KR20210083985A - Microgrid system for village unit using solar energy - Google Patents

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정회걸
정현철
김영대
박이수
김철현
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Abstract

The present invention relates to a village unit microgrid system using solar energy to generate electric energy and thermal energy using solar energy and to supply and utilize the energy in village units. The village unit microgrid system using solar energy, as a microgrid system operated by village, comprises: a solar thermal system (100) that simultaneously produces electric energy and thermal energy using solar energy, stores the produced electric energy in an ESS, and stores water stored in a heat storage tank as hot water for the produced thermal energy; and a village unit MG integrated operating system (200) for supplying and operating the hot water from the electric energy and thermal energy produced through the solar thermal system (100) to consumers in village units.

Description

태양에너지를 이용한 마을단위 마이크로그리드 시스템 {Microgrid system for village unit using solar energy}{Microgrid system for village unit using solar energy}

본 발명은 마이크로그리드 시스템에 관한 것으로, 특히 태양에너지를 이용하여 전기에너지 및 열에너지을 발생시키고 이를 마을 단위로 공급하여 활용할 수 있도록 하는 태양에너지를 이용한 마을단위 마이크로그리드 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a microgrid system, and more particularly, to a village unit microgrid system using solar energy to generate electric energy and thermal energy using solar energy and supply and utilize it in village units.

근래에 들어 환경에 대한 관심이 고조되면서 친환경 신재생 에너지인 태양광이 각광받고 있는데, 태양광을 활용하는 방법으로 태양광모듈을 사용하여 태양에너지를 전기로 변환시키는 방법과 집열판을 이용하여 태양에너지를 온수(온풍)와 같은 열에너지로 변환시키는 방법이 있다. Recently, as interest in the environment has increased, solar light, an eco-friendly renewable energy, is in the spotlight. As a method of utilizing sunlight, a method of converting solar energy into electricity using a solar module and a method of converting solar energy into electricity using a heat collecting plate There is a way to convert heat energy into hot water (warm air).

이러한 태양광은 화석 연료보다 상대적으로 경제성이 낮은 재생 에너지의 단점이 있기 때문에, 에너지를 생산하기 위한 단가를 최소화하는 기술 개발이 태양광 발전과 태양열 온수 장치에서 지속되고 있다. 즉, 재생에너지의 경제성을 높이려는 기술 개발과 더불어 기후 변화에 대응해야 한다는 사회적 요구에 따라 영구적인 태양광을 이용한 재생 에너지 기술의 개발은 가속화되고 있다. Since such solar light has a disadvantage of renewable energy, which is relatively less economical than fossil fuels, technology development to minimize the unit cost for producing energy continues in solar power generation and solar hot water devices. In other words, the development of renewable energy technology using permanent sunlight is accelerating according to the social demand to respond to climate change along with the development of technology to increase the economic feasibility of renewable energy.

한편, 근래에는 소규모 지역 단위로 전력을 생산하고 공급하는 마이크로그리드(Micro Grid)가 개발되고 있는데, 이 마이크로그리드는 기존 전력망에 정보기술(IT)를 접목해 에너지 효율을 최적화한 차세대 지능형 전력망인 스마트그리드를 소지역 특성에 맞게 적용한 것이다. 즉, 스마트그리드가 국가 차원의 사업이라면 마이크로그리드는 학교, 산업단지 등 소규모 지역에서 소규모 발전시설로 자체적으로 전력을 생산하여 효율적으로 소비하는 시스템이다. 따라서, 태양에너지를 이용하여 전기 및 열에너지를 생산하는 방법이 마이크로그리드의 에너지 운영 시스템으로 적용될 수 있다. 하지만, 종래 태양에너지를 이용하여 전기를 생산하거나 열에너지를 생산하는 기술은 서로 별개로 개발되어 왔기 때문에, 이를 마이크로그리드에 적용하는 경우 시스템이 구성이 복잡해지고 운영 또한 복합한 문제점이 있었다.Meanwhile, in recent years, a micro grid that produces and supplies electricity in small-scale local units is being developed. This micro grid is a smart, next-generation intelligent power grid that optimizes energy efficiency by combining information technology (IT) with the existing power grid. The grid is applied according to the characteristics of the subregion. In other words, if the smart grid is a national project, the microgrid is a system that efficiently consumes electricity by generating electricity from small-scale power generation facilities in small areas such as schools and industrial complexes. Therefore, a method of producing electricity and heat energy using solar energy can be applied as an energy operating system of a microgrid. However, since conventional technologies for generating electricity or generating heat energy using solar energy have been developed separately from each other, when they are applied to a microgrid, the system is complicated in configuration and operation is also complicated.

