영해서 배터리의 충/방전을 제어할 수 있도록 한다. 이에, 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 정확성과 효율성을 더욱 향상시키고 그 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다. The solar energy-linked electric energy storage system and its charge / discharge control method according to the embodiments of the present invention having the above-described various technical features are applicable to the solar energy generation variation data of the past and the charge / discharge Efficiency data is reflected in real time so that charge / discharge of the battery can be controlled. Accordingly, it is possible to further improve the accuracy and efficiency of the photovoltaic power generation electric energy storage system and to enhance the reliability thereof.
또한, 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템 운영을 최적화함으로써, 경제적인 손실 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다. Further, by optimizing the operation of the solar energy-linked electric energy storage system, it is possible to prevent economic loss from occurring.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 관리 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 버퍼 설정부에서 충/방전 버퍼 용량을 설정하기 위해 발전 전력의 최대 변동량을 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 버퍼 설정부에서 설정되는 배터리부 충전 버퍼량과 충전량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 2의 버퍼 설정부에서 설정되는 배터리부 방전 버퍼량과 방전량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 충/방전 제어부의 충/방전 효율 변화 데이터를 표시한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 충/방전 제어부의 충/방전량 검출 기준 설정 및 그에 따른 효율 적용 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a block diagram specifically illustrating a photovoltaic power generation type electric energy storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a block diagram specifically showing the energy management controller shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for detecting the maximum variation of generated power to set the charge / discharge buffer capacity in the buffer setting unit shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a graph showing a battery charge buffer amount and a charge amount change set in the buffer setting unit of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a graph showing changes in the amount and discharge amount of the battery unit discharge buffer set in the buffer setting unit of FIG. 2. FIG.
6 is a graph showing charge / discharge efficiency change data of the charge / discharge controller shown in FIG.
7 is a view for explaining a charge / discharge amount detection reference setting and an efficiency applying method of the charge / discharge control unit shown in FIG.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram specifically illustrating a photovoltaic power generation type electric energy storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템은 PV 발전부(100), PV 인버터(110), 발전량 계측부(200), 에너지 관리 제어부(300), 충/방전 제어부(400), 및 배터리부(410)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the photovoltaic power generation system of the present invention includes a PV
