KR20200108553A - Apparatus for controlling power generator, Apparatus for controlling energy storage system, and Cooperative control system including them - Google Patents

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KR20200108553A
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Abstract

The present invention relates to a cooperative control system, a generator control device, and an energy storage system (ESS) control device. Specifically, the present invention relates to a technology for maintaining a frequency of system power through cooperative control between a control device included in a generator and a control device included in an ESS. According to the present invention, the cooperative control system comprises: a generator control device which controls output of a generator based on a frequency difference value between a rated frequency of a power system and a system frequency and a state of charger (SOC) of an ESS; and an ESS control device controlling output of the ESS based on the frequency difference value and a rotational speed of a rotor installed in the generator.

Description

발전기 제어장치, ESS 제어장치 및 이를 포함하는 협조 제어 시스템{Apparatus for controlling power generator, Apparatus for controlling energy storage system, and Cooperative control system including them}Generator control device, ESS control device, and cooperative control system including the same {Apparatus for controlling power generator, Apparatus for controlling energy storage system, and Cooperative control system including them}

본 개시는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 발전기에 포함된 제어장치와 ESS에 포함된 제어장치 간의 협조 제어를 통해 계통 전원의 주파수를 유지하기 위한 기술에 관한 것이다.The present disclosure relates to a cooperative control system, a generator control device, and an ESS control device. Specifically, the present disclosure relates to a technology for maintaining the frequency of the system power through cooperative control between the control device included in the generator and the control device included in the ESS.

전력 계통의 주파수는 계통의 신뢰도를 결정짓는 중요한 기준이 된다. 전력 계통에서 발전기 탈락이나 부하 증가와 같은 외란이 발생하게 되면, 전기에너지가 부족하므로 전력망의 주파수는 감소하게 되는 문제점이 있다.The frequency of the power system is an important criterion for determining the reliability of the system. When a disturbance such as a generator dropout or an increase in a load occurs in the power system, there is a problem that the frequency of the power grid decreases due to insufficient electric energy.

이러한 문제점을 극복하고자, 전력 계통의 주파수를 유지하기 위한 제어 방법들이 개발되고 있다. 그 중 하나로서 주파수의 변화량에 드룹 계수를 곱하여 주파수 제어에 기여하는 주파수 변화량 제어루프를 기존의 제어루프에 추가하는 방법이 있다.In order to overcome this problem, control methods for maintaining the frequency of the power system are being developed. As one of them, there is a method of adding a frequency change amount control loop that contributes to frequency control to the existing control loop by multiplying the amount of change in frequency by the droop coefficient.

한편, 매년 전력 수급의 불균형 문제가 심화되어가는 가운데 이를 해결하기 위한 방법으로, 최근 들어 ESS(Energy Storage System)가 각광을 받고 있다. ESS는 분산전원 또는 신재생에너지에서 발생되는 다양한 전압과 전류를 제어하며, 필요에 따라 전력 계통에 연결하거나 전기에너지를 저장 및 사용하게 하는 시스템이다.On the other hand, as the problem of unbalanced power supply and demand intensifies every year, as a method to solve the problem, ESS (Energy Storage System) has recently been in the spotlight. ESS is a system that controls various voltages and currents generated from distributed power or renewable energy, and connects to the power system or stores and uses electrical energy as needed.

이러한 신재생에너지는 불규칙적으로 공급될 수 있기 때문에 발전기와 ESS가 독자적으로 계통 전원의 주파수를 유지하는 경우, 신재생에너지를 효율적으로 활용하지 못하고 일부 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.Since such new and renewable energy can be supplied irregularly, when the generator and ESS independently maintain the frequency of the system power, there is a problem that the new and renewable energy cannot be efficiently utilized and some loss occurs.

따라서, 주파수 유지에 기여하는 각 발전원들이 기여 가능한 범위 안에서 지속적으로 운전하고, 신재생에너지의 저장 효율성을 증대시키기 위한 기술이 개발되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a situation in which a technology for continuously operating power generation sources contributing to frequency maintenance within a contributing range and increasing the storage efficiency of new and renewable energy is being developed.

이러한 배경에서, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 전력 계통의 계통 주파수를 안정적으로 유지할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공하고자 한다.Against this background, the present disclosure is intended to provide a cooperative control system, a generator control device, and an ESS control device capable of stably maintaining the system frequency of the power system by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS.

또한, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 발전기에 포함된 회전자의 회전속도를 허용범위 내로 유지시킴으로써 발전기를 안정적으로 운전 가능하게 하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공하고자 한다.In addition, the present disclosure is a cooperative control system that enables stable operation of the generator by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS, thereby maintaining the rotational speed of the rotor included in the generator within the allowable range. And ESS control device.

또한, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 각 발전원들이 기여 가능한 범위 내에서 지속적으로 운전하면서도 각 발전원의 상태에 따라 기여도를 유동적으로 조절할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공하고자 한다.In addition, the present disclosure is a cooperative control system that can flexibly adjust the contribution according to the state of each power source while continuously operating within the range that each power source can contribute by performing cooperative control between the generator control device and the ESS control device. , Generator control device and ESS control device.

또한, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 신재생에너지의 손실을 최소화하고 ESS의 저장 효율을 최대화하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공하고자 한다.In addition, the present disclosure aims to provide a cooperative control system, a generator control device, and an ESS control device that minimize the loss of new and renewable energy and maximize the storage efficiency of ESS by performing cooperative control between the generator control device and the ESS control device. .

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수의 주파수 차이값에 기초하여 발전기의 출력을 제어하는 발전기 제어장치 및 주파수 차이값에 기초하여 ESS의 출력을 제어하는 ESS 제어장치를 포함하되, 발전기 제어장치는, ESS의 SOC에 관한 SOC 정보를 수신하고, 주파수 차이값 및 SOC 정보에 기초하여 제1 유효전력 이득을 산출하며, 제1 유효전력 이득에 기초하여 발전기의 출력량 또는 흡수량을 제어하고, ESS 제어장치는, 발전기에 구비된 회전자의 회전속도에 관한 속도 정보를 입력받고, 주파수 차이값 및 속도 정보에 기초하여 제2 유효전력 이득을 산출하며, 제2 유효전력 이득에 기초하여 ESS의 출력량 또는 흡수량을 제어하는 것을 특징으로 하는 협조 제어 시스템을 제공한다.In order to solve the above-described problem, in one aspect, the present disclosure provides a generator control device for controlling the output of the generator based on the frequency difference value between the rated frequency and the grid frequency of the power system and the output of the ESS based on the frequency difference value. Including a controlling ESS control device, wherein the generator control device receives SOC information on the SOC of the ESS, calculates a first active power gain based on the frequency difference value and the SOC information, and calculates a first active power gain based on the first active power gain. Thus, the output amount or absorption amount of the generator is controlled, and the ESS control device receives speed information on the rotational speed of the rotor provided in the generator, and calculates a second active power gain based on the frequency difference value and speed information, It provides a cooperative control system, characterized in that controlling the amount of output or absorption of the ESS based on the second active power gain.

다른 측면에서, 본 개시는 ESS(Energy Storage System)으로부터 ESS 정보를 수신하는 발전기 통신부 및 전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값과 ESS 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 유효전력 이득에 기초하여 발전기의 출력을 제어하는 발전기 제어부를 포함하는 발전기 제어장치를 제공한다.In another aspect, the present disclosure calculates the frequency difference value by receiving the rated frequency and system frequency of the generator communication unit and power system receiving ESS information from the ESS (Energy Storage System), and is effective based on the frequency difference value and ESS information. It provides a generator control device including a generator control unit that calculates the power gain and controls the output of the generator based on the active power gain.

또 다른 측면에서, 본 개시는 발전기로부터 발전기 정보를 수신하는 ESS 통신부 및 전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값과 발전기 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 유효전력 이득에 기초하여 ESS의 출력을 제어하는 ESS 제어부를 포함하는 ESS 제어장치를 제공한다.In another aspect, the present disclosure calculates a frequency difference value by receiving the rated frequency and system frequency of the ESS communication unit receiving generator information from the generator and the power system, and calculating the active power gain based on the frequency difference value and the generator information. And it provides an ESS control device including an ESS control unit that controls the output of the ESS based on the active power gain.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 전력 계통의 계통 주파수를 안정적으로 유지할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure is a cooperative control system capable of stably maintaining the grid frequency of the power system by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS, the generator control device and the ESS control. Device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 발전기에 포함된 회전자의 회전속도를 허용범위 내로 유지시킴으로써 발전기를 안정적으로 운전 가능하게 하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure is a cooperative control that enables stable operation of the generator by maintaining the rotational speed of the rotor included in the generator within the allowable range by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS. System, generator control device and ESS control device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 각 발전원들이 기여 가능한 범위 내에서 지속적으로 운전하면서도 각 발전원의 상태에 따라 기여도를 유동적으로 조절할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure provides cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS, so that the contribution can be flexibly adjusted according to the state of each power source while continuously operating within the range that each power source can contribute. Cooperative control system, generator control device and ESS control device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 신재생에너지의 손실을 최소화하고 ESS의 저장 효율을 최대화하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a cooperative control system, a generator control device and an ESS control device are provided that minimize the loss of new and renewable energy and maximize the storage efficiency of ESS by performing cooperative control between the generator control device and the ESS control device. can do.