- 대한민국 등록특허공보 제10-2048047호 (2019.11.18. 등록)- Republic of Korea Patent Publication No. 10-2048047 (Registered on November 18, 2019)

본 발명은 상기 종래 태양광 에너지를 이용한 마이크로그리드의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 태양에너지를 전기에너지와 열에너지로 동시에 변환하여 회득하고 획득한 에너지를 저장하여 마이크로그리드의 운영 에너지로 활용할 수 있도록 하는 마이크로그리드 시스템을 제공하는 데 있다. The present invention has been proposed to solve the problems of the conventional microgrid using solar energy, and an object of the present invention is to convert solar energy into electrical energy and thermal energy at the same time to obtain and store the obtained energy to operate the microgrid. It is to provide a microgrid system that can be utilized as energy.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로그리드 시스템은 마을 단위로 운영되는 마이크로그리드 시스템으로서, 태양에너지를 이용하여 전기에너지 및 열에너지를 동시에 생산하여, 생산되는 전기에너지를 ESS에 저장하고, 생산되는 열에너지는 축열조에 저장되는 물을 온수로 저장하는 태양광 열 시스템과; 상기 태양광 열 시스템을 통하여 생산되는 전기에너지와 열에너지에 따른 온수를 마을 단위로 수용가에 공급하여 운영하는 마을 단위 MG 통합 운영시스템;을 포함한다. The microgrid system according to the present invention for achieving the above object is a microgrid system operated in a village unit, which uses solar energy to simultaneously produce electric energy and thermal energy, and stores the produced electric energy in the ESS. Thermal energy is a solar thermal system for storing water stored in the heat storage tank as hot water; It includes; a village unit MG integrated operating system that supplies and operates the electric energy produced through the solar thermal system and hot water according to the thermal energy to the consumers in the village unit.

상기 태양광 열 시스템은 태양빛을 흡수하는 하나의 태양광 열 복합모듈에서 전기에너지와 열에너지를 동시에 생산하되, 상기 태양광 열 복합모듈은 태양의 고도와 위도를 추적하고 프레넬 렌즈를 통하여 태양빛을 집광하여, 산란광에 의한 저온열 회수와 집광에 의한 고온열 회수를 통한 2차 열회수 구조를 통해 고온의 열에너지를 확보할 수 있도록 한다. The solar thermal system simultaneously produces electrical energy and thermal energy from one solar thermal composite module that absorbs sunlight, wherein the solar thermal composite module tracks the altitude and latitude of the sun and transmits sunlight through a Fresnel lens to secure high-temperature heat energy through a secondary heat recovery structure through low-temperature heat recovery by scattered light and high-temperature heat recovery by condensing.

또한, 상기 태양광 열 복합모듈과 축열조 배관 사이에는 온도센서, 펌프, 밸브 및 유량 정보를 측정하여 마을 단위 MG 통합 운영시스템에 전송하는 열량계가 설치되고, 상기 축열조와 수용가의 배관 사이에는 온도센서, 펌프, 열량계가 설치되며, 상기 수용가에는 급탕 온도센서가 설치되어, 상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템에 따라 축열조에 저장된 온수를 수용가로 공급하게 된다. In addition, a temperature sensor, a pump, a valve, and a calorimeter are installed between the solar thermal composite module and the heat storage tank pipe to measure and transmit information about the flow rate to the village unit MG integrated operating system, and a temperature sensor between the heat storage tank and the customer's pipe, A pump and a calorimeter are installed, and a hot water temperature sensor is installed in the consumer, and the hot water stored in the heat storage tank is supplied to the consumer according to the village unit MG integrated operating system.

