KR20200131460A - Independent microgrid and control method of engine-generation thereof - Google Patents

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Abstract

An independent microgrid according to the present invention includes an engine power generation device that generates electric power using fuel, a renewable power generation device for generating electric power by using renewable energy including solar, wind, or tidal power, an energy storage device in which a plurality of storage batteries for storing power produced from the engine power generation device or the renewable power generation device are modularized and provided, and a power load that is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device, includes a power management system that communicates with components of the independent microgrid system to control the stability of power supply and demand of the independent microgrid system, wherein the power management system includes a renewable power generation prediction module that predicts the amount of power generation of the renewable power generation device according to the weather; a load prediction module that predicts the amount of power demand of the power load; and a power generation control module for driving the engine power generation device when the power generation amount of the renewable power generation device is insufficient compared to the power demand amount expected in the operation control time period, and operating the engine power generation device in an optimal condition when the insufficient amount of power reaches within a predetermined approximate range to the engine power generation amount when the engine power generation device operates in an optimal condition.

Description

독립형 마이크로그리드 및 그 엔진 발전 제어 방법{INDEPENDENT MICROGRID AND CONTROL METHOD OF ENGINE-GENERATION THEREOF} Independent microgrid and its engine power generation control method {INDEPENDENT MICROGRID AND CONTROL METHOD OF ENGINE-GENERATION THEREOF}

본 발명은 독립형 마이크로그리드 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 디젤발전소에 연료비 절감과 공해 및 소음 저감 목적으로 다량으로 설치되는 태양광, 풍력 등 신재생에너지전원에 기인한 시스템의 불안정성을 해소하고 최적의 전원 공급시스템으로 운영할 수 있는 독립형 마이크로그리드 및 여기서의 엔진 발전 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an independent microgrid control system and a control method thereof, and more particularly, a system based on renewable energy sources such as solar power and wind power that are installed in large quantities for the purpose of reducing fuel costs, pollution and noise in diesel power plants. The present invention relates to an independent microgrid capable of solving the instability of the system and operating with an optimal power supply system, and an engine power generation control method therein.

기존의 광역적 전력시스템으로부터 독립하여 분산 전원을 중심으로 한 일부 영역 내의 전력 공급 시스템을 마이크로그리드라 칭한다. 즉, 마이크로그리드는 소규모 지역을 한정하여 자체적으로 전기를 생산하고 소비하는 전력망을 의미하는 것으로서, 일정 지역 안에서 분산전원을 포함하는 전력망을 구축하고 수요전력을 충당하는 소규모 전력 시스템이다. Independent from the existing wide-area power system, a power supply system in a partial area centered on distributed power is called a microgrid. In other words, the microgrid refers to a power grid that generates and consumes electricity by limiting a small area, and is a small power system that builds a power grid including distributed power in a certain area and meets the power demand.

기존 독립형 마이크로그리드는 화석 연료를 이용한 디젤발전기만을 기동하여 60Hz를 동기화하여 전력을 수용가에 공급을 해왔다. 또한 이런 발전장치는 부하에 따라 디젤엔진을 통한 발전기의 구동으로 연료를 효율적으로 적용하기 위한 효율성을 고려하지 않고 전력이 공급되어 왔으나, 최근 화석연료의 가격이 상승함에 따라 독립형 마이크로그리드 전력공급 비용 또한 지속적으로 증가하여, 경제적인 전력공급방안 수립의 필요성이 대두되고 있다.Existing independent microgrids have been supplying electricity to customers by synchronizing 60Hz by starting only diesel generators using fossil fuels. In addition, these power generation devices have been supplied with power without considering the efficiency to efficiently apply fuel by driving a generator through a diesel engine depending on the load. However, as the price of fossil fuels has recently increased, the cost of supplying power to the independent microgrid has also increased. With continuous increase, the necessity of establishing an economical power supply scheme is emerging.

최근 상용전원이 공급되지 않는 도서지역 혹은 독립적으로 운영되는 마이크로그리드에서는 분산전원인 태양광이나 풍력 등으로부터 전력을 생산할 수 있는 신재생 에너지원과, 이들로부터 발생되는 에너지를 충방전을 통해 전력을 공급하는 에너지 저장장치, 및 화석 연료를 이용한 기존 발전장치를 활용하여 화석연료에 대한 의존도를 탈피하고 에너지자립을 위해 운용하는 방안에 대해 검토 및 적용이 이루어지고 있다.In island areas where commercial power is not supplied recently, or in microgrids operated independently, renewable energy sources capable of generating power from solar or wind power, which are distributed power sources, and energy generated from them are supplied through charging and discharging. An energy storage device that uses fossil fuels and an existing power generation device using fossil fuels have been reviewed and applied for ways to avoid dependence on fossil fuels and operate for energy independence.

이러한 독립형 마이크로그리드는 화석 연료를 사용하는 엔진 발전이 보조적으로 사용되고 있으나, 에너지자립 독립형 마이크로그리드에 포함되는 엔진 발전의 효율을 극대화 하려는 관심 및 노력이 부족하였다.These independent microgrids are used as an auxiliary for engine power generation using fossil fuels, but interest and efforts to maximize the efficiency of engine power generation included in the energy-independent microgrids have been lacking.

대한민국 등록특허 제10-1687026호Korean Patent Registration No. 10-1687026

본 발명은 엔진발전기(특히, 디젤발전기)의 효율이 가장 우수한 최적운전점에서 운전하는 독립형 마이크로그리드를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an independent microgrid that operates at an optimum operating point where the efficiency of an engine generator (especially, a diesel generator) is the best.

본 발명은 화석연료의 사용을 최소화하면서도, 향후 기후를 예측하여 빅데이터를 통해 최적 효율 및 안정적 운용을 할 수 있는 독립형 마이크로그리드를 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a standalone microgrid capable of optimal efficiency and stable operation through big data by predicting future climate while minimizing the use of fossil fuels.

본 발명의 일 측면에 따른 독립형 마이크로그리드는, 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치와, 태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치와, 상기 엔진 발전장치 또는 신재생 발전장치로부터 생산된 저장하는 축전지가 모듈화되어 복수로 구비되는 에너지 저장장치와, 상기 전력공급장치로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하를 포함하는 독립형 마이크로그리드에 있어서,An independent microgrid according to an aspect of the present invention includes an engine power generation device that generates power using fuel, a new and renewable power generation device that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power, In an independent microgrid including an energy storage device in which a plurality of storage batteries produced from the engine power generation device or the renewable power generation device are modularized and provided, and a power load, which is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device. In,

상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 구성요소들과 통신하여, 상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 전력 수급 안정도를 제어하는 전력관리시스템(PMS)을 구비하되,A power management system (PMS) that communicates with components of the independent microgrid system and controls the stability of power supply and demand of the independent microgrid system,

상기 전력관리시스템은, 날씨에 따른 상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 신재생발전 예측모듈; 상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 부하 예측모듈; 및 운전 제어 시간 구간에서 예상되는 상기 전력 수요량 대비 상기 신재생 발전장치의 발전량이 부족하면 상기 엔진 발전장치를 운전시키되, 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면, 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 발전 제어모듈을 포함할 수 있다.The power management system includes: a new and renewable power generation prediction module that predicts a power generation amount of the new and renewable power generation device according to the weather; A load prediction module that predicts the amount of power demand of the power load; And if the amount of power generation of the new and renewable power generation device is insufficient compared to the amount of power demand expected in the operation control time section, the engine power generation device is operated, but the insufficient amount of power approximates the amount of power generation of the engine when the engine power generation device is operated under optimal conditions. When reaching within the range, it may include a power generation control module for operating the engine power generation device in an optimum condition.

