KR20210117854A - Energy storage system for solar generation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy storage system for solar energy generation, and more particularly, to an energy storage system for solar energy generation, which can prevent fire and explosion accidents of the energy storage system in advance, by monitoring the temperature of a battery in real time through a temperature sensor. The energy storage system for solar energy generation according to the present invention allows the configuration of a battery of the energy storage system for storing power generated by a photovoltaic device to be dualized into a lithium ion battery and a redox battery, allows the generated power to be stored in a battery composed of a lithium ion battery when in normal use, and allows the generated power to be stored in a battery composed of a redox battery when the temperature of the battery composed of the lithium ion battery is equal to or greater than a set reference temperature, to prevent fire and explosion accidents in advance.

Description

태양광발전용 에너지저장시스템{Energy storage system for solar generation}Energy storage system for solar generation

본 발명은 태양광발전장치용 에너지저장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도센서를 통해 배터리의 온도를 실시간 모니터링하여 에너지저장시스템의 화재 및 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있는 태양광발전용 에너지저장시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system for a photovoltaic device, and more particularly, to prevent fire and explosion accidents of the energy storage system in advance by monitoring the temperature of a battery through a temperature sensor in real time. It is about the storage system.

일반적으로 태양광발전장치는 다수의 태양전지패널에서 생산된 직류전원이 인버터와 같은 전력변환장치를 통해 각각의 전력 사용처로 공급된다. 태양광발전장치에서 생산된 전력은 곧바로 사용될 수 있으나, 상용전력계통에서 공급되는 전력과 함께 태양광발전장치에서 생산된 전력을 저장 및 관리하고, 저장된 전력을 피크 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장시스템(ESS : Energy Storage System)도 함께 설치하여 운용할 수 있다.In general, in a photovoltaic device, direct current power produced by a plurality of solar panels is supplied to each power source through a power conversion device such as an inverter. The power produced by the photovoltaic device can be used immediately, but it is an energy storage system ( ESS: Energy Storage System) can also be installed and operated.

전력을 저장하기 위한 에너지저장시스템은 대게 리튬이온 이차전지로 구성되는데, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하며, 소용량 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차전지는 전기 자전거, 스쿠터, 전기 자동차(Electric Vehicle) 및 지게차(Fork lift) 등의 모터 구동용 전원과 태양광발전, 풍력발전, 스마트그리드 시스템의 에너지 저장장치로 사용된다. Energy storage systems for storing power are usually composed of lithium-ion secondary batteries, which, unlike primary batteries, repeatedly perform charging and discharging, and small-capacity secondary batteries are small and portable, such as mobile phones, notebook computers, and camcorders. Used in electronic devices, large-capacity secondary batteries are used as power sources for driving motors such as electric bicycles, scooters, electric vehicles and fork lifts, as well as energy storage devices for solar power generation, wind power generation, and smart grid systems. .

종래에는 이차전지를 소형 전자기기에 사용하기 위하여 단위 셀로 사용하거나, 대용량 구현을 위하여 복수의 단위 셀들을 병렬 또는 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하고, 복수의 배터리 팩 또는 복수의 배터리 팩으로 구성된 배터리 랙을 함체에 수납하여 사용하고 있다. Conventionally, a secondary battery is used as a unit cell for use in a small electronic device, or a battery pack is configured by connecting a plurality of unit cells in parallel or series to realize a large capacity, and a plurality of battery packs or a battery composed of a plurality of battery packs The rack is stored in the box and used.

상술한 바와 같은 종래의 에너지배터리저장시스템은 리튬이온 배터리를 이용하여 배터리 팩을 구성하므로, 충전 과정에서 배터리의 열화 또는 과충전 등의 이유로 인해 화재가 발생하거나 폭발하여 대형사고를 유발할 수 있어 배터리 팩의 온도를 반복적으로 체크해야 한다.Since the conventional energy battery storage system as described above uses a lithium ion battery to construct a battery pack, a fire or explosion may occur due to deterioration or overcharging of the battery during the charging process, thereby causing a major accident. The temperature should be checked repeatedly.