한편, 상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템은 이더넷, RS485, Lora, 전력선 통신 중 어느 하나 이상의 네트워크를 통해 태양광 열 시스템 및 수용자와 통신을 수행하여, 태양광 열 시스템을 통하여 생산되는 전기에너지 및 열에너지 생산 정보와 수용가를 통하여 소비되는 전기에너지 및 열에너지 소비 정보를 전송받아 통합 관리하고, 모니터링 분석을 통해 고장을 진단하며, 설비운전의 에너지 낭비요인을 분석하여 최적 운전이 되도록 관리하게 된다. On the other hand, the village unit MG integrated operating system communicates with the solar thermal system and receivers through any one or more networks of Ethernet, RS485, Lora, and power line communication, and produces electrical energy and thermal energy produced through the solar thermal system. Electric energy and thermal energy consumption information to be consumed is received and managed through information and consumers, and failures are diagnosed through monitoring and analysis, and energy waste factors in facility operation are analyzed to ensure optimal operation.

또한, 상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템은 마을 단위의 수용가 가구를 대상으로 전기에너지 및 열에너지가 포함된 전력을 공급되도록 하되, 마을 전체에서 잉여 전력이 발생하게 되면, 거래에 따라 마을 단위로 다른 마을에 전력을 공급하는 것이 바람직하다. In addition, the village unit MG integrated operating system supplies electricity including electrical energy and thermal energy to the village unit consumer households, but when surplus power is generated in the entire village, it is transferred to another village by village unit according to the transaction. It is desirable to supply power.

본 발명에 따른 마이크로그리드 시스템은 태양에너지를 전기에너지와 열에너지로 동시에 변환하여 마을 단위로 필요한 시간과 장소에 공급할 수 있도록 함으로써 태양에너지를 활용 효율을 높일 수 있으며, 시스템의 구성을 간소화시켜 운영할 수 있는 효과가 있다. The microgrid system according to the present invention converts solar energy into electrical energy and thermal energy at the same time so that it can be supplied at the time and place required by the village, so that the efficiency of using solar energy can be increased, and the configuration of the system can be simplified and operated. there is an effect

도 1은 본 발명에 따른 마을단위 마이크로그리드 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 마을단위 마이크로그리드 시스템의 전체적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 태양광 열 시스템에 의해 열에너지가 생산되어 수용가로 공급되는 과정을 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 마을 단위 MG 통합 운영시스템에 의해 태양광 열 시스템 및 수용가의 전기에너지 및 열에너지 생산 및 소비가 관리되는 일례,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 마을 단위 MG 통합 운영시스템에서 전기에너지와 열에너지의 운영을 모니터링하는 일례,
도 7은 본 발명에 따른 마을단위 마이크로그리드 시스템의 운영 과정을 나타낸 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 태양광 열 시스템을 통하여 생산되는 전력 흐름도를 나타낸 것이다. 1 is a conceptual diagram of a village unit microgrid system according to the present invention;
2 is an overall configuration diagram of a village unit microgrid system according to the present invention;
3 is a configuration diagram showing a process in which thermal energy is produced and supplied to consumers by the solar thermal system according to the present invention;
4 is an example in which the production and consumption of electric energy and thermal energy of the solar thermal system and consumers are managed by the village unit MG integrated operating system according to the present invention;
5 and 6 are an example of monitoring the operation of electrical energy and thermal energy in the village unit MG integrated operating system according to the present invention,
7 is a flowchart showing the operation process of the village unit microgrid system according to the present invention;
8 is a flowchart showing the power produced through the solar thermal system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양에너지를 이용한 마을단위 마이크로그리드 시스템의 개념도이고, 도 2는 마을단위 마이크로그리드 시스템의 전체적인 구성도를 나타낸 것이다. 1 is a conceptual diagram of a village unit microgrid system using solar energy according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an overall configuration diagram of the village unit microgrid system.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로그리드 시스템은 마을단위로 전기에너지와 열에너지를 동시에 생산하여 가정집이나 산업시설 등의 수용가로 공급하여 운영하는 시스템으로, 마이크로 그리드 시스템은 크게 태양광 열 시스템(100)과 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)으로 이루어진다. As shown in Figures 1 and 2, the microgrid system according to the present invention is a system that simultaneously produces electrical energy and thermal energy in a village unit and supplies and operates it to consumers such as households and industrial facilities, and the microgrid system is largely It consists of a solar thermal system 100 and a village unit MG integrated operating system 200 .