도 1은 본 개시에 따른 전력 계통을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 발전기 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른 발전기 제어장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시에 따라 유효전력 이득을 산출하여 발전기를 제어하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시에 따른 발전기 제어장치의 일 실시예를 구현한 회로도이다.
도 6은 회전자의 회전속도에 따른 발전기의 파워를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 개시에 따른 ESS 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 개시에 따른 ESS 제어장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 개시에 따라 유효전력 이득을 산출하여 ESS를 제어하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 개시에 따른 ESS 제어장치의 일 실시예를 구현한 회로도이다.
도 11은 본 개시를 시뮬레이션하기 위한 풍력발전단지의 모형을 나타낸 모식도이다.
도 12a 내지 도 12d는 도 11에 따른 시뮬레이션에 대한 실행 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram schematically showing a power system according to the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating a generator control apparatus according to the present disclosure.
3 is a flow chart for explaining the operation of the generator control apparatus according to the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating an embodiment of controlling a generator by calculating an active power gain according to the present disclosure.
5 is a circuit diagram of an embodiment of a generator control device according to the present disclosure.
6 is a graph showing the power of the generator according to the rotational speed of the rotor.
7 is a block diagram illustrating an ESS control apparatus according to the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating the operation of the ESS control apparatus according to the present disclosure.
9 is a flowchart illustrating an embodiment of controlling an ESS by calculating an active power gain according to the present disclosure.
10 is a circuit diagram of an embodiment of an ESS control device according to the present disclosure.
11 is a schematic diagram showing a model of a wind farm for simulating the present disclosure.
12A to 12D are graphs showing execution results for the simulation according to FIG. 11.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail through exemplary drawings. In describing the constituent elements of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 본 개시에 따른 전력 계통을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a power system according to the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 전력 계통은 발전기(10)와, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS, 20) 및 그리드(Grid, 30) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power system according to the present disclosure may include a generator 10, an energy storage system (ESS) 20, a grid 30, and the like.

발전기(10)는 신재생에너지를 전기에너지로 생성할 수 있다. 구체적으로 발전기(10)는 신재생에너지를 운동에너지로 변환하고, 변환된 운동에너지를 이용하여 전기에너지로 생성할 수 있다. 여기서, 신재생에너지는 예를 들면, 풍력(바람에너지), 수력, 해양에너지 등을 의미할 수 있다.The generator 10 may generate new and renewable energy as electric energy. Specifically, the generator 10 may convert new and renewable energy into kinetic energy and generate electric energy by using the converted kinetic energy. Here, the new renewable energy may mean, for example, wind power (wind energy), water power, marine energy, and the like.

도 1을 참조하여 구체적인 예를 들면, 발전기(10)가 풍력발전기인 경우, 이러한 풍력발전기는 회전자, 운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 발전기 제어장치 등을 포함하고, 풍력발전기는 자연적으로 발생된 바람의 힘을 회전력으로 전환하고 회전력에 의해 발생되는 유도전기를 수요자(또는 부하), ESS(20), 그리드(30)에 공급한다.For a specific example with reference to FIG. 1, when the generator 10 is a wind turbine, such a wind turbine includes a rotor, a momentum converter, a power transmission device, a power converter and a generator control device, and the wind turbine is The naturally generated wind power is converted into rotational force, and induction electricity generated by the rotational force is supplied to the consumer (or load), ESS 20, and grid 30.

도 1에 도시된 발전기(10)는 풍력발전기를 예시로 하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 개시에 따른 발전기(10)는 운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 발전원을 모두 포함할 수 있다.The generator 10 shown in FIG. 1 is exemplified by a wind power generator, but is not limited thereto, and the generator 10 according to the present disclosure may include all power sources capable of converting kinetic energy into electrical energy. have.

발전기(10)는 신재생에너지의 변화에 따라 운동에너지를 흡수하거나 방출하여 전기에너지, 예를 들면 유효전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 발전기(10)에 포함된 발전기 제어장치(미도시)는 전술한 기능을 수행함으로써 전력 계통의 주파수를 유지하도록 발전기(10)를 제어할 수 있다.The generator 10 may increase or decrease electrical energy, for example, active power by absorbing or releasing kinetic energy according to changes in new and renewable energy. The generator control device (not shown) included in the generator 10 may control the generator 10 to maintain the frequency of the power system by performing the above-described function.

ESS(20)는 생산된 전기에너지를 배터리 등과 같은 저장장치에 저장할 수 있고, 저장된 전기에너지나 유효전력을 수요자, 그리드(30)에 공급할 수 있다. 이러한 ESS(20)는 배터리, 압축공기 등과 같은 전력저장원과 PCS(Power Conversion System)와 같은 전력변환장치 및 전력관리 시스템 등을 포함할 수 있다.The ESS 20 may store the produced electrical energy in a storage device such as a battery, and may supply the stored electrical energy or active power to the consumer and the grid 30. The ESS 20 may include a power storage source such as a battery and compressed air, a power conversion device such as a power conversion system (PCS), a power management system, and the like.

ESS(20)는 발전기 제어장치와 동일하게 전력 계통의 주파수를 유지하도록 ESS(20)를 제어하는 ESS 제어장치(미도시)를 포함할 수 있다.The ESS 20 may include an ESS control device (not shown) that controls the ESS 20 to maintain the frequency of the power system in the same manner as the generator control device.

순간적인 수요의 변동, 외란 등에 따라 본 개시에 따른 전력 계통의 주파수가 변동이 되면, 발전기(10)와 ESS(20)는 필요한 전기에너지를 공급하기 어려울 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 발전기(10)와 ESS(20)는 전력 계통의 주파수를 유지하는 것이 중요하다.When the frequency of the power system according to the present disclosure fluctuates according to an instantaneous change in demand or disturbance, it may be difficult for the generator 10 and the ESS 20 to supply necessary electric energy. Therefore, as described above, it is important that the generator 10 and ESS 20 maintain the frequency of the power system.

이러한 전력 계통의 주파수 변동은 신재생에너지의 공급량에 따라서 변동될 수 있고 신재생에너지의 공급량이 부족하거나 과잉인 경우 발전기(10)가 필요한 전기에너지를 공급하기 어렵거나 신재생에너지 일부를 이용하지 못하게 될 수도 있다. 예를 들면, 바람에너지가 과잉 공급되는 경우, 발전기(10)는 발전기(10)의 한계로 바람에너지의 전체를 모두 저장하지 못하고 바람에너지의 일부를 흘려 보내게 된다.The frequency fluctuation of the power system may fluctuate according to the supply of new and renewable energy, and if the supply of new and renewable energy is insufficient or excessive, it will be difficult for the generator 10 to supply the required electric energy or use part of the new and renewable energy. May be. For example, when wind energy is excessively supplied, the generator 10 does not store all of the wind energy due to the limitation of the generator 10 and transmits a portion of the wind energy.

따라서, 계통 전원의 주파수를 적절하게 유지하고, 신재생에너지를 효율적으로 이용하기 위해 발전기(10)와 ESS(20)간의 협조 제어가 필요하다.Therefore, cooperative control between the generator 10 and the ESS 20 is required in order to properly maintain the frequency of the system power supply and efficiently use new and renewable energy.

이하에서는 발전기(10)에 포함된 발전기 제어장치와, ESS(20)에 포함된 ESS 제어장치 간의 협조 제어를 구체적으로 설명한다. 다만, 설명의 편의상 본 개시의 발전기(10)는 풍력발전기인 것으로 하여 설명한다.Hereinafter, cooperative control between the generator control device included in the generator 10 and the ESS control device included in the ESS 20 will be described in detail. However, for convenience of explanation, the generator 10 of the present disclosure will be described as being a wind power generator.

도 2는 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining the generator control apparatus 100 according to the present disclosure.

도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 발전기 통신부(110)와, 발전기 제어부(120) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure may include a generator communication unit 110 and a generator control unit 120.

발전기 통신부(110)는 ESS(20)와 통신 가능할 수 있다. 구체적으로, 발전기 통신부(110)는 ESS(20)에 포함된 통신부(미도시)로부터 ESS(20)에 관한 정보인 ESS 정보를 수신하는 수신 모듈과, 발전기(10)에 관한 정보인 발전기 정보를 ESS(20)로 송신하는 송신 모듈을 포함할 수 있다.The generator communication unit 110 may communicate with the ESS 20. Specifically, the generator communication unit 110 receives a receiving module for receiving ESS information, which is information about the ESS 20, from a communication unit (not shown) included in the ESS 20, and generator information, which is information about the generator 10. It may include a transmission module that transmits to the ESS (20).

여기서, ESS 정보는 충전상태(Storage Of Charge; SOC)에 관한 정보, ESS(20)의 출력을 제어하기 위한 루프 이득(Gain)에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.Here, the ESS information may include information on a storage of charge (SOC), information on a loop gain for controlling the output of the ESS 20, and the like.

여기서, 발전기 정보는 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도에 대한 정보, 발전기(10)의 출력을 제어하기 위한 루프 이득에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.Here, the generator information may include information on a rotation speed of a rotor provided in the generator 10, information on a loop gain for controlling the output of the generator 10, and the like.