대한민국 공개특허 10-2016-0146398Republic of Korea Patent Publication 10-2016-0146398 대한민국 등록특허 10-1777821Republic of Korea Patent Registration 10-1777821 대한민국 등록특허 10-1822820Republic of Korea Patent Registration 10-1822820

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 태양광발전장치에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장시스템의 배터리 구성을 리튬이온전지와 레독스전지로 이원화하고, 평상시에는 리튬이온전지로 구성된 배터리에 발전 전력을 저장하고, 리튬이온전지로 구성된 배터리의 온도가 설정된 기준온도 이상일 때에는 레독스전지로 구성된 배터리에 발전 전력을 저장하도록 함으로써 화재 및 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있는 태양광발전용 에너지저장시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, and the battery configuration of the energy storage system for storing the power produced by the photovoltaic device is dualized into a lithium ion battery and a redox battery, and a lithium ion battery is used in ordinary times. Solar power generation that can prevent fire and explosion accidents in advance by storing the generated power in the configured battery and storing the generated power in the redox battery when the temperature of the lithium-ion battery is higher than the set reference temperature It aims to provide an energy storage system for

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템은 복수의 태양광발전모듈이 접속된 접속반의 출력단에 접속되어 상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 충전 또는 방전하도록 리튬이온전지로 구성된 제1배터리부와, 레독스흐름전지로 구성된 제2배터리부를 포함하는 배터리부와; 상기 제1배터리부의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 배터리부의 충전 및 방전을 제어하는 시스템제어부;를 구비하고, 상기 시스템제어부는 평상시에는 상기 제1배터리부만 충전 및 방전시키도록 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는 경우에는 상기 제2배터리부만 충전 및 방전시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention for achieving the above object is connected to an output terminal of a connection panel to which a plurality of photovoltaic modules are connected, so as to charge or discharge the power produced by the solar cell module. a battery unit including a first battery unit composed of an ion battery and a second battery unit composed of a redox flow battery; a temperature sensor for measuring the temperature of the first battery unit; and a system control unit for controlling charging and discharging of the battery unit, wherein the system control unit controls to charge and discharge only the first battery unit during normal times, and the temperature measured by the temperature sensor exceeds a set reference temperature In this case, it is characterized in that only the second battery unit is controlled to be charged and discharged.

상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 전력계통 또는 상기 배터리부에 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제1스위칭부와; 상기 배터리부로 공급되는 전력을 상기 제1배터리부 또는 상기 제2배터리부에 선택적으로 충전시킬 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제2스위칭부와; 상기 제1배터리부 또는 상기 제2배터리부 중 어느 하나에 저장된 전력을 전력계통에 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제3스위칭부와; 상기 제1배터리부 및 상기 제2배터리부 각각의 충전 상태를 모니터링하는 배터리관리부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.a first switching unit controlled by the system control unit to selectively supply power generated by the solar cell module to a power system or the battery unit; a second switching unit controlled by the system controller to selectively charge the power supplied to the battery unit to the first battery unit or the second battery unit; a third switching unit controlled by the system controller to selectively supply power stored in either the first battery unit or the second battery unit to the power system; It characterized in that it further comprises; a battery management unit for monitoring the charging state of each of the first battery unit and the second battery unit.

상기 제2배터리부의 전해액의 유량정보, 온도정보, 레벨정보를 수집하여 상기 시스템제어부에 송출하는 센싱모듈;을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.and a sensing module for collecting flow rate information, temperature information, and level information of the electrolyte of the second battery unit and transmitting the information to the system controller.

서로 다른 여러 사이트에 각각 설치된 복수의 상기 시스템제어부로부터 송출되는 정보를 각각 수신하고, 각 사이트별로 상기 태양광발전모듈의 발전전력량과 상기 배터리부의 사용전력량 정보를 각각 시간별 및 기간별로 수집 및 분석하는 통합관제서버;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Integration that receives information transmitted from a plurality of system controllers installed in different sites, respectively, and collects and analyzes information about the amount of power generated by the solar power module and the amount of power used by the battery unit for each site by time and period, respectively Control server; characterized in that it further comprises.