상기 태양광 열 시스템(100)은 태양에너지를 이용하여 전기에너지 및 열에너지(온수)를 생산하는 복합모듈(PhotoVoltaic-Thermal: PVT) 장치로서, 이 태양광 열 시스템(100)은 태양광을 통해 전기에너지를 생산하여 ESS(Energy Storage System)에 저장한 후, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)의 제어에 따라 인버터를 거쳐 수용가로 전기에너지를 공급하게 된다. 또한, 태양광 열 시스템(100)은 태양광을 통해 열에너지를 생산하여 축열조의 물을 열매로 열에너지를 저장한 후, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)의 제어에 따라 수용가에 난방 온수를 공급하게 된다. 본 발명에 따른 마을단위 마이크로그리드 시스템은 마을 내부에서 에너지 자립이 가능하여야 하기 때문에, 태양광 열 시스템(100)은 마을 단위로 1개만 설치되는 것이 아니라, 여러 개가 설치되어 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)에 의해 관리되게 된다. The solar thermal system 100 is a composite module (PhotoVoltaic-Thermal: PVT) device that uses solar energy to produce electrical energy and thermal energy (hot water). After energy is produced and stored in an ESS (Energy Storage System), electric energy is supplied to consumers through an inverter under the control of the village unit MG integrated operating system 200 . In addition, the solar thermal system 100 produces thermal energy through sunlight, stores thermal energy as a fruit of the water in the thermal storage tank, and then supplies heating and hot water to consumers according to the control of the village unit MG integrated operating system 200 . do. Since the village unit microgrid system according to the present invention must be capable of energy independence within the village, the solar thermal system 100 is not installed in one village unit, but several are installed in the village unit MG integrated operating system ( 200) will be managed.

본 발명의 실시 예에서 상기 태양광 열 시스템(100)은 태양빛을 흡수하는 하나의 태양광 열 복합모듈에서 전기와 열을 동시에 생산함으로 태양에너지 활용을 67％까지 극대화할 수 있게 된다. 이 태양광 열 복합모듈은 태양의 고도와 위도를 센서 및 프로그램 추적 방식으로 추적함으로 일일 발전량을 약 19％ 향상시킬 수 있는데, 이는 기존 고정식 복합모듈 대비 연간 41MWh(3kW 복합모듈 기준)를 더 생산할 수 있게 된다. 또한, 태양광 추적기술과 함께 프레넬 렌즈를 사용하여 집광함으로 태양전지로부터 전기에너지 뿐만 아니라, 산란광에 의한 저온열 회수와 집광에 의한 고온열 회수에 따른 2차 열회수 구조를 통해 고온의 열에너지를 확보할 수 있어 에너지 효율을 더욱 높일 수 있게 된다. In an embodiment of the present invention, the solar thermal system 100 can maximize solar energy utilization up to 67% by simultaneously producing electricity and heat from one solar thermal composite module that absorbs sunlight. This solar thermal composite module can improve the daily power generation by about 19% by tracking the altitude and latitude of the sun with a sensor and program tracking method, which can produce 41MWh per year (based on 3kW composite module) more than the existing fixed composite module. there will be In addition, by condensing light using a Fresnel lens together with solar tracking technology, not only electrical energy from solar cells, but also high-temperature heat energy is secured through a secondary heat recovery structure according to low-temperature heat recovery by scattered light and high-temperature heat recovery by condensing. This can be done to further increase energy efficiency.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 열 시스템에 의해 열에너지가 생산되어 수용가로 공급되는 구성도를 나타낸 것이다. 3 is a view showing the configuration in which thermal energy is produced and supplied to consumers by the solar thermal system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 열 시스템(100)에 구비된 태양광 열 복합모듈은 태양광을 통해 열에너지를 생산하여 열 교환기를 통해 축열조에 저장된 물을 온수로 보관시키며, 축열조에 보관된 온수는 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)의 제어에 따라 온수를 필요로 하는 수용가로 공급되게 된다. 이때, 축열조와 연결된 태양광 열 복합모듈의 입력 배관에는 온도센서와 펌프가 설치되고, 출력 배관에는 축열조로 공급되는 물의 온도를 측정하는 온도센서와 접점제어 밸브 및 생산유량/누적 생산량 정보를 측정하여 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)에 전송하는 RS-485 통신 기반의 열량계가 설치된다. As shown in FIG. 3 , the solar thermal composite module provided in the solar thermal system 100 produces thermal energy through sunlight and stores the water stored in the thermal storage tank as hot water through the heat exchanger, and stored in the thermal storage tank. Hot water is supplied to consumers who need hot water under the control of the village unit MG integrated operating system 200 . At this time, a temperature sensor and a pump are installed in the input pipe of the solar thermal composite module connected to the heat storage tank, and a temperature sensor and contact control valve that measure the temperature of the water supplied to the heat storage tank and the production flow/accumulated production information are measured in the output pipe. A calorimeter based on RS-485 communication that transmits to the village unit MG integrated operating system 200 is installed.

