KR20200062492A - Method for controlling of energy storage system for stabilizing output power of solar power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전의 출력 전력이 기상 상황에 따라 수시로 변동하여 계통에 무리를 주는 현상을 해결하기 위한 출력 안정화 시스템 및 그 방법에 대한 것으로써, 특히 에너지 저장 시스템(ESS)의 운전을 제어하여 태양광 발전 시스템의 출력이 안정화되도록 제어하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an output stabilization system and a method for solving a phenomenon in which the output power of photovoltaic power generation fluctuates to a system by fluctuating depending on weather conditions, and in particular, by controlling the operation of an energy storage system (ESS). It relates to a method of controlling so that the output of the solar power system is stabilized.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 태양광 발전 등 신재생 에너지의 중요성이 증대되고 있다. 특히 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 조력 등 무한히 공급되는 천연 자원을 이용하고, 발전 과정에서 공해를 유발하지 않아, 그 활용 방안에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.As environmental destruction, resource depletion, and the like are a problem, interest in a system that can store power and efficiently utilize the stored power is increasing. In addition, the importance of renewable energy such as solar power is increasing. In particular, new and renewable energy uses natural resources that are infinitely supplied, such as solar power, wind power, tidal power, and does not cause pollution during the power generation process.
일반적으로 신재생 에너지 시스템은, 에너지 부족과 환경 오염 등의 문제를 해결하고자 새로운 에너지원을 연구, 개발하는 시스템으로 기존 화석 에너지를 변환시켜 이용하거나, 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지, 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래 에너지원을 그 특성으로 한다. 이러한 신재생 에너지 시스템에는 풍력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템 등이 있다. In general, a renewable energy system is a system that researches and develops new energy sources to solve problems such as energy shortages and environmental pollution, and converts and uses existing fossil energy, or includes sunlight, water, geothermal energy, and bioorganisms. It is characterized by energy used by converting renewable energy and future energy sources for a sustainable energy supply system. Such renewable energy systems include wind power generation systems and solar power generation systems.
종래 신재생 에너지를 발전하는 발전소는 신재생 에너지의 간헐성으로 인해 출력 변동성이 커 계통 신뢰성에 영향을 크게 미치는 문제점이 있다. 이에 신재생 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 활용하여 신재생 에너지를 발전하는 발전소의 출력의 변동을 제어하는 방식을 많이 연구하고 있으나, 합성 출력이 계통 조건에 비해 불안정하고 에너지 저장 시스템의 용량이 너무 크다는 문제점이 있다. Conventional power plants that generate new and renewable energy have a problem that greatly affects system reliability due to large output variability due to intermittence of new and renewable energy. Accordingly, many studies have been conducted on the method of controlling the fluctuation of the output of a power plant generating renewable energy by utilizing an energy storage system (ESS) for storing renewable energy, but the synthetic output is unstable compared to the system condition. And the capacity of the energy storage system is too large.
세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생 에너지 확대 보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전 특성을 갖는 신재생 에너지원에 의한 발전은 출력 예측이 어렵고 심한 출력 변동 특성으로 연계 계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다. 신재생 에너지 발전 전력은 발전 출력의 변회를 예상할 수 없고 또한 그 크기도 수시로 변화하여 이를 전력 계통에 그대로 연계할 경우 계통 전력의 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 전력 계통의 안정도에 악영향을 끼칠 수 있으며, 최악의 경우에는 전력 공급을 중단해야 하는 상황이 발생할 수 있다. In the world, investment in expanding and expanding new and renewable energy such as wind power and solar power has been concentrated, but power generation by new and renewable energy sources with intermittent power generation is difficult to predict output, and stable operation of the connected system due to severe output fluctuation characteristics Will have a big impact on In the case of renewable energy-generated power, it is not possible to predict a change in power generation output, and its size changes frequently, and if it is directly connected to a power system, the quality of system power is deteriorated. Accordingly, the stability of the power system may be adversely affected, and in the worst case, a situation in which the power supply must be stopped may occur.
