KR20190129511A - Method for power exchange in multi-microgrid - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a method of distributing power in a multi-microgrid includes: a step (a) in which an upper controller monitoring and managing a power system by identifying the load and generation condition of each microgrid fulfills a supply and demand restriction condition to match supply and demand for power and adjust the schedule of each microgrid to make increments of a cost function identical if there is a power generation source having a cost function for a fuel cost in each microgrid; a step (b) in which the upper controller adjusts the schedule of each microgrid to regulate supply power supplied from the power system in an upper peak time zone if there is not a power generation source having a cost function for a fuel cost in each microgrid; and a step (c) in which a lower controller autonomously managing each microgrid changes an output schedule based on schedule adjustment information of the upper controller and distributes power in accordance with the changed output schedule. Therefore, the present invention is capable of improving economic feasibility by reducing the power generation of a microgrid having a high cost.

Description

다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법 {METHOD FOR POWER EXCHANGE IN MULTI-MICROGRID}Power Flexibility Method in Multiple Microgrids {METHOD FOR POWER EXCHANGE IN MULTI-MICROGRID}

본 발명은 각 마이크로그리드의 스케줄 조정을 통해 간접적인 전력 융통을 수행하는 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power fusion method in multiple microgrids that performs indirect power fusion through scheduling of each microgrid.

마이크로그리드는 타 네트워크에서의 에너지 공급 및 독립 운전을 통해 보다 유연한 계통 운영이 가능하여, 기존의 중앙 집중형 송배전 시스템에서 탈피한 분산형 시스템으로 각광받고 있다. 이에 따른 마이크로그리드 기술 개발의 수요 급증으로 다중 마이크로그리드간의 경제성 및 안정성을 고려한 최적 운영 및 제어에 대한 기술 개발이 필요하다. Microgrids can be operated more flexibly through energy supply and stand-alone operation in other networks, making them a decentralized system away from traditional centralized power distribution systems. As the demand for microgrid technology increases, the development of technology for optimal operation and control considering the economics and stability between multiple microgrids is necessary.

마이크로그리드는 전력 계통과의 상시 연계 여부에 따라 계통 연계형 마이크로그리드와 독립형 마이크로그리드로 구분할 수 있다. 계통 연계형 마이크로그리드는 평상시에는 전력 계통과 연계되어 전력을 거래하며, 비상시에는 계통으로부터 분리되어 운전할 수 있어 수용가에 무정전으로 전력을 공급할 수 있는 것이 특징이다. 이러한 계통 연계형 마이크로그리드는 주로 빌딩, 캠퍼스, 군부대 등에 적용될 수 있으며, 해당 수용가의 공급 신뢰도 향상 및 전력 거래를 통한 이윤 추구를 목적으로 한다.독립형 마이크로그리드는 전기적으로 고립된 지역(섬, 사막, 극지방 등)에 전력을 공급하기 위한 용도로 개발되었으며, 기존 디젤발전소와 신재생에너지(풍력, 태양광 등), 배터리 등을 적절하게 조합하여 구축한다.Microgrids can be divided into grid-attached microgrids and stand-alone microgrids, depending on whether they are always connected to the power grid. Grid-connected microgrids usually trade power in conjunction with power grids, and can operate separately from the grid in an emergency, providing uninterrupted power to consumers. These grid-connected microgrids can be applied primarily to buildings, campuses, military units, etc., and are aimed at improving the reliability of their customers' supply and pursuing profits through electricity transactions.Independent microgrids are electrically isolated areas (islands, deserts, It was developed for the purpose of supplying electric power to the polar region, etc., and it is constructed by combining the existing diesel power plant, renewable energy (wind power, solar light, etc.) and battery properly.

일반적으로, 다수의 셀 마이크로그리드로 구성된 마이크로그리드 시스템의 전력 융통 알고리즘은 크게 계통 연계 운전시 전력 융통 기법과 독립 운전시 전력 융통 기법으로 구분될 수 있다. In general, the power flexibility algorithm of a microgrid system composed of a plurality of cell microgrids can be largely divided into a power flexibility technique for grid linkage operation and a power flexibility technique for independent operation.

기존의 마이크로그리드 시스템은 계통 연계 운전시 상위 피더 내에 있는 프리미엄 셀 마이크로그리드와 노멀 셀 마이크로그리드 간의 간접적인 전력 융통을 통해 전력을 공유하고 있다.Conventional microgrid systems share power through indirect power fusion between premium cell microgrids and normal cell microgrids within the upper feeder during grid linkage.

이때, 각 마이크로그리드는 자신의 내부 구성요소들과 조건들만을 고려하여 자신의 출력 스케줄을 구성하기 때문에 다중 마이크로그리드 시스템의 전체적인 관점에서 다른 부하들이나 주변의 마이크로그리드의 개별적인 스케줄을 고려하지 않고 있어 비효율적이고 중/대규모급의 전력 계통에서 부적절하다는 문제점이 있다.At this time, each microgrid configures its own output schedule by considering only its own internal components and conditions. Therefore, the microgrid does not consider other loads or individual schedules of surrounding microgrids in the overall view of the multi-microgrid system. And there is a problem that is inappropriate in the medium / large scale power system.

대한민국 등록특허 제10-1678857호 (발명의 명칭: 마이크로그리드의 실시간 전력 수급, 전력 수급 예측 및 전력 공유 제어 장치)Republic of Korea Patent No. 10-1678857 (name of the invention: real-time power supply, power supply prediction and power sharing control device of the micro grid)

본 발명의 일 실시예는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상위 제어기에서 마이크로그리드간의 전력 융통을 위한 스케줄 조정을 수행함으로써 계통 연계 운전시 마이크로그리드들 및 전력계통과의 최적 전력 융통을 통해 내부 발전원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by performing a schedule adjustment for the power grid between the microgrid in the host controller through the optimal power fusion with the microgrid and the power system during grid linkage operation It is intended to provide a way to utilize internal power generation more efficiently.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem as described above, and other technical problems may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법은 (a) 각 마이크로그리드의 부하와 발전 상태를 파악하여 전력 계통 감시 및 운영을 수행하는 상위 제어기는, 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는 경우, 전력에 대한 공급과 수요가 일치되도록 하는 수급 제약 조건을 수행하고, 상기 비용 함수의 증분비가 동일해지도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행하는 단계; (b) 상기 상위 제어기는 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 없는 경우, 상위 피크 시간대에 전력 계통으로부터 공급되는 공급 전력이 조정되도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행하는 단계 및 (c) 각 마이크로그리드를 자율 운영하는 하위 제어기는 상기 상위 제어기의 스케줄 조정 정보에 기초하여 출력 스케줄을 변경하고, 상기 변경된 출력 스케줄에 따라 전력 융통을 수행하는 단계를 포함하는 것이다. 이때, 상기 하위 제어기는 전력 계통과의 연결 지점인 적어도 하나 이상의 고유 공통연결점(Point of Common Coupling, PCC )에서 전력 융통 및 계측을 수행하고, 상기 상위 제어기는 피더(Feeder)의 수에 따라 전력융통선로가 추가되어 전력 계통의 연결 관계가 변화됨에 따라, 상기 전력 계통의 연결 관계에 기초하여 전력 플로우(Power Flow)를 결정하고, 상기 결정된 전력 플로우에 의해 전력 융통이 수행되도록 스케줄 조정하는 것이다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, the power fusion method in multiple microgrids according to an aspect of the present invention (a) to determine the load and power generation status of each microgrid to perform the power system monitoring and operation If there is a power generation source having a cost function for fuel cost inside each microgrid, the host controller performs supply and demand constraints such that supply and demand for power are matched, and each micro grid is made to have the same increment ratio of the cost function. Performing a schedule adjustment for the grid; (b) if the upper controller does not have a power source having a cost function for fuel cost inside each microgrid, performing a schedule adjustment for each microgrid so that the supply power supplied from the electric power system is adjusted during the upper peak period. And (c) the lower controller autonomously operating each microgrid, changing an output schedule based on the schedule adjustment information of the upper controller, and performing power fusion according to the changed output schedule. In this case, the lower controller performs power fusion and measurement at least one or more unique common coupling points (PCCs), which are connection points with the power system, and the upper controller performs power fusion according to the number of feeders. As the line is added to change the connection relationship of the power system, the power flow is determined based on the connection relationship of the power system, and the power flow is adjusted by the determined power flow.