여기서, 상기 발전 제어모듈은, 상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량을 초과하면, 상기 에너지 저장장치를 방전할 준비를 수행하고,Here, the power generation control module, when the insufficient amount of power exceeds the amount of power generation of the engine during operation under an optimum condition, prepares to discharge the energy storage device,

상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량에 미달하면, 상기 에너지 저장장치를 충전할 준비를 수행할 수 있다.When the insufficient amount of power is less than the amount of power generation of the engine during operation under an optimum condition, preparation for charging the energy storage device may be performed.

여기서, 상기 독립형 마이크로그리드는, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상 구비하며, 상기 전력관리시스템은, 소정의 단위 제어 시간 구간에 대하여, 상기 각 엔진 발전장치의 구동 여부를 스케쥴링할 수 있다.Here, the independent microgrid includes two or more engine power generation devices, and the power management system may schedule whether to operate each engine power generation device for a predetermined unit control time period.

여기서, 상기 독립형 마이크로그리드는, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상 구비하되, 각 엔진 발전장치는 최적 조건에서 발전 전력이 서로 다르게 구성될 수 있다.Here, the independent microgrid includes two or more of the engine power generation devices, and each engine power generation device may have different power generation power under optimum conditions.

여기서, 상기 발전 제어모듈은, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상의 최적 조건으로 운전시킬 수 있다.Here, the power generation control module may operate the engine power generation device under two or more optimal conditions.

여기서, 상기 발전 제어모듈은, 상기 엔진 발전장치의 운전 스케쥴에 따르면, 현재 단위 제어시간구간과 다음번 단위 제어시간구간의 경계 시점에서, 상기 엔진 발전장치의 운전 변화가 발생되는 경우, Here, the power generation control module, according to the operation schedule of the engine power generation device, when a change in operation of the engine power generation device occurs at a boundary point between the current unit control time section and the next unit control time section,

상기 에너지저장장치의 충전량을 근거로 하여, 상기 해당 단위 제어시간구간의 경계 시점에서 상기 운전 변화로 인한 전력 증가 또는 감소를 대응할 수 있는지 확인할 수 있다.Based on the amount of charge of the energy storage device, it can be checked whether it is possible to respond to an increase or decrease in power due to the operation change at the boundary point of the corresponding unit control time period.

여기서, 상기 전력관리시스템은, 상기 신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치, 전력부하와 데이터 통신을 수행하는 데이터 통신모듈; 과거의 전력 수요량 및 발전량을 기록하고, 예측된 전력 수요량 및 발전량을 기록하는 데이터 저장모듈; 및 예측된 전력 수요량 및 발전량과 실제 측정된 전력 수요량 및 발전량의 차이를 확인하고 분석하는 모니터링 모듈을 더 포함할 수 있다.Here, the power management system includes: a data communication module for performing data communication with the new and renewable power generation device, an engine power generation device, an energy storage device, and a power load; A data storage module that records the power demand and generation amount in the past, and records the predicted power demand and generation amount; And a monitoring module that checks and analyzes a difference between the predicted power demand and generation amount and the actual measured power demand and generation amount.

본 발명의 다른 측면에 따른 엔진 발전 제어 방법은, 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치와, 태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치와, 상기 엔진 발전장치 또는 신재생 발전장치로부터 생산된 저장하는 축전지가 모듈화되어 복수로 구비되는 에너지 저장장치와, 상기 전력공급장치로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하를 포함하는 독립형 마이크로그리드에서 수행되는 엔진 발전 제어 방법에 있어서,An engine power generation control method according to another aspect of the present invention includes an engine power generation device that generates power using fuel, a new and renewable power generation device that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power. , Independent microgrid including an energy storage device in which a plurality of storage batteries produced from the engine power generation device or the renewable power generation device are modularized and provided, and a power load that is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device. In the engine power generation control method performed in,

날씨에 따른 상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 단계; 상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 단계; 상기 예측된 전력 수요량과 상기 신재생 발전장치의 예측된 발전량의 차이로 규정되는 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면, 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 단계; 상기 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 발전량에 미달하면 엔진을 정지하는 단계; 및 운전 대상이되는 단위 제어시간구간을 다음 번 시간구간으로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.Predicting a power generation amount of the renewable power generation device according to the weather; Predicting an amount of demand for power of the power load; When the insufficient amount of power defined by the difference between the predicted power demand amount and the predicted power generation amount of the new and renewable power generation device reaches within a predetermined approximate range to the engine power generation amount when the engine power generation device is operated under optimum conditions, the engine power generation device is Operating in optimum conditions; Stopping the engine when the insufficient amount of power is less than the amount of power generated when the engine power generation device is operated in an optimum condition; And moving the unit control time section as a driving target to the next time section.

상술한 구조의 본 발명의 사상에 따른 독립형 마이크로그리드를 실시하면, 화석연료를 최소 사용할 수 있는 이점이 있다.If the independent microgrid according to the idea of the present invention having the above structure is implemented, there is an advantage that fossil fuels can be used at a minimum.

본 발명의 독립형 마이크로그리드는, 에너지 자립섬 뿐만 아니라 에너지자치 그리고 VPP 사업자에 효율적 에너지 관리 방안을 제시하는 이점이 있다.The independent microgrid of the present invention has the advantage of presenting an efficient energy management scheme to energy self-reliance islands as well as energy self-government and VPP operators.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리시스템을 구비하는 독립형 마이크로그리드를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리시스템의 세부 구성을 도시한 블록도.
도 3은 디젤 엔진의 각 rpm(엔진회전수)에서의 토크 특성을 나타낸 그래프.
도 4는 디젤 엔진의 각 rpm에서의 출력 에너지(즉, 전력) 특성을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 독립형 마이크로그리드의 전력관리시스템에서 수행하는 엔진 발전 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 6은 상술한 엔진 가동 또는 엔진 정지를 위한 배터리 대비 과정의 세부를 도시한 흐름도.1 is a conceptual diagram showing an independent microgrid having a power management system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of a power management system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing torque characteristics at each rpm (engine rotation speed) of a diesel engine.
4 is a graph showing the characteristics of output energy (ie, power) at each rpm of a diesel engine.
5 is a flowchart showing an engine power generation control method performed in the power management system of an independent microgrid of the present invention.
6 is a flowchart showing details of the battery preparation process for starting the engine or stopping the engine.

본 발명은 도서지역 또는 산간지역을 포함하는 원격지에 독립적으로 구성되며, 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치 및 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치를 구비한, 독립형 마이크로그리드를 최적 효율 및 안정적으로 운전하는 방법 및 이를 수행하는 전력관리시스템을 제안한다.The present invention is independently configured in remote locations including island areas or mountainous areas, and is equipped with an engine power generation device that generates power using fuel and a new and renewable power generation device that generates power using new and renewable energy. We propose a method of operating a grid with optimum efficiency and stability, and a power management system that performs it.