PV 발전부(100)는 복수의 태양 전지(PV) 등을 이용하여 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성한다. 구체적으로, PV 발전부(100)는 복수의 태양 전지(PV)를 구비하며, 각각의 태양 전지들을 이용해서 발전 전력, 즉 전기 에너지를 생성한다. The PV
이에, PV 인버터(110)는 인버터 등의 전력 변환기기를 이용하여 각각의 PV 발전부(100)로부터 생성된 전기 에너지를 직류 또는 교류 형태로 변환한다. 그리고 에너지 관리 제어부(300)나 충/방전 제어부(400)의 제어에 따라 발전된 전기 에너지를 배터리부(410)나 계통 전력단(500) 또는 부하(미도시) 등으로 전송한다. Accordingly, the
PV 발전부(100)의 경우, 다른 발전원으로 치환이 가능하며 풍력, 태양열, 소수력, 바이오 등의 신재생 에너지원이 가능하겠지만, 현실적으로 소음이나 냄새, 환경적인 요인을 고려했을 때, 소규모 수용가 혹은 가정집에서 사용 가능한 발전원으로는 태양 전지(PV)를 적용함이 바람직하다. In the case of the PV
PV 인버터(110)는 하이브리드 전력 제어 장치로서, PV 발전부(100)의 직류 전압은 컨버터를 통해 직류의 링크 전압으로 변환될 수 있다. PV 발전부(100)의 전기 에너지가 계통 전력단(500)이나 부하 등으로 전송되기 위해서는 인버터를 통해 교류 전압으로 변환되어 공급되도록 할 수 있다. 이를 위해, 하이브리드 전력 제어 장치에는 적어도 하나의 인버터와 컨버터 등이 구비될 수 있다. The
발전량 계측부(200)는 PV 발전부(100)에서 생성되는 전기 에너지의 발전량을 실시간으로 계측하여, 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량 정보를 에너지 관리 제어부(300)로 전송한다. The power generation
에너지 관리 제어부(300)는 실시간으로 계측된 전기 에너지 발전량, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터, 및 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부(410)의 충/방전을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성한다. 그리고 충/방전 제어신호는 충/방전 제어부(400)로 전송한다. The
구체적으로, 에너지 관리 제어부(300)는 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 미리 설정된 기간별로 추출 및 분석하여, 미리 설정된 기간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출한다. 그리고 검출된 최대 변동량을 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량에 반영하여, 실시간으로 배터리부(410)의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경한다. Specifically, the
이어, 에너지 관리 제어부(300)는 충/방전 제어부(400)의 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량에 대응되는 효율치를 산출한다. 그리고 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 배터리부(410)의 충/방전량을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성한다. Then, the
충/방전 제어부(400)는 PCS(Power Control System) 장비로 구성될 수 있으며, 이러한 충/방전 제어부(400)는 에너지 관리 제어부(300)로부터 입력되는 충/방전 제어신호에 응답하여 배터리부(410)의 충/방전 동작을 실시간으로 제어한다. 다시 말해, 충/방전 제어부(400)는 충/방전 제어신호에 응답하여 PV 발전부(100)로부터의 전기 에너지와 계통 전력단(500)으로부터의 전기 에너지를 배터리부(410)에 충전시키거나, 배터리부(410)에 충전된 전기 에너지를 계통 전력단(500)이나 부하(미도시)로 방전시킨다. The charge /
배터리부(410)는 SOC(State of Charge)를 확인할 수 있는 적어도 하나의 배터리를 포함해서 구성될 수 있다. 일 예로, 배터리부(410)는 LiB/RFB 등의 배터리를 구비하여 구성되고, 배터리의 SOC 와 OCV(Open Circuit Voltage) 측정 및 계산을 위한 다양한 센서들이 추가로 구성될 수도 있다. 이러한 배터리부(410)는 충/방전 제어부(400)의 제어에 따라 PV 발전부(100) 및 계통 전력단(500)으로부터의 전기 에너지를 자체 배터리에 충전시키거나, 부하 또는 계통 전력단(500)으로 방전시킬 수 있다. The
구체적으로, 배터리부(410)는 충/방전 제어부(400)로부터 충전 제어신호가 입력되면, PV 발전부(100) 및 계통 전력단(500)으로부터 입력되는 전기 에너지를 내/외부 배터리에 충전시킨다. 반면, 배터리부(410)는 충/방전 제어부(400)로부터 방전 제어신호가 입력되면, 배터리의 전기 에너지를 방전시킴으로써 방전되는 전기 에너지가 부하 또는 계통 전력단(500)으로 전송되도록 한다. Specifically, when the charge control signal is inputted from the charge /
계통 전력단(500)은 발전소 전력을 분배시켜 공급하는 전력 관리기관, 또는 전력 그리드 주관기관 등이 될 수 있다. 계통 전력단(500)은 전기 에너지를 배터리부(410)나 별도의 부하로 전송하거나, 배터리부(410)로부터 전기 에너지를 입력받기도 한다. The
도 2는 도 1에 도시된 에너지 관리 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram specifically showing the energy management controller shown in FIG. 1. FIG.