상기 (a) 단계는 단일 피더로 구성된 전력 계통일 경우에, (a-1) 상기 상위 제어기는 상기 수급 제약 조건을 이용한 기울기 방법(Gradient Method)을 통해 상기 비용 함수의 증분비를 계산하고, 상기 갱신된 비용 함수의 증분비를 기초로 하여 상기 발전원의 출력을 조정하며, 상기 조정된 발전원의 출력을 상기 수급 제약 조건에 반영하여 상기 비용 함수의 증분비를 재계산하는 단계; (a-2) 상기 (a-1) 단계를 반복 수행하여 상기 비용 함수의 증분비 값이 하나의 결과 값으로 수렴할 경우, 해당 결과 값을 최종 증분비 값으로 설정하는 단계 및 (a-3) 상기 최종 증분비 값을 각 마이크로그리드에 할당하여 각 하위 제어기에서 자신에게 할당된 상기 최종 증분비 값에 따라 출력 스케줄을 변경하도록 하는 단계를 포함하는 것이다.Wherein step (a) is a power system consisting of a single feeder, (a-1) the upper controller calculates the incremental ratio of the cost function through a gradient method using the supply and demand constraint, Adjusting the output of the power generator based on the incremental ratio of the updated cost function, and recalculating the incremental ratio of the cost function by reflecting the adjusted power output to the supply and demand constraints; (a-2) repeating step (a-1) to set the resultant value as the final incremental value when the incremental value of the cost function converges to one resultant value and (a-3 ) Assigning the final incremental value to each microgrid to change the output schedule according to the final incremental value assigned to each sub-controller.

상기 (b) 단계는 상기 마이크로그리드가 적어도 하나 이상의 신재생 발전원과 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)를 포함하고, 단일 피더로 구성된 전력 계통일 경우에, (b-1) 각 마이크로그리드는 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 상기 상위 제어기에 제공하는 단계; (b-2) 상기 상위 제어기는 상기 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 기초로 하여 상기 공통 연결점에서의 유효전력 예측값과 기 설정된 사용자 설정값을 비교하여 스케줄 조정 조건에 해당하는지를 확인하는 단계; (b-3) 상기 상위 제어기는 상기 스케줄 조정 조건에 해당하는 경우, 각 마이크로그리드의 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 포함한 입력 정보를 기초로 하여 각 마이크로그리드에 대한 피크 제한 초과량과 피크 제한 여유량을 기반으로 평균 부하량을 계산하는 단계 및 (b-4) 상기 상위 제어기는 상기 계산된 평균 부하량을 부하예측 정보에 반영하여 부하 데이터를 생성하고, 상기 부하 데이터를 각 마이크로그리드로 전송하여 상기 마이크로그리드가 상기 부하 데이터에 따라 출력 스케줄을 변경도록 하는 단계를 포함하는 것이다.In the step (b), when the microgrid includes at least one renewable power source and an energy storage system (ESS), and is a power system composed of a single feeder, (b-1) each microgrid Providing the power supply prediction information and the regeneration / load prediction information to the upper controller; (b-2) The upper controller compares the active power prediction value at the common connection point with a preset user setting value based on the supply power prediction information and the regeneration / load prediction information to determine whether a schedule adjustment condition is met. step; (b-3) When the host controller meets the schedule adjustment condition, the peak limit exceeded amount for each microgrid based on input information including supply power prediction information and renewable / load prediction information of each microgrid. And calculating an average load based on the peak limit margin and (b-4) the host controller generates load data by reflecting the calculated average load in load prediction information and transmits the load data to each microgrid. To cause the microgrid to change an output schedule according to the load data.

한편, 상기 (a) 단계는 적어도 하나 이상의 피더로 구성된 전력 계통일 경우에, 각 피더의 피크 갱신 가능성을 판단하고, 피크 갱신 가능성이 낮은 피더에 연계된 마이크로그리드에서 피크 갱신 가능성이 높은 피더에 연계된 마이크로그리드로 전력 융통을 수행하도록 하는 피더 피크 제어(Feeder Peak Control)를 수행하는 것이다. On the other hand, step (a), in the case of a power system consisting of at least one feeder, determines the peak update possibility of each feeder, and is linked to the feeder having a high peak update possibility in the microgrid associated with the feeder having a low peak update possibility This is to perform feeder peak control to perform power fusion with the microgrid.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 계통 연계 운전시 연료비에 대한 비용함수가 존재하는 경우, 마이크로그리드들의 증분비가 동일해지도록 스케줄 조정을 수행하여 발전 단가가 낮은 인접 마이크로그리드에서 추가 발전을 통해 전력 융통을 시행하여 발전단가가 높은 마이크로그리드의 발전을 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, if the cost function for the fuel cost in the system linkage operation, by adjusting the schedule so that the increment ratio of the microgrids are added in the adjacent microgrid with low power generation cost Power generation can be implemented through power generation to improve the economics by reducing the generation of high-cost microgrid.