종래에는 양방향 컨버터를 사용함으로 충전과 방전의 전환에 지연 속도가 발생하여 순간적인 실시간 제어에 문제가 있다. 또한, 충전 및 방전의 제어도 PCS(Power Conversion System)의 충전 전력 또는 방전 전력의 양을 제어하는 것이 아니라 충전 또는 방전으로 전환을 하여 신재생 에너지 발전 전력을 관리함으로 신재생 에너지 발전의 전력 안정화에 한계가 있다. In the related art, there is a problem in instantaneous real-time control by using a bi-directional converter to generate a delay rate for switching between charging and discharging. In addition, the control of charging and discharging does not control the amount of charging power or discharging power of the PCS (Power Conversion System), but instead converts to charging or discharging to manage the renewable energy generation power to stabilize the power of new and renewable energy generation. There are limits.
따라서, 신재생 에너지 발전 장치에서 생산되는 전력을 최대한 효율적으로 이용하면서도 출력 변동이 심한 발전 출력의 안정적 공급 및 전력 품질을 보장할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
Accordingly, there is a need for a technology capable of efficiently supplying power generated by a renewable energy generating device while ensuring stable supply of power output with high power fluctuation and power quality.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양광 발전의 출력 전력이 기상 상황에 따라 수시로 변동하여 계통에 무리를 주는 현상을 해결하기 위한 출력 안정화 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and is to provide an output stabilization system and a method for solving the phenomenon that the output power of solar power fluctuates frequently depending on the weather conditions and causes a strain on the system.
또한 본 발명은 에너지 저장 시스템(ESS)의 운전을 제어하여 태양광 발전 시스템의 출력이 안정화되도록 제어하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method of controlling the operation of the energy storage system (ESS) so that the output of the solar power system is stabilized.
또한 본 발명은 태양광 발전소에서 생산되는 발전 전력의 변동성이 일정치 이상일 때 그 변동율을 일정 제어값 이하로 유지되게 하여 계통 전력에 영향을 미치지 않도록 함으로써, 신재생 에너지의 신뢰성을 높이는 장치와 그 운영방법을 제공하고자 한다.
In addition, the present invention is to maintain the fluctuation rate below a certain control value when the variability of the power generated by the solar power plant is more than a certain value, so as not to affect the system power, the device for improving the reliability of renewable energy and its operation I want to provide a method.
본 발명의 일 측면에 따르면, 신재생 에너지 발전 장치와 전력 계통 사이에 연결되어 신재생 에너지 발전 출력을 안정화하기 위한 시스템으로서, 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력 에너지를 충전하거나 또는 저장된 전력 에너지를 상기 전력 계통 방향으로 방전시키는 에너지 저장 시스템(ESS); 및 상기 신재생 에너지 발전 장치에 의해 발전된 전력 에너지가 상기 전력 계통으로 사전 지정된 출력 변동율 범위 내에서 송전되도록 제어하는 에너지 관리 시스템(EMS)을 포함하는 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템이 제공된다.
According to an aspect of the present invention, a system for stabilizing a new and renewable energy generation output by being connected between a new and renewable energy generation device and a power system, charging or storing power energy supplied from the renewable energy generation device An energy storage system (ESS) that discharges the power to the power system; And an energy management system (EMS) that controls power energy generated by the renewable energy generating device to be transmitted within a predetermined range of output fluctuations to the power system.
본 발명의 실시예에 의하면, 신재생 에너지 저장 시스템에서 배터리의 잔존 용량을 고려하여 신재생 에너지의 출력을 안정화할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to stabilize the output of renewable energy in consideration of the remaining capacity of the battery in the renewable energy storage system.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면 에너지 저장 시스템에 소요되는 비용을 최소화하는 추가 제어를 실시함으로써, 경제적으로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, by performing additional control to minimize the cost required for the energy storage system, it is possible to economically reduce the cost.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 태양광 발전에 관한 예상 발전량과 실제 발전량과의 관계를 나타낸 그래프.1 is a view for explaining an output stabilization system of a solar power system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the output stabilization system of a solar power system according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the relationship between the expected amount of power generation and the actual power generation with respect to solar power.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to a variety of transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, the numbers (for example, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are only identification symbols for distinguishing one component from other components.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 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 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.