도 2에 도시된 에너지 관리 제어부(300)는 데이터 베이스(310), 버퍼 설정부(320), 및 제어신호 생성부(330)를 포함한다. The
데이터 베이스(310)는 발전량 계측부(200)에서 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량 정보를 저장 및 누적하여, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 생성하고 공유한다. The
버퍼 설정부(320)는 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 분석하고 분석된 결과와 실시간으로 계측된 전기 에너지 발전량 정보를 이용해서 실시간으로 배터리부(410)의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경한다. The
제어신호 생성부(330)는 배터리부(410)의 충전 및 방전량과 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 배터리부(410)의 충/방전량을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성한다. The
도 2의 버퍼 설정부(320)는 실시간으로 배터리부(410)의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경하기 위한 구성으로 최대 변동량 검출부(321), 및 버퍼 계산부(322)를 포함한다. The
최대 변동량 검출부(321)는 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 미리 설정된 기간별로 추출 및 분석하여 미리 설정된 기간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출한다. The maximum
그리고 버퍼 계산부(322)는 검출된 최대 변동량을 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량 또는 배터리부(410)의 충/방전량에 반영하여 실시간으로 배터리부(410)의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경한다. Then, the
도 3은 도 2에 도시된 버퍼 설정부에서 충/방전 버퍼 용량을 설정하기 위해 발전 전력의 최대 변동량을 검출하는 방법을 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a method for detecting the maximum variation of generated power to set the charge / discharge buffer capacity in the buffer setting unit shown in FIG. 2. FIG.
도 3을 참조하면, 최대 변동량 검출부(321)는 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 미리 설정된 기간별로 추출 및 분석하여 미리 설정된 기간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정되는 기간은 과거 7일(1day 내지 7day) 중 각각의 날짜에 지정된 시간대(st1 내지 st7)이 될 수 있다. Referring to FIG. 3, the maximum
구체적으로, 최대 변동량 검출부(321)는 도 3과 같이, 현재 날짜로부터 과거 7일의 기간(7 day)을 설정하고, 과거 7일의 기간(1day 내지 7day) 중에서 현재 시간대(예를 들어, 1day의 1h)의 전후 1시간 간격(0h 내지 2h)으로 매일 같은 시간의 앞뒤 1시간씩(1st 내지 7st)이 지정되도록 하여, 총 14시간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출할 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 3, the maximum fluctuation
여기서, 상기 미리 설정된 기간 내에서 발전된 전기 에너지의 최대 변동량(MAX Ramp rate, )은 하기의 수학식 1을 이용해 검출할 수 있다. Here, the maximum variation amount of the electric energy developed within the predetermined time period (MAX Ramp rate, ) Can be detected using the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, Ppv(t)는 시간(t)에서의 전기 에너지 발전량이고, PPV(t-Δt)는 시간(t)에서의 전기 에너지 발전량과 Δt 전 시간대에서의 전기 에너지 발전량 차이 값이다. 그리고 P*는 충/방전 제어부(400)의 정격 출력량이다. 특히 시간(t)는 PV 발전부(100)의 태양광 발전 스캔 간격(예를 들어, 1분 내지 1시간 중 어느 한 간격)이 될 수 있다. Here, P pv (t) is the electric energy generation amount at time t, P PV (t-t) is the electric energy generation amount at time t, and the electric energy generation amount difference value at all time points t. And P * is the rated output of the charge /
도 4는 도 2의 버퍼 설정부에서 설정되는 배터리부 충전 버퍼량과 충전량 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고 도 5는 도 2의 버퍼 설정부에서 설정되는 배터리부 방전 버퍼량과 방전량 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing a battery charge buffer amount and a charge amount change set in the buffer setting unit of FIG. 2. FIG. And FIG. 5 is a graph showing changes in the amount and discharge amount of the battery unit discharge buffer set in the buffer setting unit of FIG.