이러한 발전기 통신부(110)는 무선 또는 유선 통신을 이용할 수 있고, 5.9GHz 대역을 사용하는 IEEE 802.11p 통신 기술을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 현재 또는 미래에 개발될 모든 통신을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The generator communication unit 110 may use wireless or wired communication, and may use IEEE 802.11p communication technology using a 5.9 GHz band, but is not limited thereto, and it is understood that it includes all communication to be developed in the present or in the future. Should be.

발전기 제어부(120)는 발전기(10)의 전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값과 ESS 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 유효전력 이득에 기초하여 발전기(10)의 출력을 제어할 수 있다.The generator control unit 120 receives the rated frequency and system frequency of the power system of the generator 10 and calculates a frequency difference value, calculates an active power gain based on the frequency difference value and ESS information, and calculates an active power gain based on the active power gain. Thus, the output of the generator 10 can be controlled.

여기서, 정격 주파수는 발전기(10) 또는 발전단지로부터 급전되는 교류 전원의 지정된 주파수를 의미할 수 있다. 계통 주파수는 발전기(10)에 포함된 센서 또는 발전기(10)를 모니터링하는 중앙제어장치 등을 통해 획득되는 계통(System)의 주파수를 의미할 수 있다.Here, the rated frequency may mean a designated frequency of AC power supplied from the generator 10 or the power generation complex. The system frequency may mean a frequency of a system acquired through a sensor included in the generator 10 or a central control device that monitors the generator 10.

한편, 유효전력 이득은 발전기(10)의 출력을 제어하기 위한 루프의 이득을 의미할 수 있다. 예를 들어, 유효전력 이득은 드룹 제어의 이득 또는 드룹 계수를 의미하여, 주파수 차이값이 영보다 작고, 주파수 차이값이 음(-)의 방향으로 커질수록 발전기(10)가 더 큰 전력을 출력하기 위해서 드룹 제어의 이득인 유효전력 이득은 더욱 증가되며, 주파수 차이값이 영보다 크고, 주파수 차이값이 양(+)의 방향으로 커질수록 발전기(10)가 더 큰 전력을 흡수하여 회전자의 운동에너지를 흡수하기 위해서 유효전력 이득은 더욱 증가된다.Meanwhile, the active power gain may mean a gain of a loop for controlling the output of the generator 10. For example, the active power gain refers to the gain or droop coefficient of droop control, and the generator 10 outputs greater power as the frequency difference value is less than zero and the frequency difference value increases in the negative (-) direction. In order to do this, the active power gain, which is the gain of the droop control, is further increased, and the frequency difference value is greater than zero, and as the frequency difference value increases in the positive (+) direction, the generator 10 absorbs more power and In order to absorb kinetic energy, the active power gain is further increased.

유효전력 이득이 드룹 제어의 이득인 경우, 발전기 제어부(120)는 드룹(Droop) 제어를 수행하여 발전기(10)의 출력을 제어하되, 주파수 차이값과 ESS 정보를 이용하여 드룹 제어의 이득을 조정할 수 있다.When the active power gain is the gain of the droop control, the generator control unit 120 controls the output of the generator 10 by performing droop control, but adjusts the gain of the droop control using the frequency difference value and ESS information. I can.

발전기 제어부(120)는 계통 주파수에서 정격 주파수를 뺀 차이값인 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값의 부호와 크기 및 ESS 정보에 따라 유효전력 이득의 부호와 크기를 산출하고, 유효전력의 특성(부호, 크기 등)에 따라 발전기(10)에서 생산되는 전력의 출력량을 제어하거나, 전력의 흡수량 또는 운동에너지의 흡수량을 제어할 수 있다.The generator control unit 120 calculates a frequency difference value, which is a difference value obtained by subtracting the rated frequency from the system frequency, calculates the sign and size of the active power gain according to the sign and size of the frequency difference value, and ESS information, and the characteristics of the active power. Depending on (sign, size, etc.), the output amount of power produced by the generator 10 may be controlled, or the amount of absorbed power or the amount of kinetic energy may be controlled.

주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 공급량이 수요량보다 크다는 것을 의미하므로, 발전기 제어부(120)는 발전기(10)가 과잉 공급된 유효전력을 흡수하여 운동에너지를 흡수하도록 발전기(10)의 전력이나 운동에너지의 흡수량을 제어할 수 있다. 이 경우, 반사적으로 발전기(10)의 전력에 대한 출력량은 감소하게 된다. When the frequency difference value is greater than zero, it means that the amount of supply is greater than the amount of demand. Therefore, the generator control unit 120 absorbs the excessively supplied active power and absorbs the kinetic energy. The amount of energy absorption can be controlled. In this case, the amount of output for the power of the generator 10 reflectively decreases.

반대로, 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 수요량이 공급량보다 크다는 것을 의미하므로, 발전기 제어부(120)는 발전기(10)가 전력을 추가로 출력하도록 발전기(10)의 전력의 출력량을 제어할 수 있다.Conversely, when the frequency difference value is less than zero, it means that the amount of demand is greater than the amount supplied, so that the generator control unit 120 can control the output amount of the power of the generator 10 so that the generator 10 additionally outputs power. .

한편, 발전기 제어부(120)는 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도를 입력받고, 회전속도에 기초하여 유효전력 이득을 산출할 수 있다. 구체적인 내용은 도 3을 참조하여 후술한다.Meanwhile, the generator control unit 120 may receive a rotational speed of a rotor provided in the generator 10 and calculate an active power gain based on the rotational speed. Details will be described later with reference to FIG. 3.

도 3은 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flow chart for explaining the operation of the generator control apparatus 100 according to the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 정격 주파수(fnom)와 계통 주파수(fsys)를 수신하고(S310), 주파수 차이값(Δf)을 계산한다(S311).3, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure receives a rated frequency (f nom ) and a system frequency (f sys ) (S310), and calculates a frequency difference value (Δf) (S311).

예를 들면, 발전기 제어부(120)는, 계통 주파수(fsys)에서 정격 주파수(fnom)를 빼서 주파수 차이값(Δf)을 계산한다.For example, the generator control unit 120 calculates a frequency difference value (Δf) by subtracting the rated frequency (f nom ) from the system frequency (f sys ).

한편, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 ESS(20)로부터 ESS 정보를 수신한다(S320). 그 다음, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 주파수 차이값(Δf)과 ESS 정보를 이용하여 발전기(10)의 유효전력 이득(Kw)을 산출한다(S330).Meanwhile, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure receives ESS information from the ESS 20 (S320). Then, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure calculates the active power gain K w of the generator 10 by using the frequency difference value Δf and ESS information (S330).

예를 들면, 발전기 통신부(110)는 ESS(20)의 SOC에 관한 SOC 정보를 포함하는 ESS 정보를 수신하여 발전기 제어부(120)에 ESS 정보를 출력한다. 발전기 제어부(120)는 SOC 정보를 이용하여 SOC를 획득하고, 주파수 차이값(Δf)과 SOC에 따라 유효전력 이득(Kw)을 산출하거나 조절한다.For example, the generator communication unit 110 receives ESS information including SOC information on the SOC of the ESS 20 and outputs the ESS information to the generator control unit 120. The generator control unit 120 obtains the SOC using the SOC information, and calculates or adjusts the active power gain K w according to the frequency difference value Δf and the SOC.

여기서, 발전기 제어부(120)가 유효전력 이득(Kw)을 산출할 때 ESS(20)의 SOC를 이용하는 이유는 다음과 같다.Here, the reason for using the SOC of the ESS 20 when the generator control unit 120 calculates the active power gain K w is as follows.

전력이 흡수되는 상황에서 SOC가 상대적으로 작은 경우, 발전기 제어장치(100)는 ESS(20)가 전기에너지를 더 많이 저장하게 하기 위해 발전기(10)의 흡수량을 상대적으로 감소시키고 반대로, SOC가 상대적으로 크면, 발전기 제어장치(100)는 ESS(20)의 전기에너지 저장 한계를 고려하여 발전기(10)의 흡수량을 상대적으로 증가시키기 위함이다.When the SOC is relatively small in a situation in which power is absorbed, the generator control device 100 relatively reduces the absorption amount of the generator 10 in order for the ESS 20 to store more electrical energy, and conversely, the SOC is relatively small. If it is large, the generator control device 100 is to relatively increase the absorption amount of the generator 10 in consideration of the electric energy storage limit of the ESS 20.

한편, 전력이 공급되는 상황에서 SOC가 상대적으로 작은 경우, 발전기 제어장치(100)는 ESS(20)의 전기에너지 공급 한계를 고려하여 발전기(10)의 출력량을 상대적으로 증가시키고, 반대로, SOC가 상대적으로 큰 경우, 발전기 제어장치(100)는 ESS(20)가 전기에너지를 수요자에게 더 많이 공급하기 위해 발전기(10)의 출력량을 상대적으로 감소시키기 위함이다.On the other hand, when the SOC is relatively small in a situation where power is supplied, the generator control device 100 relatively increases the output amount of the generator 10 in consideration of the electric energy supply limit of the ESS 20, and conversely, the SOC is In a relatively large case, the generator control device 100 is for relatively reducing the output amount of the generator 10 in order for the ESS 20 to supply more electric energy to the consumer.