상기 제2배터리부는 전해액의 이온교환을 위한 이온교환막과, 상기 이온교환막의 서로 대향되는 양면에 각각 배치되는 제1전극판 및 제2전극판과, 상기 제1전극판과 상기 제2전극판 외측에 각각 배치되는 제1분리판 및 제2분리판과, 상기 제1분리판과 상기 제2분리판 외측에 각각 배치되며 전해액이 흐를 수 있는 유로가 각각 형성된 제1유로프레임 및 제2유로프레임을 구비하고, 상기 제1분리판 및 제2분리판 각각은 카본 펠트를 포함하여 형성되고 일 측에 유로프레임의 외측으로 노출되게 연장된 접속부가 형성된 본체와, 상기 접속부의 표면을 감싸도록 형성된 보호레이어를 구비하며, 상기 접속부 및 상기 보호레이어에는 전력 인출을 위한 케이블을 체결할 수 있도록 상기 접속부 및 상기 보호레이어를 두께 방향으로 관통하는 체결홀이 형성되고, 상기 본체는 상기 카본 펠트로 형성된 메인레이어와, 상기 메인레이어의 일 면에 열압착되고 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어와, 상기 메인레이어의 타 면에 열압착되고 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어와, 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어 사이의 상기 메인레이어 내부의 서로 이격된 위치에 각각 매설되고 상기 메인레이어의 두께방향 양측을 향하는 양단이 각각 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어에 고정되는 복수의 지지체를 구비하는 것을 특징으로 한다.The second battery unit includes an ion exchange membrane for ion exchange of an electrolyte, first and second electrode plates respectively disposed on opposite surfaces of the ion exchange membrane, and outside the first electrode plate and the second electrode plate a first separator plate and a second separator plate respectively disposed on the and a body in which each of the first and second separators is formed of carbon felt and has a connecting portion extending to be exposed to the outside of the flow path frame on one side thereof, and a protective layer formed to surround the surface of the connecting portion A fastening hole penetrating through the connection part and the protective layer in a thickness direction is formed in the connection part and the protection layer so that a cable for power extraction can be fastened, and the body includes a main layer formed of the carbon felt, A first cover layer thermocompressed to one surface of the main layer and formed of a conductive resin, a second cover layer thermocompressed to the other surface of the main layer and formed of a thermoplastic resin, the first cover layer and the second cover A plurality of supports respectively embedded in positions spaced apart from each other inside the main layer between the layers and having both ends facing both sides in the thickness direction of the main layer are fixed to the first cover layer and the second cover layer, respectively. do it with

본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템은 태양광발전장치에서 생산된 전력을 저장하는 에너지저장시스템의 배터리 구성을 리튬이온전지와 레독스전지로 이원화하고, 평상시에는 리튬이온전지로 구성된 배터리에 발전 전력을 저장하고, 리튬이온전지로 구성된 배터리의 온도가 설정된 기준온도 이상일 때에는 레독스전지로 구성된 배터리에 발전 전력을 저장하도록 함으로써 화재 및 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있다.In the energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention, the battery configuration of the energy storage system for storing power produced by the photovoltaic device is dualized into a lithium ion battery and a redox battery, and a battery composed of a lithium ion battery in normal use A fire and explosion accident can be prevented in advance by storing the generated power in the battery and storing the generated power in the battery composed of a redox battery when the temperature of the battery composed of the lithium ion battery is higher than the set reference temperature.

도 1은 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템의 계통을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템의 제2배터리부를 나타낸 분리 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 제2배터리부의 분리판 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 제2배터리부의 분리판 구조를 나타낸 사시도.1 is a block diagram showing the system of an energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing a second battery unit of the energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention.
3 is a perspective view illustrating a structure of a separator plate of a second battery unit shown in FIG. 2 ;
4 is a perspective view illustrating a structure of a separator plate of the second battery unit shown in FIGS. 2 and 3;

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an energy storage system for a photovoltaic device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템은 배터리부와, 온도센서(310)와, 센싱모듈(320)과, 제1스위칭부(410)와, 제2스위칭부(420)와, 제3스위칭부(430)와, 배터리관리부(500)와, 시스템제어부(600)와, 통합관제서버(700)를 포함하여 구성된다.1 to 4 show an energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention. 1 to 4 , the energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention includes a battery unit, a temperature sensor 310 , a sensing module 320 , a first switching unit 410 , and a first It is configured to include a second switching unit 420 , a third switching unit 430 , a battery management unit 500 , a system control unit 600 , and an integrated control server 700 .