보다 구체적으로, 본 발명은 에너지 자립섬의 디젤발전기가 최적 운전점으로 운전하도록 태양광발전장치 등의 신재생에너지원을 배터리에 저장시켜 마이크로그리드의 부하율을 모니터링한 후 디젤 발전기의 활용을 최소화하도록 하는 것은 기본하며 기후에 따른 신재생에너지 발전원이 부족할 경우 디젤발전기의 연료를 효율적으로 운용할 수 있는 최적 운전점을 찾아 발전기 + 신재생원의 발전을 하도록 운영하여 화석연료를 최소사용을 할 수 있는 효과를 가지며 향후 기후를 예측하여 빅데이터를 통한 실제 마이크로그리드를 최적 효율 및 안정적 운용을 할 수 있는 기능을 포함한다. More specifically, the present invention is to minimize the use of diesel generators after monitoring the load ratio of the microgrid by storing renewable energy sources such as solar power generation devices in the battery so that the diesel generator of the energy independent island operates at the optimum operating point. It is basic to do so, and if there is a shortage of renewable energy generation sources depending on the climate, it is possible to minimize the use of fossil fuels by finding the optimum operating point to efficiently operate the fuel of the diesel generator and generating the generator + renewable sources. It has an effective effect and includes a function that predicts the future climate and enables optimal efficiency and stable operation of the actual microgrid through big data.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리시스템을 구비하는 독립형 마이크로그리드를 도시한다.1 shows an independent microgrid having a power management system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리시스템의 세부 구성을 도시한다.2 shows a detailed configuration of a power management system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 독립형 마이크로그리드는, 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치(40), 태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치(10), 및 상기 엔진 발전장치(40) 또는 신재생 발전장치(10)로부터 생산된 저장하는 에너지저장장치(20)가 모듈화되어 복수로 구비되는 전력공급장치; 도서지역 또는 산간지역을 포함하는 원격지에 독립적으로 구비된 상태에서 상기 전력공급장치(신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치)로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하(200); 및 상기 구성요소들(신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치, 전력부하)과 통신하여, 상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 전력 수급 안정도를 제어하는 전력관리시스템(100)을 구비한다.The independent microgrid shown in FIG. 1 includes an engine power generation device 40 that generates power using fuel, and a new and renewable power generation device 10 that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power. ), and a power supply device in which a plurality of energy storage devices 20 produced from the engine power generation device 40 or the renewable power generation device 10 are modularized and provided; A power load 200 that is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device (renewable power generation device, engine power generation device, energy storage device) while independently provided in remote locations including island areas or mountainous areas; And a power management system 100 that communicates with the components (renewable power generation device, engine power generation device, energy storage device, power load) and controls the stability of power supply and demand of the independent microgrid system.

도 2에 도시한 상기 전력관리시스템(100)은, 날씨에 따른 상기 신재생 발전장치(10)의 발전량을 예측하는 신재생발전 예측모듈(110); 상기 전력 부하(200)의 전력 수요량을 예측하는 부하 예측모듈(120); 및 운전 제어 시간 구간에서 예상되는 상기 전력 수요량 대비 상기 신재생 발전장치(10)의 발전량이 부족하면 상기 엔진 발전장치(40)를 운전시키되, 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치(40)가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면, 상기 엔진 발전장치(40)를 최적 조건으로 운전시키는 발전 제어모듈(140)을 포함한다.The power management system 100 shown in FIG. 2 includes a new and renewable power generation prediction module 110 for predicting the amount of power generation of the new and renewable power generation device 10 according to the weather; A load prediction module 120 that predicts the amount of power demand of the power load 200; And if the power generation amount of the renewable power generation device 10 is insufficient compared to the power demand expected in the operation control time period, the engine power generation device 40 is operated, but the engine power generation device 40 is in an optimal condition. And a power generation control module 140 for operating the engine power generation device 40 in an optimum condition when the engine power generation amount during operation is reached within a predetermined approximate range.

여기서, 최적 조건이란, 연료 공급량 대비 출력 전력이 가장 높은 수준을 가지는 조건들(rpm, 연료 주입량, 공기 주입량 등)을 의미한다. 상기 최적 조건에 대하여 보다 상세히 설명하겠다.Here, the optimum conditions mean conditions (rpm, fuel injection amount, air injection amount, etc.) having the highest level of output power compared to the fuel supply amount. The optimum conditions will be described in more detail.

디젤 엔진, 가솔린 엔진을 포함하는 일반적인 자동차, 열차 등 동력 분야에서 내연 기관 엔진은, 도 3에 도시한 바와 같이 각 rpm(엔진회전수)에서의 토크 특성이 주목받는다. 이는 중량을 가진 이동체를 움직이는데 필요한 힘(토크)이 가장 중요한 항목임에 기인한다.In the power field such as a general automobile including a diesel engine and a gasoline engine, a train, and the like, an internal combustion engine engine receives attention for its torque characteristic at each rpm (engine rotation speed) as shown in FIG. 3. This is because the force (torque) required to move a moving body with weight is the most important item.

반면, 엔진에 관련된 장치를 이동시키지 않고 전기 에너지만을 생산하는 발전기로 사용되는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 각 rpm에서의 출력 에너지(즉, 전력) 특성이 주목받는다.On the other hand, when it is used as a generator that produces only electrical energy without moving a device related to the engine, as shown in FIG. 4, the characteristic of output energy (ie, power) at each rpm attracts attention.

최근의 에너지 절약 및 환경 오염 방지(즉, 온실 가스나 미세먼지 저감)의 목적에서는, 입력 에너지(즉, 연료량) 대비 출력 전력이 높을 것이 요구된다. 디젤 엔진을 이용한 발전기에 대하여 최근의 상술한 요구를 맞추기 위해서는, 디젤 엔진을 일반적인 자동차에서와 같이 최대 토크 rpm으로 운전하기 보다는, 교류 계통의 경우 계통의 주파수에 악영향을 끼치지 않는 범위의 rpm에서, 연료 공급량 대비 출력 전력이 높은 rpm 및 해당 연료 공급량으로 운전하는 것을 제안한다.In recent years, for the purpose of saving energy and preventing environmental pollution (ie, reducing greenhouse gases or fine dust), it is required that the output power is higher than the input energy (ie, the amount of fuel). In order to meet the recent demands for a generator using a diesel engine, rather than operating the diesel engine at the maximum torque rpm as in a general vehicle, in the case of an AC system, at an rpm within a range that does not adversely affect the frequency of the system, It is proposed to operate at an rpm with a high output power compared to the fuel supply and the fuel supply.

상기 신재생발전 예측모듈(110)은, 외부의 일기 정보 제공 서버 등으로부터 향후의 날씨 정보를 전송받아, 신재생발전의 발전량을 예측한다. 예컨대, 신재생발전이 태양광 발전인 경우, 연속되는 복수개의 단위 제어 시간 구간들에 대하여, 각 단위 제어 시간 구간에서의 일사량에 대한 정보를 전송받아, 해당 일사량에 의한 태양광 발전량을 예측한다. 여기서, 각 단위 제어 시간 구간의 일사량은, 해당 단위 제어 시간 구간에서 태양 고도 및 맑은 정도에 의해 구해질 수 있다.The renewable power generation prediction module 110 receives future weather information from an external weather information providing server or the like, and predicts the amount of power generation of new and renewable power generation. For example, when the new and renewable power generation is solar power generation, information on the amount of solar radiation in each unit control time period is received for a plurality of consecutive unit control time periods, and the amount of solar power generation by the corresponding amount of solar radiation is predicted. Here, the amount of insolation in each unit control time section may be obtained by the solar altitude and the degree of clearness in the corresponding unit control time section.

예컨대, 신재생발전이 풍력 발전인 경우, 연속되는 복수개의 단위 제어 시간 구간들에 대하여, 각 단위 제어 시간 구간에서의 평균 풍속에 대한 정보를 전송받아, 해당 평균 풍속에 의한 풍력 발전량을 예측한다.For example, when the new and renewable power generation is wind power generation, information on the average wind speed in each unit control time period is transmitted for a plurality of consecutive unit control time periods, and the amount of wind power generation according to the average wind speed is predicted.