도 4 및 도 5와 같이, 버퍼 계산부(322)는 검출된 최대 변동량(MAX Ramp rate, )을 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량(P_pv)에 반영하여, 실시간으로 배터리부(410)의 충전량(P_bat,chg), 방전량(P_bat,dchg), 및 버퍼 용량(P_pv×buffer)을 설정 및 변경한다. 4 and 5, the
여기서, 버퍼 계산부(322)는 하기의 수학식 2를 이용해서 실시간을 버퍼 용량(Buffer(t))을 산정할 수 있다. Here, the
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, MAX Ramp rate는 버퍼 계산부(322)에서 검출된 최대 변동량이다. 특히, 계측 오차로 인한 과도한 버퍼 값 산출을 막기 위해 일정 기간(예를 들어, 7일) 내의 최대 변동량 값 중, 검출 기간인 14시간 내의 변동량 평균의 200%를 넘어서는 값은 버퍼 값으로 적용하지 않는다. Here, the MAX ramp rate is the maximum variation detected by the
도 2에 도시된 제어신호 생성부(330)는 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량과 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 배터리부(410)의 충/방전량을 제어하기 위한 상기 충/방전 제어신호를 생성한다. The
제어신호 생성부(330)는 버퍼 계산부(322)에서 산출된 충전 및 방전 버퍼 용량(P_pv×buffer)을 고려해서 배터리부(410)의 충전량(P_bat,chg) 및 방전량(P_bat,dchg)을 산출할 수 있다. 이 경우, 하기의 수학식 3을 이용해서 배터리부(410)의 충전량(P_bat,chg)을 산출할 수 있다. 이때, 계통 전력단으로부터의 전력 유입은 없으며, 버퍼의 값은 값은 양수이여야 한다. The control
[수학식 3]&Quot; (3) "
P_bat,chg = P_pv × (1-buffer) P_bat, chg = P_pv x (1-buffer)
반면, 하기의 수학식 4를 이용해서는 배터리부(410)의 방전량(P_bat,dchg)을 산출할 수 있다. 마찬가지로, 버퍼의 값은 값은 양수이여야 한다. On the other hand, the discharge amount (P_bat, dchg) of the
[수학식 4]&Quot; (4) "
Pbat,dchg = P_grid,limit - P_pv × (1+buffer) Pbat, dchg = P_grid, limit - P_pv x (1 + buffer)
제어신호 생성부(330)는 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량과 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부(410)의 충/방전량을 제어하기 위한 구성으로 효율 계산부(331), 충전량 설정 제어부(332), 방전량 설정 제어부(332)를 구비하여 구성된다. The
효율 계산부(331)는 충/방전 제어부(400)의 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량에 대응되는 효율치를 산출한다. The
충전량 설정 제어부(332)는 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 배터리부(410)의 충전량을 제어하기 위한 충전 제어신호를 생성한다. 충전 제어신호는 충/방전 제어부(400)로 전송된다. The charging amount setting
방전량 설정 제어부(332)는 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 배터리부(410)의 방전량을 제어하기 위한 방전 제어신호를 생성한다. 방전 제어신호는 충/방전 제어부(400)로 전송된다. The discharge amount setting
도 6은 도 1에 도시된 충/방전 제어부의 충/방전 효율 변화 데이터를 표시한 그래프이다. 6 is a graph showing charge / discharge efficiency change data of the charge / discharge controller shown in FIG.
효율 계산부(331)는 도 6에 도시된 충/방전 제어부(400)의 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부(410)의 충전 및 방전량에 각각 대응되는 효율치를 산출한다. The
충/방전 효율 데이터는 충/방전 제어부(400)에 구성된 PCS(Power Control System) 장비의 제조사에서 마련되는 데이터일 수도 있다. 이러한 충/방전 효율 데이터는 각 PCS 장비의 충/방전 제어 동작시, 충/방전량에 따라 발생되는 손실을 고려하여 충/방전량에 각각 대응되는 효율치를 정리한 데이터이다. The charge / discharge efficiency data may be data provided by a manufacturer of a PCS (Power Control System) device configured in the charge /
도 6에 도시된 바와 같이, PCS의 효율은 입력 전력(W)과 전압(V)에 의해 가변된다. 도 6의 a(V), b(V), c(V)는 각각의 입력 전압이며, x축은 입력 전력(W) 값이다. 예를 들어, c(V)=460V, b(V)= 480V, a(V) =495V으로 볼 때, 입력 전력(W)에 따라 그 효율치(η, efficiency)는 상이하게 달라질 수 있다. 본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 충/방전 명령 값을 추산하며, 충/방전 량 계산 기준 점에 따라 효율을 고려한 값으로 환산하여 적용한다. As shown in FIG. 6, the efficiency of the PCS is varied by the input power W and the voltage V. FIG. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) are input voltages, and the x-axis is the input power W value. For example, the efficiency value?, Efficiency may be different according to the input power W in view of c (V) = 460V, b (V) = 480V, a (V) = 495V. In the present invention, the charge / discharge command value is estimated in consideration of this point, and converted into a value considering the efficiency according to the charge / discharge amount calculation reference point.