배터리부는 복수의 태양광발전모듈(10)이 접속된 접속반(20)의 출력단에 접속되어 태양전지모듈에서 생산된 전력을 충전 또는 방전하도록 리튬이온전지로 구성된 제1배터리부(100)와, 레독스흐름전지로 구성된 제2배터리부(200)를 포함하여 구성된다.The battery unit is connected to the output terminal of the connection panel 20 to which the plurality of photovoltaic modules 10 are connected, and a first battery unit 100 composed of a lithium ion battery to charge or discharge power produced by the solar cell module; It is configured to include a second battery unit 200 composed of a redox flow battery.

제1배터리부(100)는 리튬이온전지 또는 리튬폴리머전지를 적용할 수 있다.The first battery unit 100 may be a lithium ion battery or a lithium polymer battery.

제2배터리부(200)는 레독스흐름전지를 적용하였으며, 본 실시 예에서 레독스흐름전지는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 전해액의 이온교환을 위한 이온교환막(270)과, 이온교환막(270)의 서로 대향되는 양면에 각각 배치되는 제1전극판(210) 및 제2전극판(220)과, 제1전극판(210)과 제2전극판(220) 외측에 각각 배치되는 제1분리판(230) 및 제2분리판(240)과, 제1분리판(230)과 제2분리판(240) 외측에 각각 배치되며 전해액이 흐를 수 있는 유로가 각각 형성된 제1유로프레임(250) 및 제2유로프레임(260)을 구비한다.The second battery unit 200 applies a redox flow battery, and in this embodiment, the redox flow battery includes an ion exchange membrane 270 for ion exchange of the electrolyte, as shown in FIGS. 2 to 4, and an ion exchange membrane ( The first electrode plate 210 and the second electrode plate 220 are respectively disposed on opposite surfaces of the 270 , and the first electrode plate 210 and the first electrode plate 220 are respectively disposed outside the first electrode plate 210 and the second electrode plate 220 . The separator plate 230 and the second separator plate 240, and the first separator plate 230 and the second separator plate 240 are respectively disposed outside the first flow path frame 250 in which a flow path through which the electrolyte can flow is formed, respectively. ) and a second flow path frame 260 .

제1분리판(230) 및 제2분리판(240)은 기존의 레독스 흐름 전지의 스택 구조체에서 집전을 위한 집전체를 생략하고, 집전체의 기능을 분리판에 부여한 것으로서, 도시된 바와 같이 제1분리판(230) 및 제2분리판(240) 각각은 본체(2A)와, 보호레이어(2C)를 구비한다.The first separator 230 and the second separator 240 omit the current collector for current collection in the stack structure of the existing redox flow battery and impart the function of the current collector to the separator, as shown. Each of the first separator 230 and the second separator 240 includes a body 2A and a protective layer 2C.

본체(2A)는 카본 펠트를 포함하여 형성되고, 일 측에 유로프레임의 외측으로 노출되게 연장된 접속부(2B)가 형성된다.The main body 2A is formed to include carbon felt, and a connecting portion 2B extending to be exposed to the outside of the flow path frame is formed on one side.

보호레이어(2C)는 유로프레임의 외측으로 노출될 수 있도록 본체(2A)로부터 유로프레임의 길이방향 일 측으로 더 연장된 접속부(2B)의 표면을 감싸도록 형성된다. 보호레이어(2C)는 다이아몬드 라이크 카본(DLC; Diamond like carbon)으로 코팅된다.The protective layer 2C is formed to surround the surface of the connecting portion 2B further extended from the main body 2A to one side in the longitudinal direction of the flow path frame so as to be exposed to the outside of the flow path frame. The protective layer 2C is coated with diamond like carbon (DLC).

그리고, 접속부(2B) 및 보호레이어(2C)에는 전력 인출을 위한 케이블을 체결볼트를 통해 체결할 수 있도록 접속부(2B) 및 보호레이어(2C)를 두께 방향으로 관통하는 체결홀(2D)이 형성된다. 체결홀(2D)의 내주면에도 접속부(2B)에 형성된 보호레이어(2C)와 같은 코팅층이 형성될 수 있다.In addition, the connection part 2B and the protection layer 2C have a fastening hole 2D penetrating through the connection part 2B and the protection layer 2C in the thickness direction so that the cable for power extraction can be fastened through the fastening bolt. do. The same coating layer as the protective layer 2C formed on the connection part 2B may be formed on the inner circumferential surface of the fastening hole 2D.