상기 부하 예측모듈(120)은, 과거 소정 기간동안 누적된 부하 전력 소비 정보들을 바탕으로, 상기 각 단위 제어 시간 구간에서의 상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측한다. 예컨대, 상기 부하 예측모듈(120)은, 과거 수년간 누적된 부하 전력 소비 정보들을 바탕으로 1년에 대한 전력 수요량 변동을 예측하거나, 과거 수주 이상 누적된 부하 전력 소비 정보들을 바탕으로 1주일에 대한 전력 수요량 변동을 예측하거나, 과거 수일 이상 누적된 부하 전력 소비 정보들을 바탕으로 하루에 대한 전력 수요량 변동을 예측할 수 있다. 1년 처럼 긴 시간에 대하여 전력 수요량 변동을 예측하면 상당히 정확한 예측이 가능하지만, 예측 기반 정보들을 누적하는데 상당히 긴 시간이 소요된다. 하루처럼 짧은 시간에 대하여 전력 수요량 변동을 예측하면 신속하게 예측 기반 정보를 누적하여 바로 적용할 수 있지만, 예측의 정확성이 떨어진다. 따라서, 1주일에 대한 전력 수요량 변동이 보다 실용적이다.The load prediction module 120 predicts a power demand amount of the power load in each unit control time section based on load power consumption information accumulated over a past predetermined period. For example, the load prediction module 120 predicts a change in power demand for one year based on load power consumption information accumulated over the past several years, or power for one week based on load power consumption information accumulated over the past several weeks. It is possible to predict the fluctuations in demand, or predict the fluctuations in the amount of electricity demand per day based on load power consumption information accumulated over the past several days. Predicting the fluctuations in power demand over a period of time, such as one year, enables a fairly accurate prediction, but it takes a very long time to accumulate prediction-based information. If the fluctuations in power demand are predicted for a short period of time, such as a day, the prediction base information can be accumulated and applied immediately, but the accuracy of the prediction is poor. Therefore, fluctuations in the amount of electricity demand per week are more practical.

또한, 상기 부하 예측모듈(120)은, 상기 1년, 1주, 하루 단위로 예측된 전력 수요량들에 대하여, 외부의 날씨 정보를 반영할 수 있다. 예컨대, 소정 기온 구간을 별다른 냉/난방 수요가 없는 봄/가을 기온대로 규정하고, 상기 봄/가을 기온대를 상하로 벗어나는 만큼 예측된 전력 수요량에 가중치를 부여할 수 있다.In addition, the load prediction module 120 may reflect external weather information with respect to the estimated amount of power demand per year, week, and day. For example, a predetermined temperature range may be defined as a spring/autumn temperature zone in which there is no specific cooling/heating demand, and a weight may be given to a predicted amount of power demand as it deviates from the spring/autumn temperature range vertically.

상기 발전 제어모듈(140)은, 상기 예측된 신재생 발전장치(10)의 발전량 및 상기 예측된 부하(200)의 전력 수요량을 근거로 하여, 각 단위 제어 시간 구간에 대하여, 상기 각 엔진 발전장치(40)의 구동 여부를 결정한다. 즉, 연속되는 복수개의 단위 제어 시간 구간들에 대하여 엔진 발전장치(40)의 구동 여부값들로, 엔진 발전장치(40)의 구동을 스케쥴링한다.The power generation control module 140, based on the predicted power generation amount of the renewable power generation device 10 and the predicted power demand amount of the load 200, for each unit control time period, each engine power generation device Determine whether to drive 40. That is, the driving of the engine power generation device 40 is scheduled as values of whether the engine power generation device 40 is driven for a plurality of consecutive unit control time periods.

예컨대, 상기 엔진 발전장치(40)로서 디젤 엔진은, 최대 토크시 150kW의 전력을 생산하고, 상술한 최적 조건에서 120kW의 전력을 생산한다고 가정한다. 이 경우, 상기 발전 제어모듈(140)은 상기 디젤 엔진을 각 단위 제어시간구간에 대하여 항상 120kW의 전력을 출력하도록 운전한다. 그 결과, 상기 마이크로그리드의 계통에는 각 단위 제어시간구간마다 상기 디젤 엔진으로 인한 120kW의 전력이 존재하거나, 존재하지 않게 된다. For example, it is assumed that the diesel engine as the engine power generation device 40 produces power of 150 kW at a maximum torque, and produces power of 120 kW under the above-described optimum condition. In this case, the power generation control module 140 operates the diesel engine to always output 120kW of power for each unit control time period. As a result, 120kW of electric power from the diesel engine exists or does not exist in the system of the microgrid for each unit control time period.

계통의 전력 수요는 연속적인데, 상기 디젤 엔진으로 인한 출력 전력은 연속적이지 않고, 각 단위 제어시간구간의 경계 시점에서 120kW씩 점프하는 형태를 가지게 된다. 점프한다고 표현하였으나, 실제로는 비교적 짧은 시간 동안 120kW의 전력 변화가 발생하는 것이다. 계통에서 이와 같은 급격한 전력 변화는 안정성 등에서 바람직하지 않으므로, 에너지저장장치(ESS)(20)를 이용하여 이러한 전력 변화를 흡수한다. 즉, 120kW가 급증하는 시간 동안에는 에너지저장장치(20)가 증가된 전력을 저장(충전)하고, 120kW가 급감하는 시간 동안에는 에너지저장장치(20)가 감소된 전력 만큼 공급(방전)한다.The power demand of the system is continuous, but the output power from the diesel engine is not continuous, and jumps by 120 kW at the boundary point of each unit control time section. It is expressed as a jump, but in reality, a power change of 120 kW occurs in a relatively short period of time. Since such a sudden change in power in the system is not desirable for stability, etc., such power change is absorbed by using an energy storage device (ESS) 20. That is, during the time when 120kW increases rapidly, the energy storage device 20 stores (charges) the increased power, and during the time when 120kW decreases rapidly, the energy storage device 20 supplies (discharges) the reduced amount of power.

이를 위해, 상기 발전 제어모듈(140)은, 상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량을 초과하면, 상기 에너지 저장장치(20)를 방전할 준비를 수행하고, 상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량에 미달하면, 상기 에너지 저장장치(20)를 충전할 준비를 수행할 수 있다.To this end, the power generation control module 140, when the insufficient amount of power exceeds the engine power generation amount during optimal condition operation, prepares to discharge the energy storage device 20, and when the insufficient amount of power is operated under optimal conditions When the engine power generation amount is less than, preparations for charging the energy storage device 20 may be performed.

또한, 상기 발전 제어모듈(140)은, 상기 디젤 엔진의 운전 스케쥴에 따르면, 현재 단위 제어시간구간과 다음번 단위 제어시간구간의 경계 시점에서, 상기 디젤 엔진의 운전 변화(즉, 가동에서 정지, 또는, 정지에서 가동)가 발생되는 경우, 에너지저장장치(20)의 충전량을 근거로 하여, 상기 해당 단위 제어시간구간의 경계 시점에서 120kW의 증가 또는 감소를 대응할 수 있는지 확인(검사)할 수 있다. 상기 확인 결과 해당 단위 제어시간구간의 경계 시점에서 120kW의 증가 또는 감소를 대응할 수 없으면, 상기 발전 제어모듈(140)은 다음번 단위 제어시간구간에서는, 현재 단위 제어시간구간과 동일한 상태로 상기 디젤 엔진을 운전한다.In addition, the power generation control module 140, according to the operation schedule of the diesel engine, at a boundary point between the current unit control time period and the next unit control time period, the operation change (ie, stop from operation, or , Operation from stop) occurs, based on the amount of charge of the energy storage device 20, it may be checked (inspected) whether the increase or decrease of 120 kW can be responded at the boundary point of the corresponding unit control time section. As a result of the confirmation, if the increase or decrease of 120kW cannot be responded to at the boundary point of the corresponding unit control time period, the power generation control module 140 operates the diesel engine in the same state as the current unit control time period in the next unit control time period. Drive.