또한, 축열조와 수용가의 배관 사이에도 온도센서, 밸브, 열량계, 펌프 등이 설치되고 수용가에는 급탕 온도센서가 설치되어, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)의 제어에 따라 축열조에 저장된 온수가 수용가로 공급되며, 수용가로 공급되는 온수의 유량 및 누적 유량 등을 측정하여 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)에 제공하데 된다.In addition, a temperature sensor, valve, calorimeter, pump, etc. are installed between the heat storage tank and the pipe of the consumer, and a hot water temperature sensor is installed in the consumer, and the hot water stored in the heat storage tank is transferred to the consumer under the control of the village unit MG integrated operation system 200. It is supplied, and the flow rate and accumulated flow rate of hot water supplied to the consumer are measured and provided to the village unit MG integrated operating system 200 .

상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산되는 전기에너지 및 열에너지를 마을 단위로 수용가에 필요한 시간과 장소에 공급하여 운영하는 서버 컴퓨터 장치이다. 이 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 마을 단위로 설치된 복수의 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산되는 전기에너지 및 열에너지의 발전량과 환경 데이터를 수집하여 통합 관리하며, 전기에너지 또는 열에너지를 필요로 하는 수용가에 해당 에너지를 공급하게 된다. The village unit MG integrated operating system 200 is a server computer device that supplies and operates the electric energy and thermal energy produced through the solar thermal system 100 to the time and place required for the consumers in the village unit. This village unit MG integrated operating system 200 collects and manages the generation amount and environmental data of electric energy and thermal energy produced through a plurality of solar thermal systems 100 installed in village units, and requires electric energy or thermal energy. The energy is supplied to the consumers who

본 발명의 실시 예에서 상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 이더넷, RS485, Lora, 전력선 통신 등의 네트워크를 통해 태양광 열 시스템(100)과 통신을 수행하여, 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산되는 전기에너지 및 열에너지 생산 정보를 통합 관리하게 된다. 또한, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 이더넷, RS485, Lora, 전력선 통신 등의 네트워크를 통해 수용가와 통신을 수행하여 수용가에 공급되는 전기에너지 및 열에너지 소비 정보를 통합하여 관리하게 된다. In an embodiment of the present invention, the village unit MG integrated operating system 200 communicates with the solar thermal system 100 through networks such as Ethernet, RS485, Lora, and power line communication, and the solar thermal system 100 Electric energy and thermal energy production information produced through the system will be integrated and managed. In addition, the village unit MG integrated operating system 200 performs communication with consumers through networks such as Ethernet, RS485, Lora, and power line communication, and integrates and manages electrical energy and thermal energy consumption information supplied to the consumers.

이와 같이 태양광 열 시스템(100) 및 수용가와 통신을 수행하는 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은, 태양광 열 시스템(100)의 전기에너지 및 열에너지 생산 정보를 모니터링하여 고장을 진단하고 관리하며, 설비운전의 에너지 낭비요인을 분석하여 최적 운전이 되도록 관리하게 된다. 또한, 수용가의 전기에너지 및 열에너지 소비 정보를 모니터링하여 소비 정보를 통계 분석하며, 전기 및 냉난방 설비의 에너지 낭비요인을 분석하여 최적 운전이 되도록 관리하게 된다. In this way, the village unit MG integrated operating system 200 that communicates with the solar thermal system 100 and consumers monitors the electrical energy and thermal energy production information of the solar thermal system 100 to diagnose and manage failures, In this case, it is managed to optimize the operation by analyzing the energy waste factors of facility operation. In addition, by monitoring the consumer's electric energy and thermal energy consumption information, the consumption information is statistically analyzed, and energy waste factors of electricity and heating and cooling facilities are analyzed to manage the optimal operation.