한편, 제1분리판(230) 및 제2분리판(240) 각각의 본체(2A)는 메인레이어(20A)와, 제1커버레이어(21)와, 제2커버레이어(22)와, 지지체(23)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the main body 2A of each of the first separating plate 230 and the second separating plate 240 includes a main layer 20A, a first cover layer 21 , a second cover layer 22 and a support body. (23) is included.

메인레이어(20A)는 기존 그라파이트 벌크(bulk) 형태의 전극판을 대체하는 것으로서, 내부 공극이 형성된 카본 펠트로 형성되며, 일정 두께를 가지며 사각형으로 형성된다.The main layer 20A replaces the existing graphite bulk electrode plate, is formed of carbon felt with internal voids, and has a predetermined thickness and is formed in a rectangular shape.

제1커버레이어(21)는 메인레이어(20A)의 서로 대향되는 양면 중에서 일 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되는 것으로, 전도성 수지로 형성된다. 제1커버레이어(21)는 전도성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The first cover layer 21 is bonded by compression or heat to one surface of the opposite surfaces of the main layer 20A, and is formed of a conductive resin. The first cover layer 21 may be formed of conductive polyethylene (PE).

제2커버레이어(22)는 메인레이어(20A)의 서로 대향되는 양면 중에서 제1커버레이어(21)가 압착 또는 압착된 메인레이어(20A)의 타 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되고, 열가소성 수지로 형성된다. 제2커버레이어(22)는 열가소성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The second cover layer 22 is thermally compressed or bonded by heat to the other surface of the main layer 20A on which the first cover layer 21 is compressed or compressed among opposite surfaces of the main layer 20A, and is a thermoplastic material. formed of resin. The second cover layer 22 may be formed of thermoplastic polyethylene (PE).

지지체(23)는 제1커버레이어(21)와 제2커버레이어(22) 사이의 메인레이어(20A) 내부에 매설되며, 복수가 일정 간격 이격된 위치에 각각 매설된다. 지지체(23)는 메인레이어(20A) 내부에 N×M 행렬 패턴 또는 지그재그 패턴으로 배열 및 매설된다.The support 23 is embedded in the main layer 20A between the first cover layer 21 and the second cover layer 22, and a plurality of them are embedded in positions spaced apart from each other by a predetermined interval. The support 23 is arranged and embedded in an N×M matrix pattern or a zigzag pattern in the main layer 20A.

지지체(23)는 폴리에틸렌(PE)으로 형성되고, 다각기둥 또는 원기둥 형태로 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 원기둥 형태로 형성된 것을 적용하였다.The support 23 is made of polyethylene (PE) and may be formed in a polygonal or cylindrical shape, but in this embodiment, a cylindrical shape is applied.

그리고, 지지체(23)는 표면에는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)으로 코팅된 코팅층(24)이 더 구비된다.In addition, the support 23 is further provided with a coating layer 24 coated with polyether ether ketone (PEEK) on the surface.

지지체(23)의 표면에 형성된 코팅층(24)을 이루는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)은 고온에서 전기절연성 유전율 및 체적고유저항 등 전기적 특성이 우수하고, 고온 및 고압 조건에서 물성 변화없이 사용 가능하며, 일반적 열가소성 수지 가공 장비를 사용하여 쉽게 가공 가능하고, 준결정성 수지로 매우 광범위한 무기 및 유기 화학물질에서 탁월한 안정성을 보장한다. 또한, 광범위한 조건 아래서 윤활성이 매우 뛰어나며 오일 및 그리스의 공급이 없는 상태에서도 자기윤활성이 우수하고, 내마모성 탁월한 장점이 있다. 또한, 사출성형, 압출성형 및 파우터 코팅이 가능하며 대량제품은 물론 다품종 소량 제품생산에도 매우 유리하다.Polyether ether ketone (PEEK) constituting the coating layer 24 formed on the surface of the support 23 has excellent electrical properties such as electrical insulation dielectric constant and volume resistivity at high temperatures, and can be used without changing physical properties at high temperature and high pressure conditions, It is easily processable using common thermoplastic processing equipment and is a semi-crystalline resin that guarantees excellent stability in a very wide range of inorganic and organic chemicals. In addition, it has excellent lubricity under a wide range of conditions, excellent self-lubrication even in the absence of oil and grease, and excellent wear resistance. In addition, injection molding, extrusion molding and powder coating are possible, and it is very advantageous not only for mass products but also for the production of small quantity products of various types.