Also, in the specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected to the other component, or may be directly connected, but in particular It should be understood that, as long as there is no objection to the contrary, it may or may be connected via another component in the middle. In addition, throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as “part” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which means that it can be implemented by one or more hardware or software or a combination of hardware and software. .
본 발명은, 신재생 에너지 발전 장치와 전력 계통 사이에 연결되어 신재생 에너지 발전 출력을 안정화하기 위한 시스템으로서, 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력 에너지를 충전하거나 또는 저장된 전력 에너지를 상기 전력 계통 방향으로 방전시키는 에너지 저장 시스템(ESS); 및 상기 신재생 에너지 발전 장치에 의해 발전된 전력 에너지가 상기 전력 계통으로 사전 지정된 출력 변동율 범위 내에서 송전되도록 제어하는 에너지 관리 시스템(EMS)을 포함하는 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템이 제공된다.The present invention is a system for stabilizing the output of the renewable energy generation connected between the renewable energy generation device and the power system, charging the power energy supplied from the renewable energy generation device or the stored power energy to the power system An energy storage system (ESS) that discharges in a direction; And an energy management system (EMS) that controls power energy generated by the renewable energy generating device to be transmitted within a predetermined range of output fluctuations to the power system.
본 명세서에서는 신재생 에너지 발전 방식으로서 주로 태양광 발전의 경우를 중심으로 설명하겠지만, 이하에서 설명할 출력 안정화 방법은 풍력, 조력, 지열 등의 다른 신재생 에너지 발전 방식의 경우에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다.In this specification, as a new and renewable energy generation method, mainly the case of solar power generation will be mainly described, but the output stabilization method, which will be described below, is applied equally or similarly to other renewable energy generation methods such as wind power, tidal power, and geothermal power. Of course it can.
이하, 이에 관하여 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해서 상세히 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 태양광 발전에 관한 예상 발전량과 실제 발전량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a view for explaining an output stabilization system of a solar power system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an output stabilization system of a solar power system according to a second embodiment of the present invention. It is a diagram for explaining, and FIG. 3 is a graph showing a relationship between an expected amount of electricity generated by solar power and an actual amount of electricity generated.
먼저, 도 1을 참조할 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템은, 태양광 발전 장치로서, 태양광 발전 모듈(100); 태양광 발전 모듈(100)로부터 발전된 직류 에너지에 대한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하여 최대 전력을 갖도록 변환하기 위한 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110); 상기 직류-직류 변환기(110)로부터 출력된 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 발전 장치용 인버터(120)를 포함한다.First, referring to Figure 1, the output stabilization system of the solar power system according to the first embodiment of the present invention, a solar power device, the
또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템은, 에너지 저장 시스템(ESS)로서, 전력 에너지의 충전 또는 방전을 수행하는 배터리(200); 상기 배터리(200)의 충전 상태를 확인하고, 충전 또는 방전 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS)(240); 상기 발전 장치용 인버터(120)로부터 공급된 교류 에너지를 직류 에너지로 변환하는 ESS용 교류-직류 컨버터; 상기 배터리로부터 방전되는 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 ESS용 인버터(220)를 포함한다.In addition, the output stabilization system of the solar power system according to the first embodiment of the present invention, as an energy storage system (ESS), the
즉, 제1 실시예의 출력 안정화 시스템은 AC(Alternative Current) 링크 방식으로 구현된다.That is, the output stabilization system of the first embodiment is implemented by an AC (Alternative Current) link method.