도 4는 이러한 마을 단위 MG 통합 운영시스템에 의해 태양광 열 시스템 및 수용가의 전기에너지 및 열에너지 생산 및 소비가 관리되는 일례이고, 도 5와 도 6은 전기에너지와 열에너지의 운영이 모니터링 되는 일례를 나타낸 것이다. 이와 같이, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 단위 마을 전체의 전기에너지 및 열에너지의 생산 및 소비 패턴에 따른 흐름을 분석하여, 마을 단위에서 전기에너지 및 열에너지가 효율적으로 운용될 수 있도록 관리하게 된다. 4 is an example in which electric energy and thermal energy production and consumption of a solar thermal system and consumers are managed by this village unit MG integrated operating system, and FIGS. 5 and 6 show an example in which the operation of electric energy and thermal energy is monitored will be. In this way, the village unit MG integrated operating system 200 analyzes the flow according to the production and consumption patterns of electric energy and thermal energy of the entire village, and manages the electric energy and thermal energy so that the electric energy and thermal energy can be efficiently operated in the village unit. .

한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 마을 단위의 수용가 가구별로만 전력(전기에너지 및 열에너지) 공급을 할 수 있는데, 만약 마을 전체의 잉여 전력이 발생하게 되면 거래에 따라 마을 단위로 다른 마을에 전력을 공급할 수도 있다. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the village unit MG integrated operating system 200 can supply power (electrical energy and thermal energy) only for each consumer household in the village unit. Depending on the situation, it is possible to supply electricity to other villages on a village-by-village basis.

이하, 상기의 구성으로 이루어진 마을단위 마이크로그리드 시스템을 통하여 전기에너지 및 열에너지가 생산되어 수용가로 공급되는 과정에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a process in which electric energy and thermal energy are produced and supplied to consumers through the village unit microgrid system configured as described above will be described.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마을단위 마이크로그리드 시스템의 운영 과정을 나타낸 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating an operation process of a village unit microgrid system according to an embodiment of the present invention.

단계 S100, S110, S120 : 먼저, 태양광 열 시스템(100)에 구비된 태양광 열 복합모듈은 태양에너지를 통하여 전기에너지 및 열에너지를 동시에 생산하게 되는데(S100), 생산되는 전기에너지는 ESS를 통하여 저장되고 열에너지는 축열조에 저장되는 물에 열을 가하여 온수로 저장되게 한 후(S110), 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)의 제어에 따라 수용가로 공급되게 된다(S120). 도 8은 태양광 열 시스템을 통하여 생산되는 전력 흐름도를 나타낸 것으로, 태양광 열 복합모듈에 의해 생산되는 전기에너지는 PCS(Power Conditioning Subsystem)을 통해 변환되어 ESS에 저장된 후 인버터를 통해 수용가로 공급되며, 열에너지는 열교환기를 통해 축열조(축열탱크)에 온수를 저장시켜 수용가에 공급되도록 한다. Steps S100, S110, S120: First, the solar thermal composite module provided in the solar thermal system 100 simultaneously produces electric energy and thermal energy through solar energy (S100), and the produced electric energy is through the ESS After the stored and thermal energy is stored as hot water by applying heat to the water stored in the heat storage tank (S110), it is supplied to the consumer under the control of the village unit MG integrated operating system 200 (S120). 8 is a flowchart showing the power produced through the solar thermal system, the electric energy produced by the solar thermal composite module is converted through the PCS (Power Conditioning Subsystem), stored in the ESS, and then supplied to the consumer through the inverter. , heat energy is stored in a heat storage tank (thermal storage tank) through a heat exchanger to be supplied to consumers.