지지체(23)는 메인레이어(20A)의 두께방향 양측을 향하는 길이방향 양측 단부 및 양측 단부의 코팅층(24)이 각각 제1커버레이어(21)와 제2커버레이어(22) 내측으로 일정 깊이 인입되어 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정된다. 이와 다르게 지지체(23)의 길이방향 양측 단부가 각각 제1커버레이어(21)와 제2커버레이어(22)의 표면에 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정될 수도 있다.The support 23 is a coating layer 24 of both ends and both ends in the longitudinal direction toward both sides in the thickness direction of the main layer 20A, the first cover layer 21 and the second cover layer 22, respectively, a predetermined depth inside It is fixed by thermal fusion, thermal compression, or thermal bonding. Alternatively, both ends of the longitudinal direction of the support 23 may be fixed by thermal fusion, thermal compression, or thermal bonding to the surfaces of the first cover layer 21 and the second cover layer 22 , respectively.

한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 지지체의 내부에는 길이방향을 따라 중공부가 형성될 수 있고, 이 중공부 내부에는 앞서 설명한 코팅층을 이루는 PEEK로 이루어진 충전재를 충전하여 코어부를 형성할 수 있으며, 이 경우, 지지체는 중공부에 충전되는 코어부에 의해 내구성 및 강도가 한층 더 향상될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, a hollow portion may be formed in the longitudinal direction inside the support, and the core portion may be formed by filling the hollow portion with a filler made of PEEK constituting the coating layer described above, in this case , the support can be further improved in durability and strength by the core part filled in the hollow part.

본 실시 예에 따른 레독스흐름전지는 제1분리판(230) 및 제2분리판(240) 각각의 본체(2A)에 전력 인출을 위한 케이블의 연결이 가능한 접속부(2B)를 형성함으로써 기존 레독스흐름전지 구조에 있어서 집전체의 기능인 전력 인출 기능을 제1분리판(230) 및 제2분리판(240)에 부여할 수 있으며, 기존의 레독스흐름전지의 스택 구조에서 집전체를 생략할 수 있고, 전력 인출용 케이블이 연결되는 접속부(2B) 표면에 DLC 코팅된 보호레이어(2C)를 형성하여 접속부의 내마모성 및 마찰 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The redox flow battery according to this embodiment forms a connection part (2B) capable of connecting a cable for power extraction to the main body (2A) of each of the first separator plate 230 and the second separator plate 240, thereby forming the existing redox flow battery. In the structure of the poison flow battery, the power withdrawal function, which is a function of the current collector, can be given to the first separator 230 and the second separator 240, and the current collector can be omitted from the stack structure of the existing redox flow battery. There is an advantage in that the abrasion resistance and friction characteristics of the connection part can be improved by forming a DLC-coated protective layer (2C) on the surface of the connection part (2B) to which the cable for power extraction is connected.

온도센서(310)는 제1배터리부(100)에 설치되어 제1배터리부(100)의 온도를 실시간 측정하고, 측정된 온도정보를 시스템제어부(600)에 송출한다.The temperature sensor 310 is installed in the first battery unit 100 to measure the temperature of the first battery unit 100 in real time, and transmits the measured temperature information to the system control unit 600 .

센싱모듈(320)은 제2배터리부(200)에 설치되어 제2배터리부(200)의 전해액의 유량정보, 온도정보, 레벨정보를 실시간 수집하고, 수집된 데이터를 시스템제어부(600)에 송출한다. 센싱모듈(320)은 제1전해액이 저장되는 제1전해액탱크, 제2전해액이 저장되는 제2전해액탱크, 제1전해액을 공급하는 제1전해액공급관, 제2전해액을 공급하는 제2전해액공급관에 각각 설치되는 온도센서(310)와, 제1전해액탱크 및 제2전해액탱크에 각각 설치되는 수위센서와, 제1전해액공급관과 제2전해액공급관에 각각 설치되는 유량센서를 포함하여 구성된다.The sensing module 320 is installed in the second battery unit 200 to collect flow rate information, temperature information, and level information of the electrolyte of the second battery unit 200 in real time, and transmit the collected data to the system control unit 600 . do. The sensing module 320 includes a first electrolyte tank for storing the first electrolyte, a second electrolyte tank for storing the second electrolyte, a first electrolyte supply pipe for supplying the first electrolyte, and a second electrolyte supply pipe for supplying the second electrolyte. It is configured to include a temperature sensor 310 respectively installed, a water level sensor installed in the first electrolyte tank and the second electrolyte tank, respectively, and a flow sensor installed in the first electrolyte supply pipe and the second electrolyte supply pipe, respectively.