한편, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 발전기에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)를 입력받고(S340), 회전속도(ωr)를 이용하여 운전보장비율(r)을 계산하며, 운전보장비율(r)을 반영하여 유효전력 이득(Kw)을 산출하거나 조정한다(S330).On the other hand, the generator control device 100 according to the present disclosure receives the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator (S340), and calculates the driving equipment ratio (r) using the rotational speed (ω r ). And, the active power gain (K w ) is calculated or adjusted by reflecting the driving supplement ratio (r) (S330).

예를 들면, 발전기 제어부(120)는 회전속도(ωr), 미리 설정된 정격 회전속도(ωrated) 및 회전속도의 최솟값(ωmin)을 이용하여 운전보장비율(r)을 계산하고, 운전보장비율(r)을 반영하여 유효전력 이득(Kw)을 산출한다.For example, the generator control unit 120 calculates the driving compensation rate (r) using the rotation speed (ω r ), the preset rated rotation speed (ω rated ), and the minimum value (ω min ) of the rotation speed, and guarantees operation. By reflecting the ratio (r), the active power gain (K w ) is calculated.

여기서, 운전보장비율(r)은 발전기(10)가 안정적으로 운전할 수 있도록 보장하는 비율을 의미할 수 있다. 회전자의 회전속도(ωr)가 최솟값 이하로 감소되면, 발전기(10)는 운전을 중단하기 때문이다. 이러한 운전조장비율(r)은 아래의 [수식 1]에 의해 산출될 수 있다.Here, the driving maintenance ratio r may mean a ratio that ensures that the generator 10 can operate stably. This is because when the rotational speed (ω r ) of the rotor is reduced below the minimum value, the generator 10 stops operating. This driving gear ratio (r) can be calculated by the following [Equation 1].

[수식 1][Equation 1]

Figure pat00001
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발전기(10)의 유효전력 이득(Kw)이 산출되면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 발전기(10)의 출력을 제어한다.When the active power gain (K w ) of the generator 10 is calculated, the generator control device 100 according to the present disclosure controls the output of the generator 10.

예를 들면, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은 경우, 발전기 제어부(120)는 유효전력 이득(Kw)에 기초하여 발전기(10)가 생산하는 전력의 출력량을 증가시키거나 감소시킨다. 반대로, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰 경우, 유효전력 이득(Kw)에 기초하여 발전기(10)가 생산하는 전력의 흡수량을 증가시키거나 감소시킨다.For example, when the frequency difference value Δf is less than zero, the generator control unit 120 increases or decreases the output amount of power produced by the generator 10 based on the active power gain K w . Conversely, when the frequency difference value Δf is greater than zero, the amount of absorption of power produced by the generator 10 is increased or decreased based on the active power gain K w .

이하에서는 본 개시에 따라 유효전력 이득(Kw)을 SOC에 따라 산출하여 발전기(10)를 제어하는 일 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of controlling the generator 10 by calculating the active power gain K w according to the SOC according to the present disclosure will be described in detail.

도 4는 본 개시에 따라 유효전력 이득을 산출하여 발전기(10)를 제어하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an embodiment of controlling the generator 10 by calculating an active power gain according to the present disclosure.

도 4를 참조하면, 단계 S411에서는 계통 주파수(fsys)에서 정격 주파수(fnom)를 빼서 주파수 차이값(Δf)을 계산하고, 단계 S412에서는 수신된 ESS 정보에 포함된 SOC 정보를 획득한다.Referring to FIG. 4, in step S411, the frequency difference value Δf is calculated by subtracting the rated frequency f nom from the system frequency f sys , and in step S412, SOC information included in the received ESS information is obtained.

그 다음, 단계 S421에서는 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰지 판단한다. 주파수 차이값(Δf)이 영보다 크지 않으면, 단계 S422에서는 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은지 판단다.Then, in step S421, it is determined whether the frequency difference value Δf is greater than zero. If the frequency difference value Δf is not greater than zero, in step S422, it is determined whether the frequency difference value Δf is less than zero.

만약, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 크면, 단계 S431에서는 주파수 차이값(Δf)과 SOC를 이용하여 유효전력 이득(Kw)을 산출한다. 이때, 유효전력 이득(Kw)은 SOC에 비례하여 결정된다. 그 이유는 전술한 바와 같이, 공급 과잉 상태에서 ESS(20)의 SOC가 커질수록 ESS(20)의 저장에너지 흡수 능력이 감소되므로, 발전기(10)의 흡수량을 증가시키기 위해 유효전력 이득(Kw)이 더 증가되어야 하기 때문이다.If the frequency difference value Δf is greater than zero, in step S431, the active power gain Kw is calculated using the frequency difference value Δf and the SOC. At this time, the active power gain (K w ) is determined in proportion to the SOC. The reason is that, as described above, excess supply, so state higher the SOC of ESS (20) in reducing the stored energy absorption capacity of the ESS (20), the effective power gain in order to increase the absorption of the generator (10) (K w ) Has to be increased further.

따라서, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰 경우, 발전기 제어부(120)는 SOC에 비례하여 유효전력 이득(Kw)을 산출할 수 있다.Accordingly, when the frequency difference value Δf is greater than zero, the generator control unit 120 may calculate an active power gain K w in proportion to the SOC.

그 다음, 단계 S441에서는 유효전력 이득(Kw)에 기초하여 발전기(10)의 흡수량을 제어한다.The Next, in step S441 controls the absorption of the generator 10 on the basis of the effective power gain (K w).

한편, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작으면, 단계 S432에서는 주파수 차이값(Δf)과 SOC를 이용하여 유효전력 이득(Kw)을 산출하되, 유효전력 이득(Kw)은 SOC에 반비례하여 결정된다. 그 이유는 전술한 바와 같이, 전기에너지의 공급이 부족한 상황에서 ESS(20)의 SOC가 작아질수록 ESS(20)의 저장에너지 공급 능력이 감소하므로, 발전기(10)의 출력량을 증가시키기 위해 유효전력 이득(Kw)이 더 증가되어야 하기 때문이다.On the other hand, if the frequency difference value (Δf) is less than zero, in step S432, the active power gain (K w ) is calculated using the frequency difference value (Δf) and the SOC, but the active power gain (K w ) is inversely proportional to the SOC. Is determined. The reason is, as described above, as the SOC of the ESS 20 decreases in a situation where the supply of electric energy is insufficient, the storage energy supply capacity of the ESS 20 decreases, so it is effective to increase the output amount of the generator 10. This is because the power gain (K w ) needs to be further increased.

따라서, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은 경우, 발전기 제어부(120)는 SOC에 반비례하여 유효전력 이득을 산출할 수 있다.Therefore, when the frequency difference value Δf is less than zero, the generator control unit 120 may calculate an active power gain in inverse proportion to the SOC.

그 다음, 단계 S442에서는 유효전력 이득(Kw)에 기초하여 발전기(10)의 출력량을 제어한다.Then, in step S442, the output amount of the generator 10 is controlled based on the active power gain K w .

한편, 주파수 차이값(Δf)이 영인 경우, 단계 S443에서는 발전기(10)의 출력을 유지할 수 있다.On the other hand, when the frequency difference value Δf is zero, the output of the generator 10 may be maintained in step S443.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 ESS 제어장치와 협조 제어를 수행하고 ESS(20)의 SOC에 따라 발전기(10)의 출력량 또는 흡수량을 유동적으로 조절함으로써 주파수를 유지하고 전기에너지를 효율적으로 공급할 수 있는 효과를 제공한다.According to the above, the generator control device 100 according to the present disclosure performs cooperative control with the ESS control device and maintains the frequency by fluidly adjusting the output amount or the absorption amount of the generator 10 according to the SOC of the ESS 20. It provides the effect of supplying electric energy efficiently.

도 5는 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)의 일 실시예를 구현한 회로도이다.5 is a circuit diagram of an embodiment of the generator control apparatus 100 according to the present disclosure.

도 5를 참조하면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 드룹 제어를 수행하는 회로를 설계함으로써 구현될 수 있다. 여기서, 드룹 제어를 수행하는 발전기 제어장치(100)는 정격 주파수(fnom)와 계통 주파수(fsys)를 수신하고, 주파수 차이값(Δf)을 계산한다. Referring to FIG. 5, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure may be implemented by designing a circuit for performing droop control. Here, the generator control device 100 performing droop control receives the rated frequency (f nom ) and the system frequency (f sys ), and calculates a frequency difference value (Δf).

그리고, 발전기 제어장치(100)는 주파수 차이값(Δf)과 ESS(20)로부터 수신한 SOC 및 운전보장비율(r)을 이용하여 드룹 제어의 이득(Kw)을 산출하고, 주파수 차이값(Δf)에 드룹 제어의 이득(Kw)을 곱한 값과 발전기(10)의 유효전력의 최대출력추종(Maximum Power Point tracking; MPPT) 값(PMPPT)을 합하여 발전기(10)의 유효전력을 제어하기 위한 유효전력의 기준값(Pref)을 산출한다. And, the generator control device 100 calculates the gain (K w ) of the droop control by using the frequency difference value (Δf) and the SOC received from the ESS 20 and the driving equipment ratio (r), and the frequency difference value ( The active power of the generator 10 is controlled by summing the value obtained by multiplying Δf) by the gain (K w ) of the droop control and the maximum power point tracking (MPPT) value (P MPPT ) of the generator 10 Calculate the reference value (P ref ) of active power to be used.