또한, 본 발명은 연료비에 대한 비용 함수가 존재하지 않는 경우, 상위 피더의 피크 제어를 통해 일부 마이크로그리드에서 사용 전력의 피크가 예상될 때 전력 여유량이 있는 마이크로그리드들에서 전력 융통을 시행할 수 있어 에너지 피크 감소로 인한 비용을 절감하여 전체적으로 경제적인 운영을 실현할 수 있다.In addition, the present invention can perform power fusion in microgrids with a power margin when peak power usage is expected in some microgrids through peak control of the upper feeder when there is no cost function for fuel costs. The overall cost savings from reduced energy peaks can be achieved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 최적 전력 융통 운영을 설명하는 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는 경우에 상위 제어기의 스케줄 조정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3에 의한 전력 융통 구현 방법을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 없는 경우에 상위 제어기의 스케줄 조정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통에서 상위 제어기의 스케줄 조정을 통한 전력 융통 구현 방법을 설명하는 개념도이다.
1 is a schematic diagram illustrating an optimal power distribution operation of a microgrid system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart illustrating a method of power fusion in multiple microgrids according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a schedule of an upper controller when there is a power source having a cost function for fuel costs according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of implementing power flexibility according to FIG. 3.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for adjusting a schedule of an upper controller when there is no power source having a cost function for fuel costs according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a method of implementing power flexibility by adjusting a schedule of an upper controller in a multi-microgrid system including a plurality of feeders according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. In addition, while describing with reference to the drawings, even if the configuration shown by the same name may be different according to the drawing number, the drawing number is just described for convenience of description and the concept, features, functions of each configuration by the corresponding reference number Or the effects are not to be construed as limiting.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise, one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에 있어서 ‘부(部)’ 또는 ‘모듈’이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In the present specification, the term 'part' or 'module' includes a unit realized by hardware or software, and a unit realized using both, and one unit is realized by using two or more pieces of hardware. Two or more units may be implemented by one hardware.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로그리드 시스템의 최적 전력 융통 운영을 설명하는 계통도이다.1 is a schematic diagram illustrating an optimal power distribution operation of a microgrid system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 마이크로그리드 시스템은 중/대규모 급의 계통으로 다수의 셀 마이크로그리드(Cell MG) , 2개의 피더(Feeder#1, Feeder#2), 발전단과 부하단의 연결 지점에 설치된 차단기(Circuit Breaker, CB)를 포함하고, 하위 계층과 상위 계층로 이루어진 계층적인 제어 구조를 가진다. 이때, 다수의 셀 마이크로그리드는 부하의 중요도에 따라 프리미엄(Premium) 셀 마이크로그리드와 노멀(Normal) 셀 마이크로그리드로 분류할 수 있다. Referring to FIG. 1, the microgrid system is a medium / large scale system, a plurality of cell microgrids (Cell MG), two feeders (Feeder # 1, Feeder # 2), and a circuit breaker installed at a connection point between a power generation stage and a load stage. (Circuit Breaker, CB) and has a hierarchical control structure consisting of a lower layer and a higher layer. In this case, the plurality of cell microgrids may be classified into premium cell microgrids and normal cell microgrids according to the importance of the load.

마이크로 그리드 시스템의 하위 계층에는 각 셀 마이크로그리드를 운영하기 위한 하위 제어기로서 에너지 생산과 경제적 급전을 제어하는 마이크로그리드 에너지 관리 시스템(Microgrid Energy System, MG EMS)을 포함하고, 상위 계층에는 전체 계통 감시 및 각 하위 제어기 간의 협조를 통해 최적 운영을 위한 조정을 수행하는 상위 제어기(Microgrid of Microgirds Center, MoMC) 를 포함한다. The lower layer of the microgrid system includes a microgrid energy system (MG EMS) that controls energy production and economic dispatch as the lower controller for operating each cell microgrid. It includes an upper controller (Microgrid of Microgirds Center, MoMC) that performs coordination for optimal operation through cooperation between each lower controller.

피더는 전력 계통에 연결되는 계통의 토폴로지를 의미하며, 피더 구조에 따라 실질적인 전력 융통이 달라진다. 즉, 마이크로그리드 시스템은 단일 피더일 경우, 상위 피더 내에 있는 노멀 셀 마이크로그리드와 프리미엄 셀 마이크로그리드 간의 간접적인 전력 융통을 수행한다. 그러나, 마이크로그리드 시스템은 다수의 피더(Feeder)일 경우, 양쪽 피더간의 전력융통을 위해 물리적인 선로(전력융통선로)가 추가되어 전력 계통의 연결 관계가 변화되고, 변화된 전력 계통의 연결 관계에 기초하여 설정된 전력 플로우(Power Flow) 에 의해 전력 융통을 수행한다. The feeder refers to the topology of the system that is connected to the power system, and the actual power flexibility depends on the feeder structure. That is, the microgrid system performs indirect power fusion between the normal cell microgrid and the premium cell microgrid in the upper feeder when it is a single feeder. However, in the case of a microgrid system, when a plurality of feeders is used, a physical line (power fusion line) is added for power fusion between both feeders so that the connection relationship of the power system is changed, and based on the changed connection relationship of the power system. By the set power flow (Power Flow) to perform power fusion.

이때, 전력 융통은 피더의 구조에 따라 6가지 형태로 분류될 수 있는데, 계통 연계 운전시 단일 피더의 간접적 전력 융통이 이루어지는 제1 형태, 계통 연계 운전시 다수 피더의 간접적 전력 융통이 이루어지는 제2 형태, 계통 연계 운전시 다수의 피더에서 피더 간 연결회로가 존재하지 않을 경우에 VPP(Virtual Power Plant) 조정이 이루어지는 제3 형태, 계통 연계 운전시 다수 피더의 직접적 전력 융통이 이루어지는 제4 형태, 독립 운전시 간접적 전력 융통이 이루어지는 제5 형태 및 독립 운전시 직접적 전력 융통이 이루어지는 제6 형태로 분류될 수 있다.At this time, the power fusion can be classified into six types according to the structure of the feeder, the first form of indirect power fusion of a single feeder in the system linkage operation, the second form of indirect power fusion of multiple feeders in the system linkage operation , The third type in which VPP (Virtual Power Plant) adjustment is made when there are no linkage circuits between the feeders in the plurality of feeders in the system linkage operation, the fourth form in which the direct power flexibility of the multiple feeders is made in the system linkage operation, and the independent operation It can be classified into a fifth form in which time indirect power fusion occurs and a sixth form in which direct power fusion occurs during independent operation.

각 마이크로그리드는 서로 전력을 공유할 수 있도록 네트워크를 구축하고 있고, 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 장치(ESS), 재생 에너지, V2G(Vehicle to Grid), 사용 부하 및 지능 부하 등 에너지를 관리 및 공유하기 위한 다양한 형태의 계통 구성요소를 포함할 수 있다. Each microgrid is building a network to share power with each other, and manages and shares energy such as energy storage (ESS), renewable energy, vehicle to grid (V2G), working load, and intelligent load to store energy. It may include various types of system components for the purpose.

이러한 마이크로그리드는 생산 전력 및 소비 전력을 포함한 발전 상태 및 부하 상태를 입력 정보로 상위 제어기로 전송하고, 상위 제어기는 하위 계층의 마이크로그리드와의 정보 공유를 통해 각 마이크로그리드 내의 발전 설비를 효율적으로 관리할 수 있도록 하며, 마이크로그리드들 간의 협조를 통해 전력 융통을 구현하여 경제성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. These microgrids transmit power generation and load conditions, including production and power consumption, to the upper controller as input information, and the upper controller efficiently manages the power generation facilities within each microgrid by sharing information with the lower level microgrid. In addition, cooperation among microgrids enables power flexibility to improve economics and reliability.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법을 설명하는 순서도이다.2 is a flow chart illustrating a method of power fusion in multiple microgrids according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 상위 제어기는 다중 마이크로그리드 전체에 대한 감시 및 관제를 위해 각 마이크로그리드로부터 부하와 발전 상태에 대한 정보를 수집한다(S210).As shown in Figure 2, the host controller collects the information on the load and the power generation state from each microgrid for monitoring and control of the entire multiple microgrid (S210).