단계 S130, S140 : 한편, 상기 과정에서 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산하는 전력(전기에너지 및 열에너지) 생산 정보와 수용가에서 소비되는 전력 소비 정보를 통신망을 통하여 전송받아 취합하고 모니터링 하여 에너지 생산 및 소비 효율을 분석하게 된다(S130). 모니터링 분석 결과에 따라 태양광 열 시스템(100)과 수용가의 설비가 전력을 최대 효율로 생산하고 소비할 수 있도록 설비 최대 효율 전력 제어를 수행하게 된다(S140).Step S130, S140: On the other hand, in the process, the village unit MG integrated operating system 200 transmits power (electrical energy and thermal energy) production information produced through the solar thermal system 100 and power consumption information consumed by consumers through the communication network. It receives, collects, monitors, and analyzes energy production and consumption efficiency (S130). According to the monitoring analysis result, the facility maximum efficiency power control is performed so that the solar thermal system 100 and the facility of the consumer can produce and consume power with maximum efficiency (S140).

단계 S150, S151 : 만약, 모니터링 분석 결과 태양광 열 시스템(100) 또는 수용가의 설비에 고장이 발생한 것으로 진단되면(S150), 고장 내역을 해당 설비의 관리자에게 전송하여 고장 조치가 이루어질 수 있도록 한다(S151). Step S150, S151: If, as a result of the monitoring analysis, it is diagnosed that a failure has occurred in the solar thermal system 100 or the customer's facility (S150), the failure history is transmitted to the manager of the facility so that the failure action can be taken ( S151).

단계 S160, S170 : 한편, 본 발명에서는 잉여 전력이 발생하는 경우 마을 단위로 전력 거래가 이루어질 수 있도록 하고 있는데, 이에 따라 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은 해당 마을에서 잉여 전력이 발생하는 경우(S160), 거래를 맺은 다른 마을에 전력을 제공하게 된다(S170). 이와 같이, 본 발명에서는 각 마을 단위에서 태양에너지를 이용하여 자체적으로 전력을 생산하여 수용가에 공급하고, 전력이 남게 되면 전력이 부족한 다른 마을에 제공하고, 전력이 부족하면 다른 마을로부터 전력을 제공받아 이용할 수 있게 되어 안정적인 전력 소비가 가능해진다. Steps S160, S170: On the other hand, in the present invention, when surplus power is generated, power transaction can be made on a village-by-village basis. Accordingly, the village-unit MG integrated operating system 200 generates surplus power in the corresponding village (S160). ), and provides power to other villages with which the transaction is made (S170). As described above, in the present invention, each village unit produces power by itself using solar energy and supplies it to consumers, and when power is left over, it is provided to other towns lacking power, and when power is insufficient, power is supplied from other town This enables stable power consumption.

단계 S180 : 이러한 과정은 시스템이 종료될 때까지 반복하여 수행될 수 있다. Step S180: This process may be repeatedly performed until the system is terminated.

이와 같이, 본 발명에 따른 마이크로그리드 시스템은 태양광 열 시스템(100)을 통하여 전기에너지와 열에너지를 동시에 생산하여 마을 단위로 수용가에 공급하며, 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)을 통하여 전기에너지 및 열에너지 생산 정보와 소비 정보를 모니터링하고 분석하여 최적의 설비 전력 제어가 이루어지도록 하게 된다. As described above, the microgrid system according to the present invention simultaneously produces electric energy and thermal energy through the solar thermal system 100 and supplies it to the consumers on a village-by-village basis, and uses the electric energy and heat energy through the village-unit MG integrated operation system 200. Thermal energy production information and consumption information are monitored and analyzed to ensure optimal facility power control.

이러한 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations can be made by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains within the scope of equivalents of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below. Of course, this can be done.

100 : 태양광 열 시스템
200 : 마을 단위 MG 통합 운영시스템100: solar thermal system
200: village unit MG integrated operating system

Claims (5)