구현에 따라 상기 전력관리시스템(100)은, 상기 다른 구성요소들(신재생 발전장치(10), 엔진 발전장치(40), 에너지저장장치(20), 전력부하(200))과 데이터 통신을 수행하는 데이터 통신모듈(180); 및 과거의 전력 수요량 및 발전량을 기록하고, 예측된 전력 수요량 및 발전량을 기록하는 데이터 저장모듈(160); 예측된 전력 수요량 및 발전량과 실제 측정된 전력 수요량 및 발전량의 차이를 확인하고 분석하는 모니터링 모듈(150)을 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the power management system 100 performs data communication with the other components (renewable power generation device 10, engine power generation device 40, energy storage device 20, power load 200). A data communication module 180 to perform; And a data storage module 160 for recording the power demand and generation amount in the past, and for recording the predicted power demand and generation amount. It may further include a monitoring module 150 that checks and analyzes the difference between the predicted power demand and generation amount and the actual measured power demand and generation amount.

상기 데이터 통신모듈(180)은, 상기 전력관리시스템과 상기 마이크로그리드를 구성하는 각 구성요소(신재생 발전장치(10), 엔진 발전장치(40), 에너지저장장치(20), 전력부하(200))의 이격 거리에 따라, 적합한 방식의 통신을 수행하는 통신 장비를 구비할 수 있다.The data communication module 180 comprises each of the components constituting the power management system and the microgrid (renewable power generation device 10, engine power generation device 40, energy storage device 20), power load 200 Depending on the separation distance of )), communication equipment for performing communication in a suitable manner may be provided.

예컨대, 상기 전력관리시스템(100)과 상기 특정 구성요소의 이격 거리가 상당한 경우, 상기 데이터 통신모듈(180)은, 유선 통신모듈(유선 LAN등) 또는 무선 통신모듈(3G, LTE, 5G 통신 모뎀 등)을 구비할 수 있다.For example, when the separation distance between the power management system 100 and the specific component is significant, the data communication module 180 is a wired communication module (wired LAN, etc.) or a wireless communication module (3G, LTE, 5G communication modem Etc.).

예컨대, 상기 전력관리시스템(100)과 상기 특정 구성요소의 이격 거리가 근거리인 경우, 상기 데이터 통신모듈(180)은, 근거리 유선 통신모듈(직렬/병렬 통신모듈), 근거리 무선 통신모듈(와이파이, 블루투스 통신모듈 등)을 구비할 수 있다. For example, when the separation distance between the power management system 100 and the specific component is a short distance, the data communication module 180 may include a short-range wired communication module (serial/parallel communication module), a short-range wireless communication module (Wi-Fi, Bluetooth communication module, etc.) may be provided.

상기 데이터 저장모듈(160)은, 하드디스크, SSD, 비휘발성 메모리 카드 등으로 구현될 수 있으며, 내부의 데이터 저장 형태는 단순한 테이블에서, 보다 복잡한 데이터베이스의 형태를 가질 수 있다.The data storage module 160 may be implemented as a hard disk, an SSD, a nonvolatile memory card, or the like, and the internal data storage type may be a simple table or a more complex database.

상기 데이터 저장모듈(160)은, 데이터 테이블 또는 DB의 형태로, 각 시간대 별로 과거의 상기 각 전력 부하(200)의 전력 수요량(즉, 소비량)을 기록하고, 각 시간대 별로 과거의 각 신재생 발전장치(태양광/풍력/조력 발전장치)(10)의 발전량을 기록할 수 있다. 소정 기간 누적 기록된 과거의 상기 각 전력 부하(200)의 전력 수요량(즉, 소비량) 정보들은, 상기 각 전력 부하의 미래 전력 수요량을 예측하는데 이용될 수 있다.The data storage module 160, in the form of a data table or DB, records the power demand (i.e., consumption) of each of the power loads 200 in the past for each time zone, and for each time zone. The amount of power generation of the device (solar/wind/tidal power generator) 10 can be recorded. The information on the power demand (ie, consumption) of each power load 200 in the past accumulated and recorded for a predetermined period may be used to predict a future power demand amount of each power load.

소정 기간 누적 기록된 과거의 상기 각 신재생 발전장치(10)의 발전량 정보들은, 상기 각 신재생 발전장치(10)의 미래 전력 수요량을 예측하는데 이용될 수 있다. 특히, 사람이나 차량의 이동 에너지에 의해 발전하는 장치의 경우, 미래 전력 수요량을 예측하는데 적합하다.The information on the power generation amount of each of the new and renewable power generation devices 10 in the past accumulated and recorded for a predetermined period may be used to predict a future power demand amount of each of the renewable power generation devices 10. In particular, in the case of a device that generates power by moving energy of a person or a vehicle, it is suitable for predicting future electric power demand.

상기 데이터 저장모듈(160)은, 최근 측정된 상기 에너지저장장치(20)의 배터리 상태 정보들(충전량, SOH, SOC)을 기록할 수 있다. 상기 배터리 상태 정보는 엔진 발전장치(40)의 가동/정지에 의한 급격한 전력 변동을 흡수할 수 있는지 확인하는데 이용될 수 있다. The data storage module 160 may record recently measured battery status information (charge amount, SOH, SOC) of the energy storage device 20. The battery state information may be used to check whether a sudden power fluctuation due to the start/stop of the engine power generation device 40 can be absorbed.

상기 모니터링 모듈(150)은, 예측된 전력 수요량 및 발전량과 실제 측정된 전력 수요량 및 발전량의 차이를 확인하고 분석하여, 전력 수요량을 예측하는 알고리즘 및 신재생 발전장치(태양광/풍력/조력 발전장치)(10)의 발전량을 예측하는 알고리즘을 수정할 수 있다. 상기 알고리즘 수정은 마이크로그리드의 운영 중에 피드백 결과를 반영하여 갱신하는 것이다.The monitoring module 150 checks and analyzes the difference between the predicted power demand and power generation and the actual measured power demand and power generation, and an algorithm and a renewable power generation device (solar/wind/tidal power generation device) for predicting power demand. )(10) The algorithm for predicting the amount of power generation can be modified. The algorithm is updated by reflecting the feedback result during the operation of the microgrid.

구현에 따라, 상기 독립형 마이크로그리드는, 상기 엔진 발전장치(40)를 2개 이상 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 발전 제어모듈(140)은, 소정의 단위 제어 시간 구간에 대하여, 상기 각 엔진 발전장치(40)의 구동 여부를 스케쥴링할 수 있다. 즉, 2개 이상의 각 엔진 발전장치(40)의 구동 또는 정지의 조합들이, 각 단위 제어시간구간에 할당된다.Depending on the implementation, the independent microgrid may include two or more of the engine power generation devices 40. In this case, the power generation control module 140 may schedule whether to drive each engine power generation device 40 for a predetermined unit control time period. That is, combinations of driving or stopping of each of the two or more engine generators 40 are allocated to each unit control time period.