제1스위칭부(410)는 태양전지모듈에서 생산된 전력을 전력계통이 접속된 분전반(40) 또는 배터리부에 선택적으로 공급할 수 있도록 시스템제어부(600)에 의해 제어되는 것으로서, 접속반(20)의 출력단에 일 측이 접속되고 타 측은 인버터(30)의 입력단 측과 배터리부가 연결된 제2스위칭부(420)의 입력단 측에 각각 접속된다. 제1스위칭부(410)는 시스템제어부(600)에 의해 접속반(20)에서 출력되는 전력을 인버터(30)에 공급하거나 배터리부에 공급한다.The first switching unit 410 is controlled by the system control unit 600 so as to selectively supply the power produced by the solar cell module to the distribution panel 40 or the battery unit connected to the power system, the connection panel 20 One side is connected to the output terminal of the , and the other side is connected to the input terminal side of the inverter 30 and the input terminal side of the second switching unit 420 to which the battery unit is connected. The first switching unit 410 supplies the power output from the connection panel 20 by the system control unit 600 to the inverter 30 or to the battery unit.

제1스위칭부(410)는 2개의 스위치모듈로 구성될 수도 있고, 이와 다르게 릴레이스위치를 적용할 수도 있다.The first switching unit 410 may be composed of two switch modules, or a relay switch may be applied differently.

제2스위칭부(420)는 제1스위칭부(410)에 의해 배터리부로 공급되는 전력을 제1배터리부(100) 또는 제2배터리부(200)에 선택적으로 충전시킬 수 있도록 시스템제어부(600)에 의해 제어되는 것으로서, 제1스위칭부(410)에 일 측이 접속되고 타 측은 제1배터리부(100)와 제2배터리부(200)에 각각 접속된다. 제2스위칭부(420)는 시스템제어부(600)에 의해 접속반(20)에서 출력되는 전력을 제1배터리부(100)와 제2배터리중 어느 하나에 공급한다.The second switching unit 420 is a system control unit 600 to selectively charge the first battery unit 100 or the second battery unit 200 with the power supplied to the battery unit by the first switching unit 410 . As controlled by , one side is connected to the first switching unit 410 and the other side is connected to the first battery unit 100 and the second battery unit 200 , respectively. The second switching unit 420 supplies the power output from the connection panel 20 by the system control unit 600 to any one of the first battery unit 100 and the second battery.

제3스위칭부(430)는 제1배터리부(100) 또는 제2배터리부(200) 중 어느 하나에 저장된 전력을 전력계통, 수용가, 부하장치 등으로 선택적으로 공급할 수 있도록 시스템제어부(600)에 의해 제어되는 것으로서, 일 측이 제1배터리부(100)와 제2배터리부(200)에 각각 접속되고, 타 측은 인터버에 접속된다. 제3스위칭부(430)는 시스템제어부(600)에 의해 제1배터리부(100)를 인버터(30)에 연결하거나, 제2배터리부(200)를 인버터(30)에 연결하거나, 제1배터리부(100)와 제2배터리부(200)를 모두 인버터(30)에 연결 해제시킬 수 있다.The third switching unit 430 is provided to the system control unit 600 to selectively supply the power stored in any one of the first battery unit 100 or the second battery unit 200 to the power system, consumers, and load devices. As controlled by the , one side is connected to the first battery unit 100 and the second battery unit 200, respectively, and the other side is connected to the inverter. The third switching unit 430 connects the first battery unit 100 to the inverter 30 by the system control unit 600 , or connects the second battery unit 200 to the inverter 30 , or the first battery Both the unit 100 and the second battery unit 200 may be disconnected from the inverter 30 .