이때, 에너지 관리 시스템(300)은, 사전 설정된 일일 예상 발전량에 기준할 때, 태양광 발전 전압이 사전 설정된 기준 발전 전압 이상인 경우 상기 ESS용 교류-직류 컨버터에 의한 충전 동작이 실행되도록 제어하고, 태양광 발전 전압이 상기 기준 발전 전압 미만인 경우 상기 ESS용 인버터(220)에 의한 방전 동작이 실행되도록 제어한다.At this time, the
또한 이때, 에너지 관리 시스템(EMS)(300)은, 상기 발전 장치용 인버터(120)로부터 출력되는 사전 설정된 매 시간 주기 동안의 누적 발전량을 측정하여, 금번 시간 주기 동안의 누적 발전량 측정값과 직전 시간 주기의 누적 발전량 측정값 간에 차이가 발생하는 경우, 상기 발전 장치용 인버터(120)의 출력과 상기 ESS용 인버터(220)의 출력을 합성한 합성 출력이 상기 직전 시간 주기의 누적 발전량과 동일하거나 또는 상기 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 제어할 수 있다.In addition, at this time, the energy management system (EMS) 300 measures the cumulative amount of power generated during each preset time period output from the
예를 들어, 발전 장치용 인버터(120)에서 매 10초 동안의 누적 발전량을 EMS에서 측정하여 직전 10초 동안 측정값과 차이가 발생할 경우 발전 장치용 인버터(120) 출력과 ESS용 인버터(220) 출력을 합성한 합성출력이 직전 10초 전력량과 같거나 사전 지정된 출력 변동율인 1% 만큼 증가된 값이 되도록 제어할 수 있다. 단, 13시 이후에는 10초 전 전력량과 같거나 1% 감소한 값이 되도록 제어할 수 있다.
For example, when an accumulated power generation amount for every 10 seconds in the
다음으로, 도 2를 참조할 때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템은, 태양광 발전 장치로서, 태양광 발전 모듈(100); 태양광 발전 모듈(100)로부터 발전된 직류 에너지에 대한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하여 최대 전력을 갖도록 변환하기 위한 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110)를 포함한다.Next, referring to Figure 2, the output stabilization system of a solar power system according to a second embodiment of the present invention, a solar power device, the
또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 안정화 시스템은, 에너지 저장 시스템(ESS)로서, 전력 에너지의 충전 또는 방전을 수행하는 배터리(200); 상기 배터리(200)의 충전 상태를 확인하고, 충전 또는 방전 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS); 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110)로부터 공급된 직류 에너지의 충전 동작을 위해 배터리(200)의 규격에 맞춘 직류 에너지로 변환하거나 또는 배터리(200)의 방전 동작에 맞춘 직류 에너지로 변환하는 ESS용 직류-직류 컨버터(210); 전력 계통(400) 방향으로의 송전을 위해, 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 ESS용 인버터(250)를 포함한다.In addition, the output stabilization system of a photovoltaic power generation system according to a second embodiment of the present invention includes an energy storage system (ESS), a
즉, 제2 실시예의 출력 안정화 시스템은, 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110) 및 ESS용 직류-직류 컨버터(210)가 직접 연결되는 DC(Direct Current) 링크 방식으로 구현된다.That is, the output stabilization system of the second embodiment is implemented by a direct current (DC) link method in which the DC-
이에 따라, 에너지 관리 시스템(EMS)(300)은, 상기 DC 링크 방식으로 연결된 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110) 및 ESS용 직류-직류 컨버터(210)가 병렬 운전되도록 제어하여, 사전 설정된 일일 예상 발전량에 기준할 때, 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110)의 출력과 ESS용 직류-직류 컨버터(210)의 출력을 합성한 합성 출력의 분당 출력 변동율이 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 제어할 수 있다.Accordingly, the energy management system (EMS) 300 controls the DC-
예를 들어, 에너지 관리 시스템(EMS)(300)는, 장비 운영자가 설정한 일일 예상발전량에 준하여 분당 출력 변동율 1% 이하로 전력 계통(400)으로 발전 전력이 송전되도록 제어할 수 있다. 이때, 태양광 발전 전력은 ESS용 직류-직류 컨버터(210)를 통하여 배터리를 충전하게 되는데, 배터리(200)를 충전하면서도 최우선적으로는 ESS용 인버터(250)를 통하여 일정 전력으로 전력 계통(400)에 전력을 공급하도록 할 수 있다.For example, the energy management system (EMS) 300 may control power generation power to be transmitted to the
이에 따르면, 태양광 발전 전력과 배터리 전력이 병렬로 운전하는 방식으로 랜덤하게(즉, 태양광 발전에 의한 실시간의 실제 발전량의 예측이 어려운 상태로) 발전되는 태양광 전력을 배터리 전력을 통해서 실시간 보상함으로써, 합성 출력을 설정된 출력 변동율 범위 내에서 일정하게 공급할 수 있게 된다.