상위 제어기는 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는지를 확인한다( S220). 상위 제어기는 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는 경우에, 전력에 대한 공급과 수요가 일치되도록 하는 수급 제약 조건을 수행하고, 비용 함수의 증분비가 동일해지도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행한다(S230).The upper controller checks whether there is a power source having a cost function for fuel cost inside each microgrid (S220). If there is a power source with a cost function for fuel costs, the host controller enforces supply and demand constraints to ensure that supply and demand for power are consistent, and adjusts the schedule for each microgrid so that the increments of cost functions are the same. It performs (S230).

반면에, 상위 제어기는 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 없는 경우, 상위 피크 시간대에 전력 계통으로부터 공급되는 공급 전력이 조정되도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행한다(S240).On the other hand, if there is no power source having a cost function for fuel cost inside each microgrid, the upper controller performs schedule adjustment for each microgrid so that the supply power supplied from the power system is adjusted at the upper peak time (S240). ).

하위 제어기는 상위 제어기의 스케줄 조정 정보에 기초하여 출력 스케줄을 변경한 후 변경된 출력 스케줄에 따라 간접적 전력 융통을 수행한다(S250). 이때, 각 하위 제어기는 전력 계통과의 연결 지점인 적어도 하나 이상의 고유공통연결점(Point of Common Coupling, PCC )에서 전력 융통을 수행한다.The lower controller changes the output schedule based on the schedule adjustment information of the upper controller and then performs indirect power flexibility according to the changed output schedule (S250). At this time, each lower controller performs power fusion at least one or more common point of connection (PCC) that is a connection point with the power system.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법은 각 마이크로그리드의 내부에 연료비에 대한 비용 함수가를 가지는 발전원의 유무, 피더 구조에 따라 전력 융통 형태가 달라진다.According to an embodiment of the present invention, a power fusion method in multiple microgrids has a form of power fusion depending on the presence or absence of a power source having a cost function value for fuel cost in each microgrid and a feeder structure.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는 경우에 상위 제어기의 스케줄 조정 방법을 설명하는 순서도이고, 도 4는 도 3에 의한 전력 융통 구현 방법을 설명하는 개념도이다. First, FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a schedule of an upper controller when there is a power source having a cost function for fuel cost according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a method of implementing power flexibility according to FIG. It is a conceptual diagram explaining.

도 3 및 도 4를 참고하면, 단일 피더로 구성된 전력 계통일 경우에 계통 연계 운전시 다중 마이크로그리드는 단일 피더(Feeder#1)에 노멀 셀 마이크로그리드, 프리미엄 셀 마이크로그리드 및 부하(Load)를 포함한다. 이때, 부하는 노멀 셀 마이크로그리드와 프리미어 셀 마이크로그리드를 제외한 피더 내의 모든 요소들을 의미한다. Referring to FIGS. 3 and 4, in the case of a power system configured with a single feeder, the multi-microgrid includes a normal cell microgrid, a premium cell microgrid, and a load in a single feeder (Feeder # 1). do. In this case, the load means all elements in the feeder except the normal cell microgrid and the premier cell microgrid.

상위 제어기는 다중 마이크로그리드 전체 시스템에 대해 전력에 대한 공급과 수요가 동일하도록 하는 수급 제약 조건을 수행한다(S310). 각 마이크로그리드는 연료비에 대한 비용함수가 존재하기 때문에 자신의 출력 스케줄을 구성할 때 비용함수의 증분비가 동일해지도록 구성하는데, 이는 마이크로그리드의 증분비가 된다.The upper controller performs supply and demand constraints such that the supply and demand for power are the same for the entire multi-grid system (S310). Since each microgrid has a cost function for the fuel cost, it is configured to make the increment of the cost function the same when constructing its output schedule, which is the increment of the microgrid.

상위 제어기는 수급 제약 조건을 이용한 기울기 방법(Gradient Method)을 통해 비용 함수의 증분비를 계산하고, 이렇게 계산된 비용 함수의 증분비를 기초로 하여 발전원의 출력을 조정한다(S320, S330). 상위 제어기는 조정된 조정된 발전원의 출력을 수급 제약 조건에 반영하여 비용 함수의 증분비를 재계산한다(S340).The upper controller calculates the incremental ratio of the cost function through a gradient method using the supply and demand constraint, and adjusts the output of the power generation source based on the incremental ratio of the calculated cost function (S320 and S330). The host controller recalculates the incremental ratio of the cost function by applying the adjusted adjusted power generation output to the supply and demand constraint (S340).

상위 제어기는 비용함수의 증분비가 하나의 결과 값으로 수렴될 때까지 상기한 단계들(S320, S330 및 S340)을 반복 수행하고, 비용 함수의 증분비 값이 하나의 결과 값으로 수렴할 경우, 해당 결과 값을 최종 증분비 값으로 설정한다(S350, S360).The upper controller repeats the above-described steps (S320, S330, and S340) until the increment ratio of the cost function converges to one result value, and when the increment ratio value of the cost function converges to one result value, The resultant value is set as the final increment ratio value (S350, S360).

상위 제어기는 최종 증분비 값을 각 마이크로그리드에 할당하여 각 마이크로그리드의 스케줄 조정을 수행하고, 그로 인해 각 하위 제어기는 자신에게 할당된 최종 증분비 값에 따라 출력 스케줄을 변경하게 된다(S370). The upper controller assigns a final increment ratio value to each microgrid to adjust the schedule of each microgrid, and thus each lower controller changes the output schedule according to the final increment ratio assigned to it (S370).

계통 연계 운전시, 각 마이크로그리드가 자신의 내부 계통 구성요소들 및 조건들만을 고려하여 출력 스케줄을 구성할 경우에, 시스템 전체 관점에서 최적 운영이 이루어질 수 없다. 따라서, 상위 제어기는 모든 마이크로그리드에서의 발전 및 부하를 파악하고, 마이크로그리드간의 전력 융통을 통해 수요와 공급이 일치되도록 하여 다중 마이크로그리드 내의 밸런싱을 맞추고 PCC에서의 전력 융통을 최적화하여 경제적 운영을 실현할 수 있다. In grid-linked operation, when each microgrid configures the output schedule only considering its internal grid components and conditions, optimal operation cannot be achieved from a system-wide perspective. Therefore, the host controller can identify the power generation and load in all microgrids, match the demand and supply through power fusion between microgrids, balance the balance among multiple microgrids, and optimize power mobilization in PCC to realize economic operation. Can be.

한편, 단일 피더로 구성된 전력 계통에서 계통 연계 운전시, 마이크로그리드가 적어도 하나 이상의 신재생 발전원과 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)를 할 경우, 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용함수가 존재하지 않기 때문에 상위 제어기는 도 3에 의한 스케줄 조정 방법을 해당 전력 계통에 적용할 수 없다.On the other hand, when the grid is operated in a single feeder power grid, when the microgrid uses an energy storage system (ESS) with at least one renewable source, there is a cost function for the fuel cost inside the microgrid. Since the host controller does not apply the schedule adjustment method of FIG. 3 to the corresponding power system.

이와 같이, 각 마이크로그리드의 내부에 연료비에 대한 비용 함수가 존재하지 않은 경우, 각 마이크로그리드는 각자의 스케줄을 계통 가격에 대해 의존적으로 구성하기 때문에 상위 제어기는 전력 계통으로부터 공급받는 전력, 즉 피크 전력에 대한 조정이 필요하다. As such, if there is no cost function for fuel cost inside each microgrid, the upper controller is configured to depend on the grid price depending on the grid price. Need to be adjusted.