구현에 따라, 상기 2개 이상 구비된 엔진 발전장치들(40)의 최적 조건에서의 발전 전력이 서로 다르게 구성할 수 있다. 이러한 구성의 경우, 각 단위 제어시간구간에 할당되는 2개 이상의 각 엔진 발전장치(40)의 구동 또는 정지의 조합들이 보다 다양한 전력량값을 가질 수 있다.Depending on the implementation, the two or more engine power generation devices 40 may have different power generation under optimal conditions. In this configuration, combinations of driving or stopping of each of the two or more engine generators 40 allocated to each unit control time period may have more diverse power values.

예컨대, 최적 조건에서 각각 100kW의 전력을 생산하는 2개의 디젤 엔진을 이용하는 경우, 2개의 디젤 엔진들의 구동 또는 정지의 조합은, 100kW와 200kW의 2가지 선택만이 가능하다. 반면, 최적 조건에서 각각 120kW와 80kW의 전력을 생산하는 2개의 디젤 엔진을 이용하는 경우, 2개의 디젤 엔진들의 구동 또는 정지의 조합은, 80kW, 120kW, 200kW의 2가지 선택이 가능하게 된다.For example, in the case of using two diesel engines each producing 100 kW of electric power under optimal conditions, only two selections of 100 kW and 200 kW are possible as a combination of driving or stopping the two diesel engines. On the other hand, in the case of using two diesel engines each producing 120kW and 80kW of electric power under optimal conditions, the combination of driving or stopping of the two diesel engines can be selected in two of 80kW, 120kW, and 200kW.

구현에 따라, 상기 엔진 발전장치(40)로서 하나의 디젤 엔진이 2개 이상의 최적 조건을 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 발전 제어모듈(140)은, 상기 디젤 엔진을 상기 2개 이상의 최적 조건으로 운전시킬 수 있다.Depending on the implementation, one diesel engine as the engine power generation device 40 may have two or more optimal conditions, in this case, the power generation control module 140, the diesel engine with the two or more optimal conditions. You can drive it.

예컨대, 도 4와 같은 디젤 엔진에서는 50kW와 60kW에서 최적 조건으로 운전할 수 있는데, 이 디젤 엔진을 하나만 이용하는 경우에도, 운전에 있어 50kW와 60kW의 2가지 선택이 가능하다. For example, in the diesel engine as shown in FIG. 4, it is possible to operate in optimal conditions at 50 kW and 60 kW. Even when only one diesel engine is used, two selections of 50 kW and 60 kW are possible for driving.

도 5는 상술한 전력관리시스템에서 수행하는 엔진 발전 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 상술한 독립형 스마트그리드의 운전에 적용될 수 있는 상기 엔진 발전 제어 방법은 상기 전력관리시스템의 각 구성요소들의 상술한 동작들에 의해 구성된다.5 is a flowchart illustrating an engine power generation control method performed by the power management system described above. The engine power generation control method applicable to the operation of the independent smart grid described above is configured by the above-described operations of each component of the power management system.

도시한 엔진 발전 제어 방법은, 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치, 태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치, 및 상기 엔진 발전장치 또는 신재생 발전장치로부터 생산된 저장하는 에너지저장장치가 모듈화되어 복수로 구비되는 전력공급장치; 도서지역 또는 산간지역을 포함하는 원격지에 독립적으로 구비된 상태에서 상기 전력공급장치(신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치)로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하; 및 상기 구성요소들(신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치, 전력부하)과 통신하여, 상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 전력 수급 안정도를 제어하는 전력관리시스템을 구비한 독립형 스마트그리드에서 수행될 수 있다.The illustrated engine power generation control method includes an engine power generation device that generates power using fuel, a new and renewable power generation device that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power, and the engine power generation device or A power supply device in which a plurality of storage energy storage devices produced from a renewable power generation device are modularized and provided; A power load, which is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device (renewable power generation device, engine power generation device, energy storage device) while independently provided in remote locations including island areas or mountainous areas; And a power management system that communicates with the components (renewable power generation device, engine power generation device, energy storage device, power load) to control the stability of power supply and demand of the independent microgrid system. I can.

도시한 엔진 발전 제어 방법은, 날씨에 따른 상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 단계(S110); 상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 단계(S120); 상기 예측된 전력 수요량과 상기 신재생 발전장치의 예측된 발전량의 차이로 규정되는 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면(S130), 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 단계(S160); 상기 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 발전량(최적 엔진 발전량)에 미달하면 엔진을 정지하는 단계(S170); 및 운전 대상이되는 단위 제어시간구간을 다음 번 시간구간으로 이동하는 단계(S180)를 포함할 수 있다.The illustrated engine power generation control method includes the steps of predicting a power generation amount of the renewable power generation device according to the weather (S110); Estimating the amount of power demand of the power load (S120); When the insufficient amount of power defined by the difference between the predicted power demand amount and the predicted power generation amount of the renewable power generation device reaches within a predetermined approximate range to the engine power generation amount when the engine power generation device is operated in an optimum condition (S130), the engine Operating the power generation device in an optimum condition (S160); Stopping the engine when the insufficient amount of power is less than the power generation amount (optimum engine power generation amount) when the engine power generation device operates in an optimal condition (S170); And moving the unit control time section as a driving target to the next time section (S180).

상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 단계(S110)는, 도 2의 신재생발전 예측모듈(110)에 의해 수행될 수 있다.The step of estimating the power generation amount of the renewable power generation device (S110) may be performed by the renewable power generation prediction module 110 of FIG. 2.

상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 단계(S20)는, 도 2의 부하 예측모듈(120)에 의해 수행될 수 있다. The step of estimating the power demand of the power load (S20) may be performed by the load prediction module 120 of FIG. 2.

상기 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하는지 확인하는 단계(S130), 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 단계(S160); 및 엔진 발전장치를 정지하는 단계(S170)는 도 2의 발전 제어모듈(140)에 의해 수행될 수 있다.Checking whether the insufficient amount of power reaches within a predetermined approximate range to the amount of power generated when the engine power generation device is operated under an optimal condition (S130), and the step of operating the engine power generation device under an optimal condition (S160); And stopping the engine power generation apparatus (S170) may be performed by the power generation control module 140 of FIG. 2.

상기 단위 제어시간구간을 이동하는 단계(S180)는 도 2의 발전 제어모듈(140)에 의해 수행될 수 있으며, 상기 S180 단계를 수행한 결과 운전 대상이 되는 단위 제어시간구간에 대하여, 다시 S110 단계 및 S120 단계가 수행된다. 미리 비교적 긴 시간에 대하여 많은 개수의 단위 제어시간구간들에 대한 상기 신재생 발전장치의 발전량들 및 전력 부하의 전력 수요량들을 예측하고, 그 값을 도 2의 데이터 저장모듈(160)에 미리 기록한 경우, 상기 S110 단계 및 S120 단계는, 상기 데이터 저장모듈(160)에 기록된 해당 단위 제어시간구간에 대한 신재생 발전량 예측값 및 전력 수요량 예측값을 독출하는 방식으로 수행될 수 있다.The step of moving the unit control time section (S180) may be performed by the power generation control module 140 of FIG. 2, and as a result of performing the step S180, the unit control time section which is a driving target is again step S110. And step S120 is performed. In the case of predicting the power generation amount of the new and renewable power generation device and the power demand amount of the power load for a large number of unit control time periods for a relatively long time, and recording the value in advance in the data storage module 160 of FIG. , The steps S110 and S120 may be performed by reading a predicted value of a renewable generation amount and a predicted amount of power demand for a corresponding unit control time period recorded in the data storage module 160.