According to this, the photovoltaic power generated randomly (ie, in a state in which it is difficult to predict the actual amount of real-time generated by photovoltaic power generation) in a manner in which the photovoltaic power and the battery power are operated in parallel, real-time compensation through the battery power By doing so, it is possible to uniformly supply the synthesized output within the set output fluctuation rate range.
상술한 설명에서의 출력 안정화 시스템으로서 DC 링크 연결 방식은 아래와 같이 변형될 수도 있다.The DC link connection method as the output stabilization system in the above description may be modified as follows.
예를 들어, 본 발명의 제3 실시예에 의할 때, 에너지 관리 시스템(ESS)(300)은, 발전 장치용 직류-직류 컨버터(110)를 통해 출력되는 직류 에너지의 전부를 ESS용 직류-직류 컨버터(210)로 입력되도록 제어함으로써, 태양광 발전 모듈(100)에 의해 발전된 모든 전력 에너지가 배터리(200)로 충전되도록 할 수도 있다.For example, according to the third embodiment of the present invention, the energy management system (ESS) 300 is a DC-DC converter for all of the DC energy output through the DC-
이때, 에너지 관리 시스템(ESS)(300)은, 배터리의 현재 잔량 및 일일 예상 발전량에 근거하여 사전 설정된 매 시간 주기 마다 일정한 전력 에너지를 전력 계통(400)으로 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 기준 송전 전력을 산출하고, 산출된 기준 송전 전력을 달성하는데 필요한 배터리 방전량을 산출하여 산출된 배터리 방전량이 달성되도록 ESS용 인버터(250)를 통한 방전 동작을 제어할 수 있다.At this time, the energy management system (ESS) (300), based on the current remaining amount of the battery and the expected amount of daily power generation, a predetermined transmission energy to the constant power energy to be continuously supplied to the
여기서, 상기 일일 예상 발전량은, 해당 일(日)의 예상 날씨 조건을 고려한 시간대별 예상 발전량 추이 곡선(도 3 참조)에 의해 예측될 수 있다. 이때, 상기 예상 날씨 조건으로는 시간대별 예상 일조량, 예상 일조각, 예상 온도, 예상 습도, 예상 구름량, 예상 일조각에 따라 발생하는 상기 태양광 발전 모듈에서의 음영 범위를 모두 고려할 수 있다. 앞서 설명한 시간대별 예상 발전량 추이 곡선은 상술한 다양한 날씨 조건을 고려하여 시뮬레이션된 결과로서 도출될 수 있다.Here, the predicted daily power generation amount may be predicted by a predicted power generation trend trend curve (refer to FIG. 3) for each time period in consideration of expected weather conditions of the day. At this time, as the predicted weather conditions, it is possible to consider all the shade ranges in the photovoltaic module generated according to the expected sunshine amount, the expected sunshine fragment, the expected temperature, the expected humidity, the estimated cloud amount, and the expected sunshine fragment for each time zone. The above-described expected power generation trend curve for each time zone may be derived as a simulated result in consideration of the various weather conditions described above.
또한 여기서, 상기 기준 송전 전력은, 배터리 현재 잔량을 상기 사전 설정된 매 시간 주기 마다로 나눈 제1 단위 전력량과, 일일 예상 발전량을 상기 사전 설정된 매 시간 주기 마다로 나눈 제2 단위 전력량을 합산한 값으로 산출될 수 있다.Here, the reference transmission power is a value obtained by summing a first unit power amount obtained by dividing a battery current remaining by the preset every time period and a second unit power amount obtained by dividing a daily estimated power generation by each preset time period. Can be calculated.