만일, 단일 피더에 연계되어 있는 각 마이크로그리드는 자신의 고유 부하 곡선과 발전원들만을 고려하여 스케줄을 구성할 경우에, 실제 피크 전력을 계측하는 피더의 PCC에서 피크가 갱신될 위험이 존재한다. If each microgrid connected to a single feeder is configured only in consideration of its own load curve and power generation sources, there is a risk that the peak is updated in the PCC of the feeder measuring the actual peak power.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 노멀 셀 마이크로그리드와 프리미엄 셀 마이크로그리드의 스케줄은 ①과 ②의 PCC에서 계측한 공급 전력만을 고려하고 다른 부하들이나 상위 피더(Feeder#1)의 피크를 고려하지 않고 구성된다.For example, as shown in FIG. 4, the schedule of the normal cell microgrid and the premium cell microgrid only considers the supply power measured by the PCC of ① and ②, and selects peaks of other loads or the upper feeder Feeder # 1. It is configured without consideration.

따라서, 상위 피더(Feeder#1)의 위치에서 실제 피크를 계측할 때 다른 부하들과 노멀 셀 마이크로그리드와 프리미엄 셀 마이크로그리드의 개별적인 스케줄에 의해 피크가 갱신될 가능성이 있다. 이러한 이유로, 상위 제어기는 피크 시간대를 고려하여 각 마이크로그리드의 스케줄을 조정해야 한다.Therefore, when measuring the actual peak at the position of the upper feeder (Feeder # 1), there is a possibility that the peak is updated by different loads and individual schedules of the normal cell microgrid and the premium cell microgrid. For this reason, the upper controller must adjust the schedule of each microgrid in consideration of the peak time zone.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 없는 경우에 상위 제어기의 스케줄 조정 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for adjusting a schedule of an upper controller when there is no power source having a cost function for fuel costs according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 각 마이크로그리드는 내부 부하와 가용 가능한 발전원들을 이용하여 내부 스케줄을 구성하고, 상위 제어기로 전력 계통으로 공급받을 전력에 대한 공급 전력 예측 데이터와 신재생/부하 예측 데이터를 제공한다(S510).Referring to FIG. 5, each microgrid configures an internal schedule using internal loads and available power sources, and provides supply power prediction data and renewable / load prediction data for power to be supplied to a power system to an upper controller. (S510).

상위 제어기는 공급 전력 예측 데이터와 신재생/부하 예측 데이터를 기초로 하여 PCC에서의 유효전력 예측값과 기 설정된 사용자 설정값을 비교하여 스케줄 조정 조건에 해당하는지를 확인한다(S520, S530). 또한, 상위 제어기는 각 마이크로그리드가 전력 융통을 수행해야 하는 여유 마이크로그리드인지, 전력 융통을 받아야하는 부족 마이크로그리드인지를 판단한 후 각 마이크로그리드에 인덱스를 부여한다.The host controller compares the active power prediction value in the PCC with a preset user setting value based on the supply power prediction data and the new / renewable / load prediction data to determine whether the schedule adjustment condition is satisfied (S520 and S530). In addition, the host controller determines whether each microgrid is a spare microgrid to perform power fusion or an insufficient microgrid to receive power fusion, and assigns an index to each microgrid.

이때, 스케줄 조정 조건은 PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하는 경우를 제1 조건으로 하고, PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하는 상황이 상위 피더의 예상 피크 시간에 발생하는 경우를 제2 조건으로 한다.At this time, the schedule adjustment condition is a case where the active power prediction value in the PCC exceeds the user setting value, and a situation in which the active power prediction value in the PCC exceeds the user setting value occurs at the expected peak time of the upper feeder. The second condition is assumed.

상위 제어기는 모든 마이크로그리드가 제1 조건 및 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 즉 모든 마이크로그리드가 PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하거나 초과하지 않은 경우에 전력 융통을 수행하지 않는다(S540). The upper controller does not perform power fusion if all the microgrids do not meet the first and second conditions, i.e. all the microgrids do or do not exceed the user set value of the active power estimates in the PCC ( S540).

예를 들어, 제1 조건을 만족하는 스케줄 조정 조건은 도 4에 도시된 바와 같이, ①의 PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과한 경우, ②의 PCC에서의 유효 전력 예측값은 사용자 설정값을 초과하지 않아야 한다. 즉, 상위 피더 내에 N개의 마이크로그리드가 존재할 경우에 M개의 마이크로그리드가 PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하였다면 (N-M)개의 마이크로그리드는 PCC에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하지 않아야 한다. For example, as shown in FIG. 4, the schedule adjustment condition that satisfies the first condition is when the active power prediction value in the PCC of ① exceeds the user setting value, and the active power prediction value in the PCC of ② is set by the user. Do not exceed the value. That is, when there are N microgrids in the upper feeder, if the M microgrids have active power estimates in the PCC exceeding the user set value, the (NM) microgrids have active power estimates in the PCC exceeding the user set value. Should not.

상위 제어기는 제1 조건과 제2 조건을 모두 만족한 경우에 스케줄 조정 조건에 해당한다고 판단하고, 각 마이크로그리드의 공급 전력 예측 데이터와 신재생/부하 예측 데이터를 포함한 입력 정보를 기초로 하여 전력 융통량을 산정하여 각 마이크로그리드의 스케줄을 조정한다(S540). When the host controller satisfies both the first condition and the second condition, the host controller determines that the schedule controller corresponds to the schedule adjustment condition, and based on input information including supply power prediction data and renewable / load prediction data of each microgrid, power flexibility The amount is calculated to adjust the schedule of each microgrid (S540).

상위 제어기는 부족 마이크로그리드의 피크 제한 초과량과 여유 마이크로그리드의 피크 제한 여유량을 계산하고, 이렇게 계산된 전력 융통량이 반영된 부족 마이크로그리드의 수정된 부하량, 전력 융통량이 반영된 여유 마이크로그리드의 수정된 부하량을 출력 데이터로 각 하위 제어기로 전송한다. The host controller calculates the peak limit excess of the under microgrid and the peak limit margin of the spare microgrid, and calculates the modified load of the underserved microgrid reflecting the calculated power flux and the modified load of the spare microgrid reflecting the power flux. The output data is sent to each subordinate controller.

상위 제어기는 각 마이크로그리드에 대한 피크 제한 초과량과 피크 제한 여유량을 기반으로 평균 부하량을 계산하고, 계산된 평균 부하량을 부하예측 데이터에 반영하여 스케줄 조정을 위한 새로운 부하 데이터를 생성한다.(S550, S560) 상위 제어기는 부하 데이터를 각 마이크로그리드로 전송함으로써 마이크로그리드가 부하 데이터에 따라 출력 스케줄을 변경도록 한다. The host controller calculates an average load based on the peak limit excess amount and the peak limit margin amount for each microgrid, and generates new load data for schedule adjustment by reflecting the calculated average load amount in the load prediction data. S560) the host controller transmits load data to each microgrid so that the microgrid changes the output schedule according to the load data.