그 다음, 발전기 제어장치(100)의 회전자 컨버터 컨트롤러(RSC controller)는 유효전력의 기준값(Pref)을 이용하여 발전기(10)로부터 전력 계통으로 출력되는 전력량을 조절할 수 있다.Then, the rotor converter controller (RSC controller) of the generator control device 100 may adjust the amount of power output from the generator 10 to the power system using the reference value P ref of active power.

도 6은 회전자의 회전속도에 따른 발전기(10)의 파워를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the power of the generator 10 according to the rotational speed of the rotor.

도 6을 참조하면, 푸른색 실선은 발전기(10)의 Mechanical power(Pmech)를 의미하고, 적색 실선은 발전기(10)의 유효전력의 MPPT값(PMPPT)을 의미하며, 녹색 점선은 도 5에 도시된 유효전력의 기준값(Pref)을 의미한다.Referring to FIG. 6, the blue solid line means the mechanical power (P mech ) of the generator 10, the red solid line means the MPPT value (P MPPT ) of the active power of the generator 10, and the green dotted line is the figure. It means the reference value (P ref ) of the active power shown in 5.

이때, Pmech와 PMPPT 및 회전자의 회전속도(ωr)의 관계는 아래의 [수식 2]와 같다.At this time, the relationship between P mech and P MPPT and the rotational speed (ω r ) of the rotor is as shown in [Equation 2] below.

[수식 2][Equation 2]

Figure pat00002
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즉, Pmech와 PMPPT가 동일하면, 회전자의 회전속도(ωr)는 유지되고, 계통 주파수(fsys)가 증가하는 경우, PMPPT가 감소하여 회전자의 회전속도(ωr)는 증가되어 회전자의 운동에너지는 흡수되며, 계통 주파수(fsys)가 감소하는 경우, PMPPT가 증가하여 회전자의 속도는 감소되어 회전자의 운동에너지가 방출된다.That is, if P mech and P MPPT are the same, the rotational speed (ω r ) of the rotor is maintained, and when the system frequency (f sys ) increases, the rotational speed of the rotor (ω r ) decreases as P MPPT decreases. As it increases, the kinetic energy of the rotor is absorbed, and when the system frequency (f sys ) decreases, P MPPT increases and the speed of the rotor decreases to release the kinetic energy of the rotor.

한편, 회전자의 회전속도(ωr)는 최댓값(ωmax)에 도달하면, 출력 지점은 Mechanical power(Pmech)의 그래프와 만나는 점이다. 이때, 출력을 증가시키면 회전자의 운동에너지는 방출되고 이에 따라 회전자의 회전속도(ωr)는 감소되므로, 다시 왼쪽으로 이동하게 된다.On the other hand, when the rotational speed (ω r ) of the rotor reaches the maximum value (ω max ), the output point is a point where the graph of mechanical power (P mech ) meets. At this time, if the output is increased, the kinetic energy of the rotor is released, and accordingly, the rotational speed (ω r ) of the rotor is decreased, so that it moves to the left again.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 회전자의 회전속도(ωr)를 조절함으로써 발전기(10)를 보다 안정적으로 운전시키는 효과를 제공한다.According to the foregoing, the generator control apparatus 100 according to the present disclosure provides an effect of more stably operating the generator 10 by adjusting the rotational speed ω r of the rotor.

이하에서는 발전기(10)와 ESS(20) 간의 협조 제어를 수행하기 위한 ESS 제어장치를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an ESS control device for performing cooperative control between the generator 10 and the ESS 20 will be described in detail.

도 7은 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)를 설명하기 위한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating an ESS control apparatus 200 according to the present disclosure.

도 7을 참조하면, 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)는 ESS 통신부(210)와, ESS 제어부(220) 등을 포함한다. Referring to FIG. 7, the ESS control device 200 according to the present disclosure includes an ESS communication unit 210 and an ESS control unit 220.

ESS 통신부(210)는 발전기(10)와 통신 가능하다. 구체적으로, ESS 통신부(210)는 발전기 제어장치(100)에 포함된 발전기 통신부(110)로부터 발전기(10)에 관한 정보인 발전기 정보를 수신하는 수신 모듈과 ESS에 관한 정보인 ESS 정보를 발전기(10)로 송신하는 송신 모듈을 포함할 수 있다.The ESS communication unit 210 is capable of communicating with the generator 10. Specifically, the ESS communication unit 210 generates a receiving module for receiving generator information, which is information about the generator 10, from the generator communication unit 110 included in the generator control device 100, and ESS information, which is information about ESS. It may include a transmission module that transmits to 10).

여기서, 발전기 정보와 ESS 정보는 도 2를 참조하여 전술한 바와 같으며, 이러한 ESS 통신부(210)도 발전기 통신부(110)와 동일하게 무선 또는 유선 통신을 이용할 수 있지만 이에 한정되지 않으며 현재 또는 미래에 개발될 모든 통신을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.Here, the generator information and the ESS information are as described above with reference to FIG. 2, and the ESS communication unit 210 can also use wireless or wired communication in the same way as the generator communication unit 110, but is not limited thereto, It should be understood to include all communications to be developed.

ESS 제어부(220)는 전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값과 발전기 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 유효전력 이득에 기초하여 ESS의 출력을 제어할 수 있다.The ESS control unit 220 receives the rated frequency and system frequency of the power system, calculates a frequency difference value, calculates an active power gain based on the frequency difference value and generator information, and calculates the output of the ESS based on the active power gain. Can be controlled.

여기서, 정격 주파수와 계통 주파수는 도 2를 참조하여 전술한 바와 동일하고, 유효전력 이득은 ESS(20)의 출력을 제어하기 위한 루프의 이득을 의미할 수 있으며, 예를 들면 유효전력 이득은 드룹 제어의 이득 또는 드룹 계수를 의미한다.Here, the rated frequency and the system frequency are the same as described above with reference to FIG. 2, and the active power gain may mean the gain of the loop for controlling the output of the ESS 20. For example, the active power gain is droop. It refers to the gain or droop factor of the control.

한편, 주파수 차이값이 영보다 작고, 주파수 차이값이 음(-)의 방향으로 커질수록 ESS(20)가 더 큰 전력, 전기에너지를 출력하기 위해서 유효전력 이득은 더욱 증가되며, 주파수 차이값이 영보다 크고, 주파수 차이값이 양(+)의 방향으로 커질수록 ESS(20)가 전기에너지를 더욱 흡수하도록 유효전력 이득은 더욱 증가될 수 있다.On the other hand, as the frequency difference value is smaller than zero and the frequency difference value increases in the negative (-) direction, the active power gain increases further in order for the ESS (20) to output greater power and electrical energy, and the frequency difference value increases. It is greater than zero, and as the frequency difference value increases in the positive (+) direction, the active power gain may be further increased so that the ESS 20 more absorbs electrical energy.

유효전력 이득이 드룹 제어의 이득인 경우, ESS 제어부(220)는 드룹(Droop) 제어를 수행하여 ESS의 출력을 제어하되, 주파수 차이값과 발전기 정보를 이용하여 드룹 제어의 이득을 조정할 수 있다.When the active power gain is the gain of the droop control, the ESS control unit 220 controls the output of the ESS by performing droop control, but may adjust the gain of the droop control using the frequency difference value and generator information.

ESS 제어부(220)는 계통 주파수에서 정격 주파수를 뺀 차이값인 주파수 차이값을 계산하고, 주파수 차이값의 부호와 크기 및 발전기 정보에 따라 유효전력 이득의 부호와 크기를 산출하고, 유효전력의 특성(부호, 크기 등)에 따라 ESS(20)의 전기에너지나 전력의 출력량 또는 흡수량을 제어할 수 있다.The ESS control unit 220 calculates a frequency difference value that is a difference value obtained by subtracting the rated frequency from the system frequency, calculates the sign and size of the active power gain according to the sign and size of the frequency difference value and the generator information, and the characteristics of the active power. Depending on (code, size, etc.), it is possible to control the amount of electrical energy or power output or absorption of the ESS (20).

즉, 주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 공급량이 수요량보다 크다는 것을 의미하므로, ESS 제어부(220)는 ESS(20)가 과잉 공급된 유효전력을 흡수하도록 ESS(20) 전력의 흡수량을 제어할 수 있다.That is, if the frequency difference value is greater than zero, it means that the supply amount is greater than the demand amount, so the ESS control unit 220 can control the absorption amount of the ESS (20) power so that the ESS (20) absorbs excess active power. have.

반대로, 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 수요량이 공급량보다 크다는 것을 의미하므로, ESS 제어부(220)는 ESS(20)의 전력의 출력량을 제어할 수 있다.Conversely, when the frequency difference value is less than zero, it means that the amount of demand is greater than the amount of supply, so the ESS control unit 220 may control the amount of power output of the ESS 20.