구체적으로, 효율 계산부(331)는 버퍼 계산부(322)에서 산출된 충전 및 방전 버퍼 용량(P_pv_buffer)을 고려해서 산출된 배터리부(410)의 방전량(P_bat,dchg) 및 충전량(P_bat,chg)을 각각 충/방전 효율 데이터와 대응시켜서, 배터리부(410)의 방전량(P_bat,dchg) 및 충전량(P_bat,chg)에 각각 대응되는 효율치(η)를 산출한다. Specifically, the
충전량 설정 제어부(332)는 배터리부(410)의 충전량에 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치(η)를 실시간으로 반영해서 배터리부(410)의 충전량을 제어하기 위한 충전 제어신호를 생성하게 된다. The charge amount setting
반면, 방전량 설정 제어부(332)는 배터리부(410)의 방전량에 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치(η)를 실시간으로 반영해서 배터리부(410)의 방전량을 제어하기 위한 방전 제어신호를 생성하게 된다. On the other hand, the discharge amount setting
도 7은 도 1에 도시된 충/방전 제어부의 충/방전량 검출 기준 설정 및 그에 따른 효율 적용 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a charge / discharge amount detection reference setting and an efficiency applying method of the charge / discharge control unit shown in FIG.
도 7에 도시된 바와 같이, 배터리부(410)의 충전량(P_bat,dchg) 및 방전량(P_bat,dchg) 측정시, 그 측정 기준점이 충/방전 제어부(400)의 전단(A)이 될 수도 있고, 충/방전 제어부(400)의 후단(B)이자 배터리부(410)의 전단이 될 수도 있다. 7, when the charged amount P_bat, dchg and the discharged amount P_bat, dchg of the
이에, 충전량 설정 제어부(332)와 방전량 설정 제어부(332)는 배터리부(410)의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 충/방전 제어부(400)의 전단(A)인 경우에는 충전량 및 방전량 측정 기준점이 충/방전 제어부(400)의 후단(B)인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 할 수 있다. The charge amount setting
[표 1][Table 1]
상기 표 1에 도시된 바와 같이 연산하여, 충전량 설정 제어부(332)는 배터리부(410)의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 충/방전 제어부(400)의 전단(A)인 경우에는 충전량 및 방전량 측정 기준점이 충/방전 제어부(400)의 후단(B)인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 충전량 제어신호를 생성할 수 있다. The charge amount setting
표 1에서, P_bat,chg는 배터리부(410)의 충전량이며, P_bat,dchg는 배터리부(410)의 방전량이다. 그리고 charging efficiency는 충전시 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치(η, charging efficiency)이다. 반면, discharging efficiency는 방전시 효율 계산부(331)에서 산출된 효율치(η, discharging efficiency)이다. In Table 1, P_bat and chg are charge amounts of the
이상 상술한 바와 같이, 충전량 설정 제어부(332)와 방전량 설정 제어부(332)는 배터리부(410)의 충전량 및 방전량 측정 기준점에 따라 효율치가 보상 정도가 상이해지도록 보상량을 조절하여 충전량 및 방전량 측정 기준점에 따라 보상 효율이 더욱 향상되도록 할 수 있다. As described above, the charge amount setting
이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템, 및 그 충/방전 제어 방법은 과거의 태양광 발전 변동량 데이터와 충/방전 제어장치의 충/방전 효율 데이터를 실시간으로 반영해서 배터리의 충/방전을 제어할 수 있도록 한다. 이에, 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 정확성과 효율성을 더욱 향상시키고 그 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템 운영을 최적화함으로써, 경제적인 손실 발생을 방지할 수 있다. The photovoltaic power generation electric energy storage system and the charge / discharge control method thereof according to the embodiment of the present invention reflect the photovoltaic generation variation data of the past and charge / discharge efficiency data of the charge / discharge control device in real time So that charge / discharge of the battery can be controlled. Accordingly, the accuracy and efficiency of the solar energy-linked electric energy storage system can be further improved and the reliability thereof can be enhanced. In addition, by optimizing the operation of the solar energy-linked electric energy storage system, it is possible to prevent economic loss.