이때, 사용자 설정값은 마이크로그리드 총 개수, 스케줄링 타임-스텝 총 개수(Time Interval), 상위 피더의 피크 시간대, 상위 피더의 시간대별 피크 제한값, 상위 피더의 시간대별 평균 부하량을 포함한다.At this time, the user set value includes the total number of microgrids, the total number of scheduling time-steps, the time interval of the upper feeder, the peak time limit of the upper feeder, and the average load amount of time of the upper feeder.

데이터베이스에 입력되는 입력 정보는 스케줄링 완료 신호, 각 마이크로그리드의 분산전원 시간대별 스케줄값, 각 마이크로그리드의 ESS 시간대별 예측값, 각 마이크로그리드의 PV 시간대별 예측값, 각 마이크로그리드의 부하 시간대별 예측값을 포함한다. The input information input to the database includes a scheduling completion signal, a schedule value for each distributed time zone of each microgrid, an ESS time zone forecast value for each microgrid, a PV time zone forecast value for each microgrid, and a load time forecast value for each microgrid. do.

상위 제어기는 상위 피더의 평균 부하량에 대한 각 마이크로그리드의 평균 부하량의 비율로 각 마이크로그리드의 제한값을 계산하고, 각 하위 제어기의 개별 스케줄이 완료되었음을 스케줄링 완료 신호를 통해 확인할 수 있다. 또한, 상위 제어기는 각 하위 제어기의 발전원 스케줄, ESS 스케줄, 부하 예측 데이터, PV 예측 데이터를 이용하여 각 마이크로그리드의 PCC에서의 시간대별 유효전력 예측값을 계산할 수있다. The upper controller calculates a limit value of each microgrid as a ratio of the average load of each microgrid to the average load of the upper feeder, and confirms through the scheduling completion signal that the individual schedule of each lower controller is completed. In addition, the upper controller may calculate an active power prediction value for each microgrid in the PCC using the power generation schedule, the ESS schedule, the load prediction data, and the PV prediction data of each lower controller.

이와 같이, 상위 제어기가 전력융통량을 부하 예측 데이터에 반영하여 하나의 마이크로그리드가 아닌 다른 마이크로그리드의 부하량까지 고려하여 스케줄을 조정할 수 있다. As such, the host controller may adjust the schedule in consideration of the load amount of the microgrid instead of one microgrid by reflecting the power flux in the load prediction data.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 노멀 셀 마이크로그리드는 전력 융통을 위한 스케줄을 조정을 통해 노멀 셀 마이크로그리드의 전력 여유량을 프리미엄 셀 마이크로그리드와 공유하여 프리미엄 셀 마이크로그리드의 부족한 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 상위 피더의 전력 플로우는 피크를 넘지 않도록 유지되면서 ①의 PCC로 공급되는 전력 플로우는 감소하고, ② 의 PCC로 공급되는 전력 플로우가 증가한다.For example, as shown in FIG. 4, the normal cell microgrid may share the power margin of the normal cell microgrid with the premium cell microgrid by adjusting a schedule for power distribution to supply insufficient power of the premium cell microgrid. Can be. Therefore, while the power flow of the upper feeder is maintained not to exceed the peak, the power flow supplied to the PCC of ① decreases, and the power flow supplied to the PCC of ② increases.

만일, 상위 제어기에서 전력 융통을 위한 스케줄 조정이 이루어지지 않았다면, ①의 PCC로 공급되는 전력 플로우가 감소되지 않아 상위 피더의 전력 플로우가 피크를 초과할 위험성이 있고, 이는 피크에 의한 기본 요금 증가로 경제성이 떨어지는 요인이 된다. If the schedule adjustment for power fusion is not made in the host controller, the power flow supplied to the PCC of ① is not reduced, and there is a risk that the power flow of the upper feeder will exceed the peak, which is caused by the base rate increase due to the peak. It is a factor of low economic feasibility.

상위 제어기가 전력 융통을 위해 다중 마이크로그리드의 스케줄을 조정함으로써 각 마이크로그리드의 자율 운영을 보장하면서 전체 시스템의 최적 운영을 실현할 수 있다. The host controller adjusts the schedule of multiple microgrids for power flexibility, ensuring optimal operation of the entire system while ensuring autonomous operation of each microgrid.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통에서 상위 제어기의 스케줄 조정을 통한 전력 융통 구현 방법을 설명하는 개념도이다. FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a method of implementing power flexibility by adjusting a schedule of an upper controller in a multi-microgrid system including a plurality of feeders according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통에서는 각 마이크로그리드가 자신의 고유 PCC를 통해 전력 계통으로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력에 대한 계측도 고유 PCC에서 수행되기 때문에 각 마이크로그리드는 전력요금을 각자 정산하게 된다. As shown in FIG. 6, in a multiple microgrid system composed of multiple feeders, each microgrid is supplied with power from the power system through its own PCC, and the measurement of the supplied power is performed in the unique PCC. Microgrids pay their own bills.

다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통에서 상위 제어기는 전력 융통을 위해, 도 3에서 설명한 바와 같이, 모든 마이크로그리드에서의 발전 및 부하를 파악하고, 마이크로그리드간의 전력 융통을 통해 수요와 공급이 일치되도록 하면서 각 마이크로그리드들의 증분비가 동일하도록 스케줄을 조정하여 다중 마이크로그리드 내의 밸런싱을 맞추고 PCC에서의 전력 융통을 최적화할 수 있다. In a multi-microgrid system composed of multiple feeders, the host controller identifies power generation and load in all microgrids as described in FIG. At the same time, the schedules can be adjusted so that the increments of each microgrid are the same, so that they can be balanced within multiple microgrids and optimize power flexibility in the PCC.

다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통은 개별 PCC를 제외하고 다른 피더에 속한 마이크로그리드로부터 전력 융통을 위한 전력융통선로(600)가 존재한다. Multiple microgrid system consisting of a plurality of feeders, except for the individual PCC, there is a power fusion line 600 for power fusion from microgrids belonging to other feeders.

따라서, 상위 제어기는 각 피더의 상황에 따라 피크를 갱신할 가능성이 낮은 피더에 연계된 마이크로그리드가 피크를 갱신할 가능성이 높은 피더에 연계된 마이크로그리드에게 전력을 융통하는 피더 피크 제어를 통해 스케줄 조정을 수행한다.Thus, the host controller adjusts the schedule through feeder peak control, which feeds power to the microgrid associated with the feeder that is likely to update the peak by the microgrid associated with the feeder that is unlikely to update the peak according to the condition of each feeder. Do this.

이와 같은 상위 제어기의 스케줄 조정에 의해 PCC에서의 전력 플로우에 변화를 주지 않으면서 하나의 마이크로그리드가 다른 피더에 연계된 마이크로그리드로 전력을 공급할 수 있다. Such a schedule adjustment of the host controller allows one microgrid to supply power to the microgrid associated with the other feeder without changing the power flow in the PCC.

예를 들어, 제1 피더(Feeder#1)에 제1-1 마이크로그리드(611)과 제1-2 마이크로그리드(612)가 연계되어 있고, 제2 피더(Feeder#2)에 제2-1 마이크로그리드(621)가 연계된 상태에서, 제1 피더(Feeder#1)의 피크가 갱신될 가능성이 낮고, 제2 피더(Feeder#2)의 피크가 갱신될 가능성이 높다고 가정한다.For example, the 1-1 microgrid 611 and the 1-2 microgrid 612 are connected to the first feeder Feeder # 1, and the 2-1-1 to the second feeder Feeder # 2. In the state in which the microgrid 621 is linked, it is assumed that the peak of the first feeder Feeder # 1 is unlikely to be updated and the peak of the second feeder Feeder # 2 is likely to be updated.