구현에 따라, 상기 S160 단계를 수행하기 이전에, 엔진 가동을 위해 배터리(ESS)의 충전 상태를 확인하고, 엔진 가동에 대한 작업을 준비하는 단계(S140)를 수행할 수 있다. Depending on the implementation, before performing the step S160, a step (S140) of checking a state of charge of the battery ESS for engine operation and preparing a task for engine operation (S140) may be performed.

구현에 따라, 상기 S170 단계를 수행하기 이전에, 엔진 정치를 위해 배터리(ESS)의 충전 상태를 확인하고, 엔진 정지에 대한 작업을 준비하는 단계(S150)를 수행할 수 있다.Depending on the implementation, before performing the step S170, a step (S150) of checking the state of charge of the battery ESS for engine stationary and preparing a task for stopping the engine may be performed.

도 6은 상술한 엔진 가동 또는 엔진 정지를 위한 배터리 대비 과정(S140, S150)의 세부를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart showing details of the battery preparation process (S140, S150) for starting the engine or stopping the engine.

도시한 배터리 대비 방법은, 상기 도 3의 S130 단계의 확인 결과, 정지된 엔진을 가동하는 것이 예상되면(S141), ESS 배터리에 충전 가능한 용량(즉, 충전되지 않은 남은 충전 공간)이 상기 최적 엔진 발전량 보다 많은지 확인하여(S144), 많으면 배터리를 충전할 준비를 수행하는 단계(S146); 상기 엔진 발전장치를 가동하는 단계(S160); 상기 도 3의 S130 단계의 확인 결과, 운전 중인 엔진을 정지하는 것이 예상되면(S151), ESS 배터리에 충전량이 상기 최적 엔진 발전량 보다 많은지 확인하여(S154), 많으면 배터리를 방전할 준비를 수행하는 단계(S156); 및 상기 엔진 발전장치를 정지하는 단계(S170)를 포함한다.In the illustrated battery preparation method, as a result of the confirmation of step S130 of FIG. 3, if it is expected to operate the stopped engine (S141), the capacity that can be charged in the ESS battery (that is, the remaining charging space not charged) is the optimal engine. Checking whether the amount of power generation is greater (S144), and if the amount is greater, preparing to charge the battery (S146); Operating the engine power generation device (S160); As a result of the confirmation of step S130 of FIG. 3, if it is expected to stop the engine in operation (S151), checking whether the amount of charge in the ESS battery is greater than the optimal engine power generation amount (S154), and if so, preparing to discharge the battery (S156); And stopping the engine power generation device (S170).

본 발명의 사상에 따른 엔진 발전장치의 운전 방법은, 특정 제어 시점(상기 설명에서는 단위 제어시간구간의 시점)에서, 정지된 엔진 발전장치가 가동되거나, 운전 중인 엔진 발전장치가 정지될 수 있으며, 이러한 트랜지션이 발생되는 경우, 스마트그리드 계통에는 상당한 전력 충격을 주게 된다. 비록, 디젤 엔진이 가동 -> 정지되거나, 정지 -> 가동될 때 상당한 여기 시간이 부여되지만, 전체 계통에는 이러한 여기 시간 동안의 전력 변동도 무시할 수 없는 부담이 되며, 디젤 엔진 발전의 효율을 높이기 위해서는 상기 여기 시간은 최소화하여야 한다. In the method of operating the engine power generation device according to the idea of the present invention, at a specific control time point (in the above description, the time point of the unit control time period), the stopped engine power generation device may be operated or the engine power generation device being operated may be stopped, When such a transition occurs, a significant power shock is given to the smart grid system. Although, a considerable excitation time is given when the diesel engine is started -> stopped, or stopped -> running, the power fluctuation during this excitation time is also a burden that cannot be ignored on the entire system. In order to increase the efficiency of diesel engine power generation, The excitation time should be minimized.

상기 계통에의 전력 충격을 완화하기 위해, 상기 스마트그리드에 연결된 에너지저장장치(ESS, 배터리)는 디젤 엔진이 가동 -> 정지되는 경우에는 상기 디젤 엔진의 최적 발전량 만큼 계통으로 방전하고, 디젤 엔진이 정지 -> 가동되는 경우에는 상기 디젤 엔진의 최적 발전량 만큼 계통으로 충전하는 것이 바람직하다.In order to alleviate the electric power shock to the system, the energy storage device (ESS, battery) connected to the smart grid discharges the diesel engine to the system as much as the optimum power generation amount of the diesel engine when the diesel engine is operated -> stopped, and the diesel engine is In case of stop -> operation, it is preferable to charge the system as much as the optimum power generation amount of the diesel engine.

이를 위해, 도시한 흐름도에서 S144 단계에서는, ESS 배터리의 충전 가능한 용량(즉, 충전되지 않은 남은 충전 공간)이 상기 최적 엔진 발전량 보다 많은지 검사하고, 많은 경우에만, 정지하였던 엔진을 가동하고, 이에 의해 발생된 계통으로의 전력 추가량을 ESS 배터리가 충전토록 한다. To this end, in step S144 in the illustrated flowchart, it is checked whether the rechargeable capacity of the ESS battery (i.e., the remaining uncharged charge space) is greater than the optimum engine power generation amount, and only in many cases, the stopped engine is operated, thereby Let the ESS battery charge the amount of power added to the generated system.

또한, 도시한 흐름도에서 S154 단계에서는, ESS 배터리의 충전량이 상기 최적 엔진 발전량 보다 많은지 검사하고, 많은 경우에만, 운전 중인 엔진을 정지하고, 이에 의해 발생된 계통으로의 전력 감소량을 ESS 배터리가 방전토록 한다. In addition, in step S154 in the illustrated flow chart, it is checked whether the charge amount of the ESS battery is greater than the optimal engine power generation amount, and only in many cases, the engine being operated is stopped, and the ESS battery discharges the amount of power reduction to the system caused by it. do.

한편, 상기 도 3의 S130 단계의 확인 결과, 이전 단위 제어시간구간에서 정지된 엔진이, 해당 단위 제어시간구간에도 정지하거나, 이전 단위 제어시간구간에서 운전하였던 엔진이, 해당 단위 제어시간구간에도 운전하는 것으로 예상되면, 엔진 운전 상태를 유지(S167, S176)하게 된다.On the other hand, as a result of checking step S130 of FIG. 3, the engine stopped in the previous unit control time section, stops also in the corresponding unit control time section, or the engine that has operated in the previous unit control time section, operates also in the corresponding unit control time section. If it is expected, the engine operation state is maintained (S167, S176).