상기에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시 예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시 예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the following claims. It will be possible.
100: PV 발전부
110: PV 인버터
200: 발전량 계측부
300: 에너지 관리 제어부
400: 충/방전 제어부
410: 배터리부
500: 계통 전력단100: PV power generation section
110: PV inverter
200: Power generation amount measuring section
300: Energy management controller
400: charging / discharging control section
410: Battery section
500: grid power stage
Claims (12)
상기 PV 발전부에서 실시간으로 생성되는 전기 에너지 발전량, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터, 및 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부의 충/방전을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성 및 출력하는 에너지 관리 제어부; 및
상기 충/방전 제어신호에 대응하여 상기 PV 발전부로부터의 전기 에너지와 계통 전력단으로부터의 전기 에너지를 상기 배터리부에 충전하거나, 상기 배터리부에 충전된 전기 에너지를 계통 전력단로 방전시키는 충방전 제어부를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
A PV power generating unit for generating electric energy by solar power generation;
Discharge control signal for controlling the charge / discharge of the battery unit using the electric energy generation amount generated in real time in the PV power generation unit, the past solar power generation variation data, and the charge / discharge efficiency data, A management control unit; And
Discharge control signal to charge the battery unit with electric energy from the PV power generation unit and the grid power terminal in response to the charge / discharge control signal, or to discharge the electric energy charged in the battery unit to the grid power stage Comprising a control section
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
상기 에너지 관리 제어부는
상기 실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량 정보를 저장 및 누적하여 상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 생성 및 공유하는 데이터 베이스;
상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 분석하고 분석된 결과와 상기 실시간으로 계측된 전기 에너지 발전량 정보를 이용해서 실시간으로 상기 배터리부의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경하는 버퍼 설정부; 및
상기 배터리부의 충전 및 방전량과 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 배터리부의 충/방전량을 제어하기 위한 상기 충/방전 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The energy management controller
A database for storing and accumulating electrical energy generation amount information measured in real time to generate and share the past photovoltaic generation variation data;
A buffer setting unit for setting and changing the charging and discharging buffer capacities of the battery unit in real time using analysis results of the past photovoltaic power generation variation data and information on the electric energy generation amount measured in real time; And
And a control signal generation unit for generating the charge / discharge control signal for controlling the charge / discharge amount of the battery unit in real time using the charge and discharge amount of the battery unit and charge / discharge efficiency data,
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
상기 버퍼 설정부는
상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 미리 설정된 기간별로 추출 및 분석하여 미리 설정된 기간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출하는 최대 변동량 검출부; 및
상기 검출된 최대 변동량을 상기 배터리부의 충전량 및 방전량에 반영하여 실시간으로 배터리부의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경하는 버퍼 계산부를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
3. The method of claim 2,
The buffer setting unit
A maximum fluctuation amount detecting unit for extracting and analyzing the past photovoltaic generation variation data by a predetermined period and detecting the maximum variation of electric energy developed within a predetermined period; And
And a buffer calculation unit for setting and changing the charge and discharge buffer capacities of the battery unit in real time by reflecting the detected maximum variation amount to the charged amount and the discharged amount of the battery unit
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
상기 제어신호 생성부는
상기 충/방전 제어부에 대한 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부의 충전량 및 방전량에 각각 대응되는 효율치를 산출하는 효율 계산부;
상기 효율 계산부에서 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 상기 배터리부의 충전량을 제어하기 위한 충전 제어신호를 생성하는 충전량 설정 제어부; 및
상기 효율 계산부에서 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 배터리부의 방전량을 제어하기 위한 방전 제어신호를 생성하는 방전량 설정 제어부를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
3. The method of claim 2,
The control signal generator