이 경우, 에너지 관리 시스템(EMS)(300)은, 태양광 발전 모듈(100)에 의해 상기 사전 설정된 매 시간 주기마다 생산되는 실제 발전량과 상기 제2 단위 전력량 간에 차이가 발생하는 경우, 출력 안정화를 위한 다음과 같은 제어를 수행할 수 있다.In this case, the energy management system (EMS) 300 stabilizes output when a difference occurs between the actual amount of power generated by the photovoltaic
만일, 상기 실제 발전량이 상기 제2 단위 전력량에 비해 작은 값을 가지면, 기존에 설정한 상기 제2 단위 전력량을 사전 지정된 변동율 만큼 감소시킴으로써 상기 기준 송전 전력이 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 할 수 있다.If the actual power generation amount has a smaller value than the second unit power amount, the previously set second unit power amount may be reduced by a predetermined variation rate so that the reference transmission power has a value within a predetermined output variation rate range. have.
반면에, 상기 실제 발전량이 상기 제2 단위 전력량에 비해 큰 값을 가지면, 기존에 설정한 상기 제2 단위 전력량을 사전 지정된 변동율 만큼 증가시킴으로써 상기 기준 송전 전력이 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 할 수 있다.
On the other hand, if the actual power generation amount has a larger value than the second unit power amount, by increasing the previously set second unit power amount by a predetermined variation rate, the reference transmission power will have a value within a predetermined output variation rate range. Can be.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And it can be easily understood.
Claims (7)
상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력 에너지를 충전하거나 또는 저장된 전력 에너지를 상기 전력 계통 방향으로 방전시키는 에너지 저장 시스템(ESS); 및
상기 신재생 에너지 발전 장치에 의해 발전된 전력 에너지가 상기 전력 계통으로 사전 지정된 출력 변동율 범위 내에서 송전되도록 제어하는 에너지 관리 시스템(EMS)
을 포함하는 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
A system for stabilizing the output of renewable energy generation by being connected between a renewable energy generation device and a power system.
An energy storage system (ESS) that charges power energy supplied from the renewable energy generating device or discharges stored power energy in the direction of the power system; And
An energy management system (EMS) that controls power energy generated by the renewable energy generating device to be transmitted within a range of a predetermined output fluctuation rate to the power system
Output stabilization system of renewable energy generation comprising a.
상기 신재생 에너지 발전 장치는, 신재생 에너지 발전 모듈; 상기 신재생 에너지 발전 모듈로부터 발전된 직류 에너지에 대한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하여 최대 전력을 갖도록 변환하기 위한 발전 장치용 직류-직류 컨버터; 상기 직류-직류 변환기로부터 출력된 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 발전 장치용 인버터를 포함하고,
상기 에너지 저장 시스템은, 전력 에너지의 충전 또는 방전을 수행하는 배터리; 상기 배터리의 충전 상태를 확인하고, 충전 또는 방전 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS); 상기 발전 장치용 인버터로부터 공급된 교류 에너지를 직류 에너지로 변환하는 ESS용 교류-직류 컨버터; 상기 배터리로부터 방전되는 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 ESS용 인버터를 포함하되,
상기 에너지 관리 시스템은,
사전 설정된 일일 예상 발전량에 기준할 때, 신재생 에너지 발전 전압이 사전 설정된 기준 발전 전압 이상인 경우 상기 ESS용 교류-직류 컨버터에 의한 충전 동작이 실행되도록 제어하고, 신재생 에너지 발전 전압이 상기 기준 발전 전압 미만인 경우 상기 ESS용 인버터에 의한 방전 동작이 실행되도록 제어하며,
상기 발전 장치용 인버터로부터 출력되는 사전 설정된 매 시간 주기 동안의 누적 발전량을 측정하여, 금번 시간 주기 동안의 누적 발전량 측정값과 직전 시간 주기의 누적 발전량 측정값 간에 차이가 발생하는 경우, 상기 발전 장치용 인버터의 출력과 상기 ESS용 인버터의 출력을 합성한 합성 출력이 상기 직전 시간 주기의 누적 발전량과 동일하거나 또는 상기 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
According to claim 1,
The renewable energy power generation device includes: a renewable energy power generation module; A DC-DC converter for a power generation device for converting to have maximum power by performing maximum power point tracking (MPPT) control on DC energy generated from the renewable energy generation module; And an inverter for a power generation device that converts DC energy output from the DC-DC converter into AC energy,
The energy storage system includes a battery that performs charging or discharging of power energy; A battery management system (BMS) that checks a state of charge of the battery and controls a charge or discharge operation; An AC-DC converter for ESS that converts AC energy supplied from the inverter for the power generation device into DC energy; Including an inverter for ESS to convert the DC energy discharged from the battery into AC energy,