따라서, 상위 제어기는 제1 피더에 연계된제1-2 마이크로그리드(612)가 제2 피더에 연계된 제2-1 마이크로그리드(621)로 전력융통선로(600)를 통해 전력 융통을 수행하도록 스케줄을 조정한다. Accordingly, the host controller is configured to perform the power fusion through the power fusion line 600 to the 1-2 microgrid 612 associated with the first feeder to the 2-1 microgrid 621 associated with the second feeder. Adjust the schedule.

이때, 다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통은 저압루프배전 방식의 구조가 형성되기 때문에 사전에 보호 협조, 운영 시스템 및 설비 등에 대해 검토가 필요하고, 전력융통선로의 양단에 위상 측정 유닛(PMU)과 같이 모선 양단의 위상을 측정하여 계통 상태를 감시할 수 있는 설비가 추가되어야 한다. In this case, the multi-microgrid system composed of a plurality of feeders requires a review of protection coordination, operating systems, and facilities in advance since a low voltage loop distribution structure is formed, and a phase measuring unit (PMU) is provided at both ends of the power fusion line. As such, equipment for monitoring the system status by measuring the phases at both ends of the bus should be added.

또는, 다수의 피더로 구성된 다중 마이크로그리드 계통은 전력융통선로 상에 유효/무효 전력 제어 및 전력품질 보상, 원격제어 및 감시기능, 계통연계/단독 운전을 제어하는 전력변환설비(PCS)와 배터리 등을 설치하여 배터리를 통해 직접적인 전력융통을 수행할 수도 있다. Alternatively, a multi-microgrid system consisting of a plurality of feeders can be used to control effective / invalid power control and power quality compensation, remote control and monitoring, grid connection / single operation, and battery control on the power line. It can also be installed directly to perform power fusion through the battery.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. The power flexibility method in the multiple microgrid according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module executed by a computer. Such recording media includes computer readable media, and computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media includes computer storage media, and computer storage media are volatile and nonvolatile implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Both removable and non-removable media.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 조사 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and a person of ordinary skill in the art may understand that the present invention can be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수도 있다.In addition, while the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of their components or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

MOMC : 상위 제어기 MG EMS: 하위 제어기
Cell MG : 셀 마이크로그리드
MOMC: Upper Controller MG EMS: Lower Controller
Cell MG: Cell Microgrid

Claims (11)