An efficiency calculation unit for calculating an efficiency value corresponding to a charged amount and a discharged amount of the battery unit using charge / discharge efficiency data for the charge / discharge control unit;
A charge amount setting control unit for generating a charge control signal for controlling the charge amount of the battery unit by reflecting the efficiency value calculated by the efficiency calculation unit in real time; And
And a discharge amount setting control unit for generating a discharge control signal for controlling the discharge amount of the battery unit by reflecting the efficiency value calculated by the efficiency calculation unit in real time
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
상기 효율 계산부는
충전 및 방전 버퍼 용량을 고려해서 산출된 상기 배터리부의 방전량 및 충전량을 각각 상기의 충/방전 효율 데이터와 대응시켜서, 상기의 충/방전 효율 데이터로부터 상기 배터리부의 방전량 및 충전량에 각각 대응되는 효율치를 산출하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
5. The method of claim 4,
The efficiency calculation unit
Discharge efficiency data and the discharge amount and the charge amount of the battery section calculated in consideration of the charge and discharge buffer capacity are respectively associated with the charge and discharge efficiency data, Calculating
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
상기 충전량 설정 제어부는
상기 배터리부의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 전단인 경우에는 상기 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 후단인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 상기 충전량 제어신호를 생성하고,
상기 방전량 설정 제어부는
상기 배터리부의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 전단인 경우에는 상기 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 후단인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 상기 방전량 제어신호를 생성하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템.
5. The method of claim 4,
The charge amount setting control unit
When the charge amount and discharge amount measurement reference point of the battery unit is the front end of the charge / discharge control unit, the charge amount control signal is generated so that a higher efficiency value is compensated for than the case where the charge amount and discharge amount measurement reference point is the rear end of the charge / discharge control unit and,
The discharge amount setting control unit
When the charge amount and the discharge amount measurement reference point of the battery section are the front end of the charge / discharge control section, the discharge amount control signal is set to be higher than that when the charge amount and discharge amount measurement reference point is the rear end of the charge / discharge control section Generating
Photovoltaic power - linked electric energy storage system.
전기 에너지 발전량, 과거의 태양광 발전 변동량 데이터, 및 충/방전 효율 데이터를 이용해서 배터리부의 충/방전을 제어하기 위한 충/방전 제어신호를 생성 및 출력하는 단계; 및
상기 충/방전 제어신호에 대응하여 상기 생성된 전기 에너지와 계통 전력단으로부터의 전기 에너지를 배터리부에 충전하거나, 상기 배터리부에 충전된 전기 에너지를 계통 전력단로 방전시키는 단계를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
Generating electrical energy by solar power generation;
Generating and outputting a charge / discharge control signal for controlling charge / discharge of the battery unit using electric energy generation amount, past photovoltaic generation variation data, and charge / discharge efficiency data; And
Discharging the electric energy from the generated electric energy and the system power terminal in response to the charge / discharge control signal to the battery unit, or discharging the electric energy charged in the battery unit to the system power unit
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
상기 충/방전 제어신호를 생성 및 출력하는 단계는
실시간으로 계측되는 전기 에너지 발전량 정보를 저장 및 누적하여 상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 생성 및 공유하는 단계;
상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 분석하고 분석된 결과와 상기 실시간으로 계측된 전기 에너지 발전량 정보를 이용해서 상기 배터리부의 충전 및 방전 버퍼 용량을 실시간으로 설정 및 변경하는 단계; 및
상기 배터리부의 충전 및 방전량과 충/방전 효율 데이터를 이용해서 실시간으로 배터리부의 충/방전량을 제어하기 위한 상기 충/방전 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
8. The method of claim 7,
The step of generating and outputting the charge / discharge control signal
Generating and sharing the past photovoltaic generation variation data by storing and accumulating electric energy generation amount information measured in real time;
Analyzing the past photovoltaic generation variation data and setting and changing the charging and discharging buffer capacities of the battery unit in real time using the analyzed result and the electric energy generation amount information measured in real time; And