상기 S146 단계 및 S156 단계는, 신속하게 ESS의 충전/방전이 이루어질 수 있도록, 상기 S160 단계나 S170 단계의 수행전에, ESS의 BMS 및/또는 PMS를 미리 충전 또는 방전 모드로 준비한다. ESS의 종류에 따라서는(ESS에 별도의 운전 모드 변경이 없는 경우), 상기 S146 단계 및 S156 단계를 생략할 수 있다. In the steps S146 and S156, the BMS and/or PMS of the ESS are prepared in a charging or discharging mode in advance before performing the step S160 or S170 so that charging/discharging of the ESS can be performed quickly. Depending on the type of ESS (when there is no separate operation mode change in the ESS), steps S146 and S156 may be omitted.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of explanation and not limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 전력관리 시스템
110 : 신재생발전 예측모듈
120 : 부하 예측모듈
140 : 발전 제어모듈
150 : 모니터링 모듈
160 : 데이터 저장모듈
180 : 데이터 통신모듈100: power management system
110: Renewable power generation prediction module
120: load prediction module
140: power generation control module
150: monitoring module
160: data storage module
180: data communication module

Claims (8)

연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치와,
태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치와,
상기 엔진 발전장치 또는 신재생 발전장치로부터 생산된 저장하는 축전지가 모듈화되어 복수로 구비되는 에너지 저장장치와,
상기 전력공급장치로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하
를 포함하는 독립형 마이크로그리드에 있어서,
상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 구성요소들과 통신하여, 상기 독립형 마이크로그리드 시스템의 전력 수급 안정도를 제어하는 전력관리시스템을 구비하되,
상기 전력관리시스템은,
날씨에 따른 상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 신재생발전 예측모듈;
상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 부하 예측모듈; 및
운전 제어 시간 구간에서 예상되는 상기 전력 수요량 대비 상기 신재생 발전장치의 발전량이 부족하면 상기 엔진 발전장치를 운전시키되, 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면, 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 발전 제어모듈
을 포함하는 독립형 마이크로그리드.
An engine power generation device that generates electricity using fuel,
A renewable power generation device that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power,
An energy storage device in which a plurality of storage batteries produced from the engine power generation device or the renewable power generation device are modularized and provided,
Power load, which is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device
In the stand-alone microgrid comprising a,
A power management system that communicates with components of the independent microgrid system and controls the stability of power supply and demand of the independent microgrid system,
The power management system,
A new and renewable power generation prediction module for predicting a power generation amount of the renewable power generation device according to the weather;
A load prediction module that predicts the amount of power demand of the power load; And
If the amount of power generation of the new and renewable power generation device is insufficient compared to the amount of power demand expected in the operation control time period, the engine power generation device is operated, but the insufficient amount of power is a predetermined approximate range to the amount of power generation of the engine when the engine power generation device is operated under optimal conditions. When reaching the inside, the power generation control module for operating the engine power generation device in an optimum condition
Standalone microgrid comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 발전 제어모듈은,
상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량을 초과하면, 상기 에너지 저장장치를 방전할 준비를 수행하고,
상기 부족한 전력량이 최적 조건 운전시 상기 엔진 발전량에 미달하면, 상기 에너지 저장장치를 충전할 준비를 수행하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1,
The power generation control module,
When the insufficient amount of power exceeds the amount of power generation of the engine during operation under an optimum condition, preparation for discharging the energy storage device is performed,
Independent microgrid for preparing to charge the energy storage device when the insufficient amount of power is less than the amount of power generation of the engine during operation under an optimum condition.
 제1항에 있어서,
상기 독립형 마이크로그리드는, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상 구비하며,
상기 전력관리시스템은, 소정의 단위 제어 시간 구간에 대하여, 상기 각 엔진 발전장치의 구동 여부를 스케쥴링하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1,
The independent microgrid includes two or more of the engine power generation devices,
The power management system is a stand-alone microgrid that schedules whether or not each engine power generation device is driven for a predetermined unit control time period.
 제1항에 있어서,
상기 독립형 마이크로그리드는, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상 구비하되,
각 엔진 발전장치는 최적 조건에서 발전 전력이 서로 다른 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1,
The independent microgrid includes two or more of the engine power generation devices,
Each engine power generation unit is an independent microgrid, characterized in that the power generation is different under optimal conditions.
 제1항에 있어서,
상기 발전 제어모듈은, 상기 엔진 발전장치를 2개 이상의 최적 조건으로 운전시키는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1,
The power generation control module is an independent microgrid, characterized in that the engine power generation device is operated under two or more optimal conditions.
 제1항에 있어서, 상기 발전 제어모듈은,
상기 엔진 발전장치의 운전 스케쥴에 따르면, 현재 단위 제어시간구간과 다음번 단위 제어시간구간의 경계 시점에서, 상기 엔진 발전장치의 운전 변화가 발생되는 경우,
상기 에너지저장장치의 충전량을 근거로 하여, 상기 해당 단위 제어시간구간의 경계 시점에서 상기 운전 변화로 인한 전력 증가 또는 감소를 대응할 수 있는지 확인하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1, wherein the power generation control module,
According to the operation schedule of the engine power generation device, when a change in operation of the engine power generation device occurs at a boundary point between the current unit control time section and the next unit control time section,
An independent microgrid for checking whether the power increase or decrease due to the operation change can be responded to at the boundary point of the corresponding unit control time section based on the charge amount of the energy storage device.
 제1항에 있어서, 상기 전력관리시스템은,
상기 신재생 발전장치, 엔진 발전장치, 에너지저장장치, 전력부하와 데이터 통신을 수행하는 데이터 통신모듈;
과거의 전력 수요량 및 발전량을 기록하고, 예측된 전력 수요량 및 발전량을 기록하는 데이터 저장모듈; 및
예측된 전력 수요량 및 발전량과 실제 측정된 전력 수요량 및 발전량의 차이를 확인하고 분석하는 모니터링 모듈
을 더 포함하는 독립형 마이크로그리드.
The method of claim 1, wherein the power management system,
A data communication module for performing data communication with the renewable power generation device, engine power generation device, energy storage device, and power load;
A data storage module that records the power demand and generation amount in the past, and records the predicted power demand and generation amount; And
A monitoring module that checks and analyzes the difference between the predicted power demand and power generation and the actual measured power demand and power generation.
Independent microgrid further comprising a.
 연료를 사용하여 전력을 생산하는 엔진 발전장치와,
태양광, 풍력 또는 조력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 신재생 발전장치와,
상기 엔진 발전장치 또는 신재생 발전장치로부터 생산된 저장하는 축전지가 모듈화되어 복수로 구비되는 에너지 저장장치와,
상기 전력공급장치로부터 공급되는 전력을 소모하는 부하 피더인 전력부하
를 포함하는 독립형 마이크로그리드에서 수행되는 엔진 발전 제어 방법에 있어서,
날씨에 따른 상기 신재생 발전장치의 발전량을 예측하는 단계;
상기 전력 부하의 전력 수요량을 예측하는 단계;
상기 예측된 전력 수요량과 상기 신재생 발전장치의 예측된 발전량의 차이로 규정되는 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 엔진 발전량에 소정의 근사 범위내로 도달하면, 상기 엔진 발전장치를 최적 조건으로 운전시키는 단계;
상기 부족한 전력량이 상기 엔진 발전장치가 최적 조건으로 운전할때의 발전량에 미달하면 엔진을 정지하는 단계; 및
운전 대상이되는 단위 제어시간구간을 다음 번 시간구간으로 이동하는 단계를 포함하는 엔진 발전 제어 방법.


An engine power generation device that generates electricity using fuel,
A renewable power generation device that generates power using renewable energy including solar, wind, or tidal power,
An energy storage device in which a plurality of storage batteries produced from the engine power generation device or the renewable power generation device are modularized and provided,
Power load, which is a load feeder that consumes power supplied from the power supply device
In the engine power generation control method performed in an independent microgrid comprising a,
Predicting a power generation amount of the renewable power generation device according to the weather;
Estimating the amount of power demand of the power load;
When the insufficient amount of power defined by the difference between the predicted power demand amount and the predicted power generation amount of the new and renewable power generation device reaches within a predetermined approximate range to the engine power generation amount when the engine power generation device is operated under optimum conditions, the engine power generation device is Operating in optimum conditions;
Stopping the engine when the insufficient amount of power is less than the amount of power generated when the engine power generation device is operated in an optimum condition; And
Engine power generation control method comprising the step of moving the unit control time section to be driven to the next time section.
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