마을 단위로 운영되는 마이크로그리드 시스템으로서,
태양에너지를 이용하여 전기에너지 및 열에너지를 동시에 생산하여, 생산되는 전기에너지를 ESS에 저장하고, 생산되는 열에너지는 축열조에 저장되는 물을 온수로 저장하는 태양광 열 시스템(100)과;
상기 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산되는 전기에너지와 열에너지에 따른 온수를 마을 단위로 수용가에 공급하여 운영하는 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 마을단위 마이크로그리드 시스템.
As a microgrid system operated by village,
A solar thermal system 100 for simultaneously producing electric energy and thermal energy using solar energy, storing the produced electric energy in the ESS, and storing the produced thermal energy as hot water in the heat storage tank;
Village unit microgrid comprising a; village unit MG integrated operation system 200 that supplies and operates hot water according to the electric energy and thermal energy produced through the solar thermal system 100 to the village unit. system.
 제 1항에 있어서,
상기 태양광 열 시스템(100)은
태양빛을 흡수하는 하나의 태양광 열 복합모듈에서 전기에너지와 열에너지를 동시에 생산하되, 상기 태양광 열 복합모듈은 태양의 고도와 위도를 추적하고 프레넬 렌즈를 통하여 태양빛을 집광하여, 산란광에 의한 저온열 회수와 집광에 의한 고온열 회수를 통한 2차 열회수 구조를 통해 고온의 열에너지를 확보할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 마을단위 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
The solar thermal system 100 is
One solar thermal composite module that absorbs sunlight produces electrical energy and thermal energy at the same time, but the solar thermal composite module tracks the altitude and latitude of the sun and collects sunlight through a Fresnel lens, A village unit microgrid system, characterized in that it is possible to secure high-temperature heat energy through a secondary heat recovery structure through low-temperature heat recovery and high-temperature heat recovery by condensing.
 제 1항에 있어서,
상기 태양광 열 복합모듈과 축열조 배관 사이에는 온도센서, 펌프, 밸브 및 유량 정보를 측정하여 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)에 전송하는 열량계가 설치되고,
상기 축열조와 수용가의 배관 사이에는 온도센서, 펌프, 열량계가 설치되며,
상기 수용가에는 급탕 온도센서가 설치되어,
상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)에 따라 축열조에 저장된 온수를 수용가로 공급하는 것을 특징으로 마을단위 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
A calorimeter that measures temperature sensor, pump, valve and flow rate information and transmits it to the village unit MG integrated operating system 200 is installed between the solar thermal composite module and the heat storage tank pipe,
A temperature sensor, a pump, and a calorimeter are installed between the heat storage tank and the pipe of the consumer,
A hot water temperature sensor is installed in the consumer,
The village unit microgrid system, characterized in that the hot water stored in the heat storage tank is supplied to the consumers according to the village unit MG integrated operating system 200 .
 제 1항에 있어서,
상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은
이더넷, RS485, Lora, 전력선 통신 중 어느 하나 이상의 네트워크를 통해 태양광 열 시스템(100) 및 수용자와 통신을 수행하여, 태양광 열 시스템(100)을 통하여 생산되는 전기에너지 및 열에너지 생산 정보와 수용가를 통하여 소비되는 전기에너지 및 열에너지 소비 정보를 전송받아 통합 관리하고,
모니터링 분석을 통해 고장을 진단하며, 설비운전의 에너지 낭비요인을 분석하여 최적 운전이 되도록 관리하는 것을 특징으로 하는 마을단위 마이크로그리드 시스템.
The method of claim 1,
The village unit MG integrated operating system 200 is
By performing communication with the solar thermal system 100 and the receiver through any one or more networks of Ethernet, RS485, Lora, and power line communication, electrical energy and thermal energy production information and consumers produced through the solar thermal system 100 are provided. Receives and manages the electrical energy and thermal energy consumption information consumed through
A village unit microgrid system, characterized by diagnosing failures through monitoring and analysis, and managing to optimize operation by analyzing energy waste factors of facility operation.
 제 4항에 있어서,
상기 마을 단위 MG 통합 운영시스템(200)은
마을 단위의 수용가 가구를 대상으로 전기에너지 및 열에너지가 포함된 전력을 공급되도록 하되,
마을 전체에서 잉여 전력이 발생하게 되면, 거래에 따라 마을 단위로 다른 마을에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 마을단위 마이크로그리드 시스템.5. The method of claim 4,
The village unit MG integrated operating system 200 is
Ensure that electricity including electrical energy and thermal energy is supplied to the households of consumers in the village unit,
When surplus power is generated in the entire village, the village unit microgrid system, characterized in that the power is supplied to other villages according to the transaction.
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