The energy management system,
Based on the estimated daily expected power generation amount, when the renewable energy generation voltage is equal to or greater than the preset reference generation voltage, the charging operation by the AC-DC converter for the ESS is controlled to be executed, and the renewable energy generation voltage is the reference generation voltage. If less than, the discharge operation by the ESS inverter is controlled to be executed,
When a cumulative amount of power generated during each preset time period output from the inverter for the power generation device is measured, and a difference occurs between the measured value of accumulated power generation during the current time period and the value of accumulated power generation amount of the previous time period, the power generation device is used. The output of the renewable energy generation, characterized in that the combined output of the output of the inverter and the output of the inverter for the ESS is controlled to have the same value as the cumulative power generation amount of the previous time period or a value within the predetermined output fluctuation range. Stabilization system.
상기 신재생 에너지 발전 장치는, 신재생 에너지 발전 모듈; 상기 신재생 에너지 발전 모듈로부터 발전된 직류 에너지에 대한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하여 최대 전력을 갖도록 변환하기 위한 발전 장치용 직류-직류 컨버터를 포함하고,
상기 에너지 저장 시스템은, 전력 에너지의 충전 또는 방전을 수행하는 배터리; 상기 배터리의 충전 상태를 확인하고, 충전 또는 방전 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS); 상기 발전 장치용 직류-직류 컨버터로부터 공급된 직류 에너지의 충전 동작을 위해 상기 배터리의 규격에 맞춘 직류 에너지로 변환하거나 또는 상기 배터리의 방전 동작에 맞춘 직류 에너지로 변환하는 ESS용 직류-직류 컨버터; 상기 전력 계통 방향으로의 송전을 위해, 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하는 ESS용 인버터를 포함하되,
상기 발전 장치용 직류-직류 컨버터 및 상기 ESS용 직류-직류 컨버터를 DC(Direct Current) 링크 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
According to claim 1,
The renewable energy power generation device includes: a renewable energy power generation module; And a DC-DC converter for a power generation device for converting to have maximum power by performing MPPT (Maximum Power Point Tracking) control on DC energy generated from the renewable energy generation module,
The energy storage system includes a battery that performs charging or discharging of power energy; A battery management system (BMS) that checks a state of charge of the battery and controls a charge or discharge operation; A DC-DC converter for ESS that converts DC energy to meet the specification of the battery or converts DC energy to match the discharge operation of the battery for charging operation of DC energy supplied from the DC-DC converter for power generation devices; In order to transmit in the direction of the power system, an inverter for ESS that converts DC energy into AC energy,
The DC-DC converter for power generation devices and the DC-DC converter for ESS are connected by a DC (Direct Current) link method, the output stabilization system of renewable energy generation.
상기 에너지 관리 시스템은,
상기 DC 링크 방식으로 연결된 상기 발전 장치용 직류-직류 컨버터 및 상기 ESS용 직류-직류 컨버터를 병렬 운전되도록 제어하여, 사전 설정된 일일 예상 발전량에 기준할 때, 상기 발전 장치용 직류-직류 컨버터의 출력과 상기 ESS용 직류-직류 컨버터의 출력을 합성한 합성 출력의 분당 출력 변동율이 상기 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
According to claim 3,
The energy management system,
When the DC-DC converter for the power generation device and the DC-DC converter for the ESS connected to the DC link method are controlled to be operated in parallel, based on a preset daily expected power generation amount, the output of the DC-DC converter for the power generation device The output stabilization system of renewable energy generation, characterized in that the output variation per minute rate of the composite output obtained by synthesizing the output of the DC-DC converter for ESS has a value within the predetermined output variation rate range.