한편, ESS 제어부(220)는 ESS(20)의 SOC를 입력받고, SOC에 따라 유효전력 이득을 산출할 수 있다. 구체적인 내용은 도 8을 참조하여 후술한다.Meanwhile, the ESS control unit 220 may receive the SOC of the ESS 20 and calculate an active power gain according to the SOC. Details will be described later with reference to FIG. 8.

도 8은 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an operation of the ESS control apparatus 200 according to the present disclosure.

도 8을 참조하면, 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)는 정격 주파수(fnom)와 계통 주파수(fsys)를 수신하고(S810), 주파수 차이값(Δf)을 계산한다(S811).8, the ESS control apparatus 200 according to the present disclosure receives a rated frequency (f nom ) and a system frequency (f sys ) (S810), and calculates a frequency difference value (Δf) (S811).

예를 들면, ESS 제어부(220)는 계통 주파수(fsys)에서 정격 주파수(fnom)를 빼서 주파수 차이값(Δf)을 계산한다.For example, the ESS control unit 220 calculates a frequency difference value (Δf) by subtracting the rated frequency (f nom ) from the system frequency (f sys ).

한편, 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)는 발전기(10)로부터 발전기 정보를 수신한다(S820). 그 다음, 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)는 주파수 차이값(Δf)과 발전기 정보를 이용하여 ESS(20)의 유효전력 이득(Ke)을 산출한다(S830).Meanwhile, the ESS control device 200 according to the present disclosure receives generator information from the generator 10 (S820). Then, the generator control unit 100 in accordance with the present disclosure is to calculate the effective power gain (K e) of the ESS (20) using the difference value (Δf) and the generator frequency information (S830).

예를 들면, ESS 통신부(210)는 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 관한 속도 정보를 포함하는 발전기 정보를 수신하여 ESS 제어부(220)에 발전기 정보를 출력한다. ESS 제어부(220)는 속도 정보를 이용하여 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)를 획득하고, 주파수 차이값(Δf)과 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 따라 유효전력 이득(Ke)을 산출하거나 조절한다.For example, the ESS communication unit 210 receives generator information including speed information about the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator 10 and outputs the generator information to the ESS control unit 220. The ESS control unit 220 obtains the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator 10 by using the speed information, and the frequency difference value (Δf) and the rotational speed of the rotor provided in the generator 10 Calculate or adjust the active power gain (K e ) according to (ω r ).

여기서, ESS 제어부(220)가 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 기초하여 유효전력 이득(Ke)을 산출하는 이유는 다음과 같다.Here, the reason for calculating the active power gain (K e ) based on the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator 10 by the ESS control unit 220 is as follows.

전력이 흡수되는 상황에서 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)가 점점 커져 최댓값에 도달하지 않도록, ESS 제어부(220)는 ESS(20)의 흡수량을 더욱 증가시키는 한편, 전력이 공급되는 상황에서 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)가 점점 작아져 최솟값에 도달하지 않도록 ESS 제어부(220)는 ESS(20)의 출력량을 더욱 증가시키기 위함이다.In a situation where power is absorbed, the ESS control unit 220 further increases the absorption amount of the ESS 20 so that the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator 10 increases and does not reach the maximum value. The ESS control unit 220 is to further increase the output amount of the ESS 20 so that the rotational speed ω r of the rotor provided in the generator 10 is gradually reduced and does not reach the minimum value in this supplied situation.

한편, ESS 제어부(220)는 ESS(20)의 SOC를 입력받고, SOC에 기초하여 유효전력 이득(Ke)을 산출한다. On the other hand, ESS control unit 220 receives the SOC of ESS (20), calculates an effective power gain (K e) on the basis of the SOC.

예를 들면, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰 경우, ESS 제어부(220)는 SOC가 초기 SOC보다 점점 증가함에 따라 유효전력 이득(Ke)을 감소시킬 수 있다. 반대로, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은 경우, ESS 제어부(220)는 SOC가 초기 SOC보다 점점 감소함에 따라 유효전력 이득(Ke)을 감소시킬 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, can reduce the effective power gain (K e) as the SOC is gradually increased from the initial SOC when the frequency difference (Δf) is greater than zero, ESS controller 220. In contrast, when the frequency difference (Δf) is smaller than zero, ESS controller 220 may reduce the effective power gain (K e) as the SOC is gradually reduced from the initial SOC. However, it is not limited thereto.

이하에서는 본 개시에 따라 유효전력 이득(Ke)을 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 따라 산출하여 ESS(20)를 제어하는 일 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of controlling the ESS 20 by calculating the active power gain K e according to the rotational speed ω r of the rotor provided in the generator 10 according to the present disclosure will be described in detail.

도 9는 본 개시에 따라 유효전력 이득을 산출하여 ESS를 제어하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating an embodiment of controlling an ESS by calculating an active power gain according to the present disclosure.

도 9를 참조하면, 단계 S911에서는 계통 주파수(fsys)에서 정격 주파수(fnom)를 빼서 주파수 차이값(Δf)을 계산하고, 단계 S912에서는 수신된 발전기 정보에 포함된 속도 정보를 획득한다.Referring to FIG. 9, in step S911, the frequency difference value Δf is calculated by subtracting the rated frequency f nom from the grid frequency f sys , and in step S912, speed information included in the received generator information is obtained.

그 다음, 단계 S921에서는 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰지 판단한다. 주파수 차이값(Δf)이 영보다 크지 않으면, 단계 S922에서는 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은지 판단다.Then, in step S921, it is determined whether the frequency difference value Δf is greater than zero. If the frequency difference value Δf is not greater than zero, it is determined in step S922 whether the frequency difference value Δf is less than zero.

주파수 차이값(Δf)이 영보다 크면, 단계 S931에서는 주파수 차이값(Δf)과 속도 정보를 이용하여 유효전력 이득(Ke)을 산출한다. 이때, 유효전력 이득(Ke)은 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 비례하여 결정된다. 그 이유는 전술한 바와 같이, 공급 과잉 상태에서 발전기(10)가 운동에너지를 흡수하게 되어 회전자의 회전속도(ωr)가 최댓값에 도달할 수 있으므로, ESS(20)의 흡수량을 더욱 증가시키기 위해 유효전력 이득(Ke)이 더 증가되어야 하기 때문이다.The frequency difference (Δf) is greater than zero, in step S931 by using the frequency difference (Δf) and the speed information to calculate the effective power gain (K e). At this time, the active power gain (K e ) is determined in proportion to the rotational speed (ω r ) of the rotor provided in the generator (10). The reason is that, as described above, the generator 10 absorbs kinetic energy in the oversupply state, so that the rotational speed of the rotor (ω r ) can reach the maximum value, thereby further increasing the absorption amount of the ESS 20 This is because the active power gain (K e ) must be further increased.

따라서, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 큰 경우, ESS 제어부(220)는 회전속도(ωr)에 비례하여 유효전력 이득(Ke)을 산출할 수 있다.Therefore, when the frequency difference (Δf) is greater than zero, ESS controller 220 may calculate the effective power gain (K e), in proportion to the rotational speed (ω r).

그 다음, 단계 S941에서는 유효전력 이득(Ke)에 기초하여 ESS(20)의 흡수량을 제어한다.Then, in step S941 on the basis of the effective power gain (K e) to control the water absorption of the ESS (20).

한편, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작으면, 단계 S932에서는 주파수 차이값(Δf)과 회전자의 회전속도(ωr)를 이용하여 유효전력 이득(Ke)을 산출하되, 유효전력 이득(Ke)은 회전자의 회전속도(ωr)에 반비례하여 결정된다. 그 이유는 전술한 바와 같이, 공급이 부족한 상황에서 발전기(10)가 운동에너지를 방출하여 전력을 출력함으로써 회전자의 회전속도(ωr)가 최솟값에 도달할 수 있으므로, ESS(20)의 출력량을 더욱 증가시키기 위해 유효전력 이득(Ke)이 더 증가되어야 하기 때문이다.On the other hand, if the frequency difference value (Δf) is less than zero, in step S932, the active power gain (K e ) is calculated using the frequency difference value (Δf) and the rotational speed (ω r ) of the rotor, but the active power gain (K e ) is determined in inverse proportion to the rotational speed of the rotor (ω r ). The reason is that, as described above, the generator 10 discharges kinetic energy and outputs power in a situation where there is insufficient supply, so that the rotational speed of the rotor (ω r ) can reach the minimum value, so the output amount of the ESS 20 This is because the active power gain (K e ) must be further increased in order to further increase.

따라서, 주파수 차이값(Δf)이 영보다 작은 경우, ESS 제어부(220)는 회전속도(ωr)에 반비례하여 유효전력 이득(Ke)을 산출할 수 있다.Therefore, when the frequency difference (Δf) is smaller than zero, ESS controller 220 may calculate the effective power gain (K e), in inverse proportion to the rotational speed (ω r).

그 다음, 단계 S942에서는 유효전력 이득(Ke)에 기초하여 ESS(20)의 출력량을 제어한다.Then, in step S942 on the basis of the effective power gain (K e) to control the output amount of the ESS (20).