And generating the charging / discharging control signal for controlling the charging / discharging amount of the battery unit in real time using the charging / discharging amount and the charging / discharging efficiency data of the battery unit
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
상기 배터리부의 충전 및 방전 버퍼 용량을 실시간으로 설정 및 변경하는 단계는
상기 과거의 태양광 발전 변동량 데이터를 미리 설정된 기간별로 추출 및 분석하여 미리 설정된 기간 내에 발전된 전기 에너지의 최대 변동량을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 최대 변동량을 상기 배터리부의 충전량 및 방전량에 반영하여 실시간으로 배터리부의 충전 및 방전 버퍼 용량을 설정 및 변경하는 단계를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The step of setting and changing the charging and discharging buffer capacities of the battery unit in real time
Extracting and analyzing the past photovoltaic generation variation data by a preset period and detecting a maximum variation of the generated electric energy within a predetermined period; And
And setting and changing the charging and discharging buffer capacities of the battery unit in real time by reflecting the detected maximum variation amount to the charging amount and the discharging amount of the battery unit
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
상기 충/방전 제어신호를 생성하는 단계는
상기 배터리부의 충전 및 방전을 제어하는 충/방전 제어부에 대한 충/방전 효율 데이터를 이용해서 상기 배터리부의 충전량 및 방전량에 각각 대응되는 효율치를 산출하는 단계;
상기 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 상기 배터리부의 충전량을 제어하기 위한 충전 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 산출된 효율치를 실시간으로 반영해서 상기 배터리부의 방전량을 제어하기 위한 방전 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The step of generating the charge / discharge control signal
Calculating an efficiency value corresponding to the charged amount and the discharged amount of the battery unit using the charge / discharge efficiency data for the charge / discharge control unit for controlling the charging and discharging of the battery unit;
Generating a charge control signal for controlling the charged amount of the battery unit by reflecting the calculated efficiency value in real time; And
And generating a discharge control signal for controlling the discharge amount of the battery unit by reflecting the calculated efficiency value in real time
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
상기 효율치를 산출하는 단계는
충전 및 방전 버퍼 용량을 고려해서 산출된 상기 배터리부의 방전량 및 충전량을 각각 상기의 충/방전 효율 데이터와 대응시켜서, 상기의 충/방전 효율 데이터로부터 상기 배터리부의 방전량 및 충전량에 각각 대응되는 효율치를 산출하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
11. The method of claim 10,
The step of calculating the efficiency value
Discharge efficiency data and the discharge amount and the charge amount of the battery section calculated in consideration of the charge and discharge buffer capacity are respectively associated with the charge and discharge efficiency data, Calculating
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
상기 충전 제어신호를 생성하는 단계는
상기 배터리부의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 전단인 경우에는 상기 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 후단인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 상기 충전량 제어신호를 생성하며,
상기 방전 제어신호를 생성하는 단계는
상기 배터리부의 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 전단인 경우에는 상기 충전량 및 방전량 측정 기준점이 상기 충/방전 제어부의 후단인 경우보다 더 높은 효율치가 보상되도록 상기 방전량 제어신호를 생성하는
태양광 발전 연계형 전기 에너지 저장 시스템의 충/방전 제어 방법.
11. The method of claim 10,
The step of generating the charge control signal
When the charge amount and discharge amount measurement reference point of the battery unit is the front end of the charge / discharge control unit, the charge amount control signal is generated so that a higher efficiency value is compensated for than the case where the charge amount and discharge amount measurement reference point is the rear end of the charge / discharge control unit In addition,
The step of generating the discharge control signal
When the charge amount and the discharge amount measurement reference point of the battery unit are the front end of the charge / discharge control unit, the discharge amount control signal is set to be higher than that when the charge amount and discharge amount measurement reference point is the rear end of the charge / discharge control unit Generating
(Method for controlling charge / discharge of solar energy - linked electric energy storage system).
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