상기 에너지 관리 시스템은,
상기 발전 장치용 직류-직류 컨버터를 통해 출력되는 직류 에너지의 전부를 상기 ESS용 직류-직류 컨버터로 입력되도록 제어함으로써, 상기 신재생 에너지 발전 모듈에 의해 발전된 모든 전력 에너지가 상기 배터리로 충전되도록 하되,
상기 배터리의 현재 잔량 및 상기 일일 예상 발전량에 근거하여 사전 설정된 매 시간 주기 마다 일정한 전력 에너지를 상기 전력 계통으로 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 기준 송전 전력을 산출하고, 산출된 기준 송전 전력을 달성하는데 필요한 배터리 방전량을 산출하여 산출된 배터리 방전량이 달성되도록 상기 ESS용 인버터를 통한 방전 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
According to claim 3,
The energy management system,
By controlling all of the DC energy output through the DC-DC converter for the power generation device to be input to the DC-DC converter for the ESS, so that all the power energy generated by the renewable energy generation module is charged with the battery,
A battery required to calculate a reference transmission power to continuously supply constant power energy to the power system every predetermined time period based on the current remaining amount of the battery and the estimated daily power generation, and a battery required to achieve the calculated reference transmission power The output stabilization system of new and renewable energy generation, characterized in that to control the discharge operation through the ESS inverter to calculate the discharge amount to achieve the calculated battery discharge amount.
상기 일일 예상 발전량은, 해당 일(日)의 예상 환경 조건을 고려한 시간대별 예상 발전량 추이 곡선에 의해 예측되고,
상기 에너지 관리 시스템은, 상기 배터리 현재 잔량을 상기 사전 설정된 매 시간 주기 마다로 나눈 제1 단위 전력량과 상기 일일 예상 발전량을 상기 사전 설정된 매 시간 주기 마다로 나눈 제2 단위 전력량을 합산한 값으로 상기 기준 송전 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
The method of claim 5,
The expected daily power generation amount is predicted by an estimated power generation trend curve for each time period taking into account the expected environmental conditions of the day,
The energy management system is based on the reference value as a sum of a first unit power amount obtained by dividing a current remaining amount of the battery by the preset every time period and a second unit amount of power divided by the estimated daily power generation by each preset every time period. An output stabilization system for new and renewable energy generation, characterized in that the transmission power is calculated.
상기 에너지 관리 시스템은,
상기 태양광 발전 모듈에 의해 상기 사전 설정된 매 시간 주기마다 생산되는 실제 발전량과 상기 제2 단위 전력량 간에 차이가 발생하는 경우,
상기 실제 발전량이 상기 제2 단위 전력량에 비해 작은 값을 가지면, 기존에 설정한 상기 제2 단위 전력량을 사전 지정된 변동율 만큼 감소시킴으로써 상기 기준 송전 전력이 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 하고,
상기 실제 발전량이 상기 제2 단위 전력량에 비해 큰 값을 가지면, 기존에 설정한 상기 제2 단위 전력량을 사전 지정된 변동율 만큼 증가시킴으로써 상기 기준 송전 전력이 사전 지정된 출력 변동율 범위 내의 값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 발전의 출력 안정화 시스템.
The method of claim 6,
The energy management system,
When a difference occurs between the actual power generation amount and the second unit power amount produced by the solar power module every predetermined time period,
If the actual power generation amount has a smaller value than the second unit power amount, by reducing the previously set second unit power amount by a predetermined variation rate, the reference transmission power has a value within a predetermined output variation rate range,
When the actual power generation amount has a larger value than the second unit power amount, by increasing the previously set second unit power amount by a predetermined variation rate, the reference transmission power has a value within a predetermined output variation rate range. The output stabilization system of renewable energy generation.
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