한편, 주파수 차이값(Δf)이 영인 경우, 단계 S943에서는 ESS(20)의 출력을 유지할 수 있다.On the other hand, when the frequency difference value Δf is zero, the output of the ESS 20 may be maintained in step S943.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)는 발전기 제어장치(100)와 협조 제어를 수행하고 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도(ωr)에 따라 ESS(20)의 출력량 또는 흡수량을 유동적으로 조절함으로써 신재생에너지를 효율적으로 저장하거나 전기에너지를 효율적으로 공급할 수 있는 효과를 제공한다.According to the foregoing, the ESS control device 200 according to the present disclosure performs cooperative control with the generator control device 100 and the ESS 20 according to the rotational speed ω r of the rotor provided in the generator 10 It provides the effect of efficiently storing new and renewable energy or efficiently supplying electric energy by fluidly controlling the amount of output or absorption.

도 10은 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)의 일 실시예를 구현한 회로도이다.10 is a circuit diagram of an embodiment of an ESS control device 200 according to the present disclosure.

도 10을 참조하면, 본 개시에 따른 ESS 제어장치(200)는 드룹 제어를 수행하는 회로를 설계함으로써 구현될 수 있다. 여기서, 드룹 제어를 수행하는 ESS 제어장치(200)는 정격 주파수(fnom)와 계통 주파수(fsys)를 수신하여 주파수 차이값(Δf)을 계산한다.Referring to FIG. 10, the ESS control apparatus 200 according to the present disclosure may be implemented by designing a circuit for performing droop control. Here, the ESS control device 200 performing droop control receives the rated frequency (f nom ) and the system frequency (f sys ) and calculates a frequency difference value (Δf).

그리고, ESS 제어장치(200)는 주파수 차이값(Δf)과 발전기(10)로부터 수신한 회전자의 회전속도(ωr) 및 SOC를 이용하여 드룹 제어의 이득(Ke)을 산출하고, 주파수 차이값(Δf)에 드룹 제어의 이득(Ke)을 곱하여 ESS(20)의 유효전력을 제어하기 위한 유효전력의 기준값(Pref)을 산출한다.And, the ESS control device 200 calculates the gain (K e ) of droop control using the frequency difference value (Δf) and the rotational speed (ω r ) and SOC of the rotor received from the generator 10, and the frequency By multiplying the difference value (Δf) by the gain (K e ) of the droop control, a reference value (P ref ) of the active power for controlling the active power of the ESS (20) is calculated.

그 다음, ESS 제어장치(200)는 유효전력의 기준값(Pref)에서 전력 계통으로부터 입력된 유효 전력(Pmeas)을 뺀 값을 PI(Proportional-Integral) 제어기에 입력하여 기준 전류(iq_ref)를 산출함으로써 ESS(20)의 전력을 조절할 수 있다.Then, the ESS control device 200 inputs a value obtained by subtracting the active power input from the power system (P meas ) from the reference value (P ref ) of the active power into a PI (Proportional-Integral) controller, and inputs the reference current (i q_ref ) The power of the ESS 20 can be adjusted by calculating.

한편, 전술한 바에 따를 때, 본 개시는 발전기 제어장치(100)와 ESS 제어장치(200) 간의 협조 제어를 수행하는 협조 제어 시스템을 제공할 수 있다.Meanwhile, as described above, the present disclosure can provide a cooperative control system for performing cooperative control between the generator control device 100 and the ESS control device 200.

이에 따라 본 개시에 따른 협조 제어 시스템의 모델링을 도 11을 참조하여 후술한다.Accordingly, modeling of the cooperative control system according to the present disclosure will be described later with reference to FIG. 11.

도 11은 본 개시를 시뮬레이션하기 위한 풍력발전단지의 모형을 나타낸 모식도이다.11 is a schematic diagram showing a model of a wind farm for simulating the present disclosure.

도 10을 참조하면, 도 10에 도시된 모델링은 풍속을 시간에 따라 불규칙적으로 변화될 때 본 개시에 따른 발전기 제어장치(100)와 ESS 제어장치(200)의 성능을 검증하기 위하여 시뮬레이터를 이용하여 모의 계통으로 구성한 것이다. 도 10에 도시된 풍력발전기(10)는 2 MV의 영구 자석형 동기발전기(Permanent Magnet Synchronous Generator; PMSG)로 모델링하고, ESS(20)는 500 kW로 모델링된 것이다. 또한, Diesel generator는 5 MV로 부하는 6.5 MW로 모델링된다.Referring to FIG. 10, the modeling shown in FIG. 10 uses a simulator to verify the performance of the generator control device 100 and the ESS control device 200 according to the present disclosure when the wind speed changes irregularly with time. It is composed of a mock system. The wind turbine 10 shown in FIG. 10 is modeled as a 2 MV permanent magnet synchronous generator (PMSG), and the ESS 20 is modeled as 500 kW. In addition, the diesel generator is modeled as 5 MV and the load is 6.5 MW.

도 12a 내지 도 12d는 도 11에 따른 시뮬레이션에 대한 실행 결과를 나타낸 그래프이다.12A to 12D are graphs showing execution results for the simulation according to FIG. 11.

구체적으로, 도 12a는 시간에 따른 전력 계통의 계통 주파수를 나타낸 그래프이고, 도 12b는 본 개시에 따른 발전기(10)의 유효전력을 시간에 따라 나타내 그래프이며, 도 12c는 본 개시에 따른 ESS(20)의 유효전력을 시간에 따라 나타낸 그래프이고, 도 12d는 본 개시에 따른 발전기(10)에 구비된 회전자의 회전속도를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.Specifically, Figure 12a is a graph showing the grid frequency of the power system over time, Figure 12b is a graph showing the active power of the generator 10 according to the present disclosure over time, and Figure 12c is an ESS ( 20) is a graph showing the active power over time, and FIG. 12D is a graph showing the rotational speed of the rotor provided in the generator 10 according to the present disclosure over time.

본 개시에 따른 협조 제어 시스템에 의하면, 주파수 편차가 0.34Hz로 종래의 드룹 제어를 수행할 때보다 0.04Hz만큼 감소하는 것을 알 수 있다.According to the cooperative control system according to the present disclosure, it can be seen that the frequency deviation is 0.34 Hz, which is reduced by 0.04 Hz compared to when the conventional droop control is performed.

또한, 본 개시에 따른 협조 제어 시스템에 의하면, 발전기(10)의 회전자의 회전속도가 상대적으로 작고 주파수 편차가 0보다 작은 경우, ESS(20)의 유효전력 이득(Ke)이 커지므로, 주파수 편차가 감소하게 됨을 알 수 있다.In addition, according to the cooperative control system according to the present disclosure, when the rotational speed of the rotor of the generator 10 is relatively small and the frequency deviation is less than 0, the active power gain (K e ) of the ESS 20 increases, It can be seen that the frequency deviation decreases.

또한, 본 개시에 따른 협조 제어 시스템에 의하면, 발전기(10)의 회전자의 회전속도가 상대적으로 크고 주파수 편차가 0보다 큰 경우, ESS(20)의 유효전력 이득(Ke)이 상대적으로 큰 값을 갖고, 발전기(10)의 유효전력 이득(Kw)이 상대적으로 작은 값을 가지므로, 본 개시에 따른 발전기(10)의 출력이 종래보다 크게 나타난다는 것을 알 수 있다.In addition, according to the cooperative control system according to the present disclosure, when the rotational speed of the rotor of the generator 10 is relatively large and the frequency deviation is greater than 0, the active power gain (K e ) of the ESS 20 is relatively large. Has a value, and since the active power gain (K w ) of the generator 10 has a relatively small value, it can be seen that the output of the generator 10 according to the present disclosure is larger than the conventional one.

또한, 본 개시에 따른 협조 제어 시스템에 의하면, 전력 계통에 유입된 신재생에너지, 예를 들어 바람에너지가 전기에너지로 저장된 양이 약 360kWh만큼 더 증가됨을 알 수 있다.In addition, according to the cooperative control system according to the present disclosure, it can be seen that the amount of new renewable energy, for example, wind energy introduced into the power system, stored as electric energy is further increased by about 360 kWh.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 전력 계통의 계통 주파수를 안정적으로 유지할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure is a cooperative control system capable of stably maintaining the grid frequency of the power system by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS, the generator control device and the ESS control. Device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 발전기에 포함된 회전자의 회전속도를 허용범위 내로 유지시킴으로써 발전기를 안정적으로 운전 가능하게 하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure is a cooperative control that enables stable operation of the generator by maintaining the rotational speed of the rotor included in the generator within the allowable range by performing cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS. System, generator control device and ESS control device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 각 발전원들이 기여 가능한 범위 내에서 지속적으로 운전하면서도 각 발전원의 상태에 따라 기여도를 유동적으로 조절할 수 있는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure provides cooperative control between the control device of the generator and the control device of the ESS, so that the contribution can be flexibly adjusted according to the state of each power source while continuously operating within the range that each power source can contribute. Cooperative control system, generator control device and ESS control device can be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 발전기의 제어장치와 ESS의 제어장치 간의 협조 제어를 수행함으로써 신재생에너지의 손실을 최소화하고 ESS의 저장 효율을 최대화하는 협조 제어 시스템, 발전기 제어장치 및 ESS 제어장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a cooperative control system, a generator control device and an ESS control device are provided that minimize the loss of new and renewable energy and maximize the storage efficiency of ESS by performing cooperative control between the generator control device and the ESS control device. can do.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 과제 해결 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The description above and the accompanying drawings are merely illustrative of the technical idea of the present disclosure, and those of ordinary skill in the technical field to which the present disclosure pertains, combinations of configurations without departing from the essential characteristics of the present disclosure Various modifications and variations, such as separation, substitution, and alteration, will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present disclosure are not intended to limit the technical idea of the present disclosure, but to describe, and the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. That is, as long as it is within the scope of the problem solving of the present disclosure, one or more of the components may be selectively combined and operated. The scope of protection of the present disclosure should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present disclosure.