다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법에 있어서,
(a) 각 마이크로그리드의 부하와 발전 상태를 파악하여 전력 계통 감시 및 운영을 수행하는 상위 제어기는, 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 있는 경우, 전력에 대한 공급과 수요가 일치되도록 하는 수급 제약 조건을 수행하고, 상기 비용 함수의 증분비가 동일해지도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행하는 단계;
(b) 상기 상위 제어기는 각 마이크로그리드 내부에 연료비에 대한 비용 함수를 가지는 발전원이 없는 경우, 상위 피크 시간대에 전력 계통으로부터 공급되는 공급 전력이 조정되도록 각 마이크로그리드에 대한 스케줄 조정을 수행하는 단계 및
(c) 각 마이크로그리드를 자율 운영하는 하위 제어기는 상기 상위 제어기의 스케줄 조정 정보에 기초하여 출력 스케줄을 변경하고, 상기 변경된 출력 스케줄에 따라 전력 융통을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 하위 제어기는 전력 계통과의 연결 지점인 적어도 하나 이상의 고유 공통연결점(Point of Common Coupling, PCC )에서 전력 융통 및 계측을 수행하고,
상기 상위 제어기는 피더(Feeder)의 수에 따라 전력융통선로가 추가되어 전력 계통의 연결 관계가 변화됨에 따라, 상기 전력 계통의 연결 관계에 기초하여 전력 플로우(Power Flow)를 결정하고, 상기 결정된 전력 플로우에 의해 전력 융통이 수행되도록 스케줄 조정하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
In the method of power flexibility in multiple microgrids,
(a) The host controller that monitors and operates the power system by identifying the load and generation status of each microgrid, if there is a power source in each microgrid that has a cost function for fuel costs, supply and demand for power. Performing a supply and demand constraint such that is matched, and performing a schedule adjustment for each microgrid such that the increment ratio of the cost function is the same;
(b) if the upper controller does not have a power source having a cost function for fuel cost inside each microgrid, performing a schedule adjustment for each microgrid so that the supply power supplied from the electric power system is adjusted during the upper peak period. And
(c) the lower controller autonomously operating each microgrid includes changing an output schedule based on the schedule adjustment information of the upper controller, and performing power fusion according to the changed output schedule,
The lower controller performs power fusion and measurement at least one or more unique point of common coupling (PCC) that is a connection point with the power system,
The host controller determines the power flow based on the connection relationship of the power system as the power fusion line is added according to the number of feeders and the connection relationship of the power system is changed, and the determined power is determined. A method of power scaling in multiple microgrids, wherein the power scaling is scheduled to be performed by a flow.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는 단일 피더로 구성된 전력 계통일 경우에,
(a-1) 상기 상위 제어기는 상기 수급 제약 조건을 이용한 기울기 방법(Gradient Method)을 통해 상기 비용 함수의 증분비를 계산하고, 상기 갱신된 비용 함수의 증분비를 기초로 하여 상기 발전원의 출력을 조정하며, 상기 조정된 발전원의 출력을 상기 수급 제약 조건에 반영하여 상기 비용 함수의 증분비를 재계산하는 단계;
(a-2) 상기 (a-1) 단계를 반복 수행하여 상기 비용 함수의 증분비 값이 하나의 결과 값으로 수렴할 경우, 해당 결과 값을 최종 증분비 값으로 설정하는 단계 및
(a-3) 상기 최종 증분비 값을 각 마이크로그리드에 할당하여 각 하위 제어기에서 자신에게 할당된 상기 최종 증분비 값에 따라 출력 스케줄을 변경하도록 하는 단계를 포함하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 1,
Where step (a) is a power system consisting of a single feeder,
(a-1) The host controller calculates an incremental ratio of the cost function through a gradient method using the supply and demand constraint, and outputs the power source based on the incremental ratio of the updated cost function. Recalculating an incremental ratio of the cost function by reflecting the adjusted power generation output to the supply and demand constraint;
(a-2) repeating step (a-1) to set the resultant value as the final incremental value when the incremental value of the cost function converges to one resultant value; and
(a-3) assigning the final incremental value to each microgrid so that each sub-controller changes the output schedule in accordance with the final incremental value assigned to it. Flexibility way.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 마이크로그리드가 적어도 하나 이상의 신재생 발전원과 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)를 포함하고, 단일 피더로 구성된 전력 계통일 경우에,
(b-1) 각 마이크로그리드는 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 상기 상위 제어기에 제공하는 단계;
(b-2) 상기 상위 제어기는 상기 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 기초로 하여 상기 공통 연결점에서의 유효전력 예측값과 기 설정된 사용자 설정값을 비교하여 스케줄 조정 조건에 해당하는지를 확인하는 단계;
(b-3) 상기 상위 제어기는 상기 스케줄 조정 조건에 해당하는 경우, 각 마이크로그리드의 공급 전력 예측 정보와 신재생/부하 예측 정보를 포함한 입력 정보를 기초로 하여 각 마이크로그리드에 대한 피크 제한 초과량과 피크 제한 여유량을 기반으로 평균 부하량을 계산하는 단계 및
(b-4) 상기 상위 제어기는 상기 계산된 평균 부하량을 부하예측 정보에 반영하여 부하 데이터를 생성하고, 상기 부하 데이터를 각 마이크로그리드로 전송하여 상기 마이크로그리드가 상기 부하 데이터에 따라 출력 스케줄을 변경도록 하는 단계를 포함하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 1,
In the step (b), when the microgrid includes at least one renewable power source and an energy storage system (ESS), and is a power system composed of a single feeder,
(b-1) each microgrid providing supply power prediction information and renewable / load prediction information to the host controller;
(b-2) The upper controller compares the active power prediction value at the common connection point with a preset user setting value based on the supply power prediction information and the regeneration / load prediction information to determine whether a schedule adjustment condition is met. step;
(b-3) When the host controller meets the schedule adjustment condition, the peak limit exceeded amount for each microgrid based on input information including supply power prediction information and renewable / load prediction information of each microgrid. And calculating an average load based on the peak limit margin and
(b-4) The host controller generates load data by reflecting the calculated average load amount in the load prediction information, and transmits the load data to each microgrid so that the microgrid changes an output schedule according to the load data. Power distribution method in multiple microgrids.
제 3 항에 있어서,
상기 (b-1) 단계는 각 마이크로그리드에서 신재생 발전원의 스케줄, 에너지 저장 장치의 스케줄, 부하 예측 데이터, 태양광(Phtovoltaic , PV) 예측 데이터를 입력 정보로 상기 상위 제어기로 전송하고,
상기 (b-2) 상기 상위 제어기는 상기 입력 정보를 기초로 하여 각 마이크로그리드의 공통연결점에서의 시간대별 유효전력 예측값을 계산하는 단계를 더 포함하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 3, wherein
In the step (b-1), the schedule of the renewable power generation source, the schedule of the energy storage device, the load prediction data, and the photovoltaic (Phtovoltaic, PV) prediction data are transmitted to the host controller as input information in each microgrid.
(B-2) wherein the higher level controller further includes calculating a time-phase effective power prediction value at a common connection point of each microgrid based on the input information.
제 3 항에 있어서,
상기 (b-2) 단계에서 스케줄 조정 조건은,
상기 공통연결점에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하는 경우를 제1 조건으로 하고,
상기 공통연결점에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하는 상황이 상위 피더의 예상 피크 시간에 발생하는 경우를 제2 조건으로 하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 3, wherein
In step (b-2), the schedule adjustment condition is
As a first condition, the active power prediction value at the common connection point exceeds a user setting value.
And a second condition occurs when a situation in which the active power prediction value at the common connection point exceeds a user set value occurs at an expected peak time of the upper feeder.
제 5 항에 있어서,
상기 (b-3) 단계는
모든 마이크로그리드가 상기 공통연결점에서의 유효전력 예측값이 사용자 설정값을 초과하거나 초과하지 않는 경우에, 상기 스케줄 조건에 해당되지 않아 전력 융통을 수행하지 않고,
다중 마이크로그리드 중에서 적어도 하나 이상의 마이크로그리드가 상기 제1 조건과 제2 조건을 만족할 경우에 상기 스케줄 조정 조건에 해당하여 전력 융통을 수행하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 5,
Step (b-3) is
If all the microgrids do or do not exceed the user set value when the active power prediction value at the common connection point does not correspond to the schedule condition, and does not perform power fusion,
And at least one microgrid among the multiple microgrids performs power fusion in response to the schedule adjustment condition when the at least one microgrid satisfies the first and second conditions.
제 3 항에 있어서,
상기 (b-3) 단계는 상기 스케줄 조정 조건에 해당하는 경우,
각 마이크로그리드가 전력 융통시 전력 공급 대상인 여유 마이크로그리드인지, 전력 피공급 대상인 부족 마이크로그리드인지를 판단하여 상기 판단 결과에 따라 각 마이크로그리드에 인덱스를 부여하고,
상기 부족 마이크로그리드의 피크 제한 초과량과 상기 여유 마이크로그리드의 피크 제한 여유량을 계산하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 3, wherein
If step (b-3) corresponds to the schedule adjustment condition,
It is determined whether each microgrid is a spare microgrid, which is a power supply target, or a short microgrid, which is a power supply target, and an index is assigned to each microgrid according to the determination result.
And calculating the peak limit excess of the insufficient microgrid and the peak limit margin of the spare microgrid.
제 7 항에 있어서,
상기 부하 데이터는 상기 부족 마이크로그리드의 수정된 부하량과 여유 마이크로그리드의 수정된 부하량을 포함하고,
상기 상위 제어기는 사용 전력의 피크 발생 시간에 상기 여유 마이크로그리드의 수정된 부하량에 따른 전력 여유량이 상기 부족 마이크로그리드의 수정된 부하량만큼 전력 융통되도록 하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 7, wherein
The load data includes a modified load amount of the shortage microgrid and a modified load amount of the spare microgrid,
And wherein the host controller causes the power margin according to the modified load amount of the spare microgrid to be power-flexed by the modified load amount of the insufficient microgrid at the peak occurrence time of the used power.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는 적어도 하나 이상의 피더로 구성된 전력 계통일 경우에,
각 피더의 피크 갱신 가능성을 판단하고, 피크 갱신 가능성이 낮은 피더에 연계된 마이크로그리드에서 피크 갱신 가능성이 높은 피더에 연계된 마이크로 그리드로 전력 융통을 수행하도록 하는 피더 피크 제어(Feeder Peak Control)를 수행하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 1,
If the step (a) is a power system composed of at least one feeder,
Determine feeder peak updateability of each feeder, and perform feeder peak control to perform power fusion from the microgrid associated with the feeder with low peak updateability to the microgrid associated with the feeder with high peak updateability. Power flexibilization method in multiple microgrids.
제 8 항에 있어서,
상기 피더 간에 전력 융통을 위한 전력융통선로가 설치되고, 상기 전력융통선로의 양단에서 위상을 측정하여 계통 상태를 감시하는 위상 측정 유닛(Phasor Measurement Unit)을 더 포함하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 8,
A power fusion line for power fusion is installed between the feeders, and further includes a phase measurement unit (Phasor Measurement Unit) for monitoring a system state by measuring a phase at both ends of the power fusion line. Flexibility way.
제 8 항에 있어서,
상기 피더 간에 전력 융통을 위한 전력융통선로가 설치되고, 상기 피더와 마이크로그리드 사이에 설치되어 상기 전력융통선로 상에서 직접 전력융통을 위한 전력변환설비(Power Conditioning System)와 배터리를 더 포함하는 것인 다중 마이크로그리드에서의 전력 융통 방법.
The method of claim 8,
A power fusion line for power fusion is installed between the feeders, and is installed between the feeder and the microgrid, and further includes a power conditioning system (Power Conditioning System) and a battery for direct power fusion on the power fusion line. Power Flexibility Method in Microgrids.
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