100: 발전기 제어장치 110: 발전기 통신부
120: 발전기 제어부 200: ESS 제어장치
210: ESS 통신부 220: ESS 제어부
100: generator control device 110: generator communication unit
120: generator control unit 200: ESS control device
210: ESS communication unit 220: ESS control unit

Claims (16)

ESS(Energy Storage System)으로부터 ESS 정보를 수신하는 발전기 통신부; 및
전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 상기 주파수 차이값과 상기 ESS 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 상기 유효전력 이득에 기초하여 발전기의 출력을 제어하는 발전기 제어부를 포함하는 발전기 제어장치.
Generator communication unit for receiving ESS information from ESS (Energy Storage System); And
Generator that receives the rated frequency and system frequency of the power system and calculates a frequency difference value, calculates an active power gain based on the frequency difference value and the ESS information, and controls the output of the generator based on the active power gain Generator control device including a control unit.
제1항에 있어서,
상기 ESS 정보는
ESS의 SOC(State OF Charge)에 관한 SOC 정보를 포함하고,
상기 발전기 제어부는,
SOC에 따라 상기 유효전력 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 1,
The above ESS information is
Includes SOC information on the SOC (State OF Charge) of the ESS,
The generator control unit,
Generator control device, characterized in that adjusting the active power gain according to the SOC.
제2항에 있어서,
상기 발전기 제어부는,
상기 계통 주파수에서 상기 정격 주파수를 뺀 값을 상기 주파수 차이값으로 계산하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 상기 SOC에 비례하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 2,
The generator control unit,
The value obtained by subtracting the rated frequency from the grid frequency is calculated as the frequency difference value,
When the frequency difference value is greater than zero, the generator control device, characterized in that calculating the active power gain in proportion to the SOC.
제2항에 있어서,
상기 발전기 제어부는,
상기 계통 주파수에서 상기 정격 주파수를 뺀 값을 상기 주파수 차이값으로 계산하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 상기 SOC에 반비례하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 2,
The generator control unit,
The value obtained by subtracting the rated frequency from the grid frequency is calculated as the frequency difference value,
When the frequency difference value is less than zero, the generator control device, characterized in that calculating the active power gain in inverse proportion to the SOC.
제1항에 있어서,
상기 발전기 제어부는,
드룹(Droop) 제어를 수행하여 상기 발전기의 출력을 제어하되, 상기 주파수 차이값과 상기 ESS 정보를 이용하여 상기 드룹 제어의 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 1,
The generator control unit,
A generator control apparatus, characterized in that, while controlling the output of the generator by performing a droop control, the gain of the droop control is adjusted using the frequency difference value and the ESS information.
제1항에 있어서,
상기 발전기에 구비된 회전자의 회전속도를 입력받고, 상기 회전속도에 기초하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 1,
The generator control device, characterized in that receiving the rotational speed of the rotor provided in the generator, and calculating the active power gain based on the rotational speed.
제6항에 있어서,
상기 발전기 제어부는,
상기 회전속도, 미리 설정된 정격 회전속도 및 회전속도의 최솟값을 이용하여 운전보장비율을 계산하고, 상기 운전보장비율을 반영하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 6,
The generator control unit,
A generator control device, characterized in that for calculating a driving supplement ratio using the rotation speed, a preset rated rotation speed, and a minimum value of the rotation speed, and calculating the active power gain by reflecting the driving supplement ratio.
제1항에 있어서,
상기 발전기 제어부는,
상기 주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 상기 발전기가 전력을 흡수하는 흡수량을 제어하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 상기 발전기가 전력을 출력하는 출력량을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
The method of claim 1,
The generator control unit,
When the frequency difference value is greater than zero, controlling the amount of absorption by which the generator absorbs power,
When the frequency difference value is less than zero, the generator control device, characterized in that for controlling the amount of output the generator outputs power.
발전기로부터 발전기 정보를 수신하는 ESS 통신부; 및
전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수를 입력받아 주파수 차이값을 계산하고, 상기 주파수 차이값과 상기 발전기 정보에 기초하여 유효전력 이득을 산출하며, 상기 유효전력 이득에 기초하여 ESS의 출력을 제어하는 ESS 제어부를 포함하는 ESS 제어장치.
ESS communication unit for receiving generator information from the generator; And
ESS that receives the rated frequency and system frequency of the power system, calculates a frequency difference value, calculates an active power gain based on the frequency difference value and the generator information, and controls the output of the ESS based on the active power gain ESS control device including a control unit.
제9항에 있어서,
상기 발전기 정보는,
상기 발전기에 구비된 회전자의 회전속도에 관한 속도 정보를 포함하고,
상기 ESS 제어부는,
상기 회전속도의 변화량에 따라 상기 유효전력 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 9,
The generator information,
It includes speed information about the rotational speed of the rotor provided in the generator,
The ESS control unit,
ESS control device, characterized in that adjusting the active power gain according to the amount of change in the rotational speed.
제10항에 있어서,
상기 ESS 제어부는,
상기 계통 주파수에서 상기 정격 주파수를 뺀 값을 상기 주파수 차이값으로 계산하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 상기 회전속도에 비례하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 10,
The ESS control unit,
The value obtained by subtracting the rated frequency from the grid frequency is calculated as the frequency difference value,
When the frequency difference value is greater than zero, the ESS control device, characterized in that calculating the active power gain in proportion to the rotational speed.
제10항에 있어서,
상기 ESS 제어부는,
상기 계통 주파수에서 상기 정격 주파수를 뺀 값을 상기 주파수 차이값으로 계산하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 상기 회전속도에 반비례하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 10,
The ESS control unit,
The value obtained by subtracting the rated frequency from the grid frequency is calculated as the frequency difference value,
When the frequency difference value is less than zero, the ESS control device, characterized in that calculating the active power gain in inverse proportion to the rotational speed.
제9항에 있어서,
상기 ESS 제어부는,
드룹(Droop) 제어를 수행하여 상기 ESS의 출력을 제어하되, 상기 주파수 차이값과 상기 발전기 정보를 이용하여 상기 드룹 제어의 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 9,
The ESS control unit,
Controlling the output of the ESS by performing droop control, but adjusting the gain of the droop control using the frequency difference value and the generator information.
제9항에 있어서,
상기 ESS 제어부는,
상기 ESS의 SOC를 입력받고, 상기 SOC에 기초하여 상기 유효전력 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 9,
The ESS control unit,
ESS control apparatus, characterized in that receiving the SOC of the ESS and calculating the active power gain based on the SOC.
제9항에 있어서,
상기 ESS 제어부는,
상기 주파수 차이값이 영보다 큰 경우, 상기 ESS가 전력을 흡수하는 흡수량을 제어하고,
상기 주파수 차이값이 영보다 작은 경우, 상기 ESS가 전력을 출력하는 출력량을 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS 제어장치.
The method of claim 9,
The ESS control unit,
When the frequency difference value is greater than zero, the ESS controls the amount of absorption to absorb power,
When the frequency difference value is less than zero, the ESS control device, characterized in that to control the amount of power output to the ESS.
전력 계통의 정격 주파수와 계통 주파수의 주파수 차이값에 기초하여 발전기의 출력을 제어하는 발전기 제어장치; 및
상기 주파수 차이값에 기초하여 ESS의 출력을 제어하는 ESS 제어장치를 포함하되,
상기 발전기 제어장치는,
상기 ESS의 SOC에 관한 SOC 정보를 수신하고, 상기 주파수 차이값 및 상기 SOC 정보에 기초하여 제1 유효전력 이득을 산출하며, 상기 제1 유효전력 이득에 기초하여 상기 발전기의 출력량 또는 흡수량을 제어하고,
상기 ESS 제어장치는,
상기 발전기에 구비된 회전자의 회전속도에 관한 속도 정보를 입력받고, 상기 주파수 차이값 및 상기 속도 정보에 기초하여 제2 유효전력 이득을 산출하며, 상기 제2 유효전력 이득에 기초하여 상기 ESS의 출력량 또는 흡수량을 제어하는 것을 특징으로 하는 협조 제어 시스템.
A generator control device for controlling an output of the generator based on a frequency difference value between the rated frequency of the power system and the grid frequency; And
Including an ESS control device for controlling the output of the ESS based on the frequency difference value,
The generator control device,
Receive SOC information about the SOC of the ESS, calculate a first active power gain based on the frequency difference value and the SOC information, and control an output amount or absorption amount of the generator based on the first active power gain ,
The ESS control device,
Receives speed information about the rotational speed of the rotor provided in the generator, calculates a second active power gain based on the frequency difference value and the speed information, and calculates a second active power gain based on the second active power gain. Cooperative control system, characterized in that controlling the amount of output or absorption.
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