배터리관리부(500)는 제1배터리부(100) 및 제2배터리부(200) 각각의 충전 상태를 실시간 모니터링하고, 충전 상태 정보를 시스템제어부(600)에 송출한다.The battery management unit 500 monitors the charging state of each of the first battery unit 100 and the second battery unit 200 in real time, and transmits the charging state information to the system controller 600 .

시스템제어부(600)는 온도센서(310), 센싱모듈(320), 배터리관리부(500)에서 송출되는 신호를 수신하고, 수신된 정보를 기초로 제1스위칭부(410), 제2스위칭부(420), 제3스위칭부(430)의 동작을 각각 제어하여 배터리부의 충전 및 방전, 분전반(40)으로의 전력 공급을 제어한다.The system control unit 600 receives the signal transmitted from the temperature sensor 310, the sensing module 320, and the battery management unit 500, and based on the received information, the first switching unit 410, the second switching unit ( 420) and the operation of the third switching unit 430 are respectively controlled to control charging and discharging of the battery unit, and power supply to the distribution panel 40 .

시스템제어부(600)는 배터리관리부(500)를 통해 배터리부의 충전상태를 확인하고, 배터리부에 저장된 전력이 기준치 이상이면, 제1스위칭모듈의 상태를 제어하여 분전반(40)에서 출력되는 전력이 분전반(40)에 접속된 전력계통이나 수용가 또는 부하장치 등으로 공급될 수 있도록 한다.The system control unit 600 checks the state of charge of the battery unit through the battery management unit 500, and when the power stored in the battery unit is greater than or equal to the reference value, the system control unit 600 controls the state of the first switching module so that the power output from the distribution panel 40 is It should be supplied to the power system connected to (40), customers, or load devices.

그리고, 시스템제어부(600)는 배터리부에 저장된 전력이 기준치 미만이며, 제2스위칭모듈의 상태를 제어하여 분전반(40)에서 출력되는 전력이 배터리부에 공급될 수 있도록 하는데, 이때, 온도센서(310)에서 측정된 제1배터리부(100)의 온도가 설정된 기준온도 미만일 때에는 제2스위칭부(420)의 상태를 제어하여 제2배터리부(200)를 제외한 제1배터리부(100)만 충전 및 방전시키도록 한다.In addition, the system controller 600 controls the state of the second switching module when the power stored in the battery unit is less than the reference value, so that the power output from the distribution panel 40 can be supplied to the battery unit, at this time, the temperature sensor ( When the temperature of the first battery unit 100 measured in 310) is less than the set reference temperature, only the first battery unit 100 except for the second battery unit 200 is charged by controlling the state of the second switching unit 420 . and to discharge.

그리고, 시스템제어부(600)는 온도센서(310)에서 측정된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는 경우에는 센싱모듈(320)을 통해 제2배터리부(200)의 유량정보, 온도정보, 레벨정보를 확인 후, 제1배터리부(100)의 유량, 온도, 레벨이 설정된 기준치에 해당하는 정상 상태일 경우 제2스위칭모듈의 상태를 제어하여 제1배터리부(100)의 충전 및 방전은 중지시키고, 제2배터리부(200)만 충전 및 방전시키도록 한다. 한편, 시스템제어부(600)는 센싱모듈(320)을 통해 수신한 제2배터리부(200)의 유량, 온도, 레벨이 설정된 기준치를 벗어난 이상 상태일 경우에는 제1스위칭모듈의 상태를 제어하여 배터리부로의 전력공급을 중단 즉, 제1배터리부(100)뿐만 아니라 제2배터리부(200)의 충전 및 방전을 중지시킨다.And, when the temperature measured by the temperature sensor 310 exceeds the set reference temperature, the system control unit 600 transmits flow rate information, temperature information, and level information of the second battery unit 200 through the sensing module 320 . After confirmation, when the flow rate, temperature, and level of the first battery unit 100 are in a normal state corresponding to the set reference value, the charging and discharging of the first battery unit 100 is stopped by controlling the state of the second switching module, Only the second battery unit 200 is charged and discharged. On the other hand, the system controller 600 controls the state of the first switching module when the flow rate, temperature, and level of the second battery unit 200 received through the sensing module 320 are out of the set reference value, and controls the state of the battery. The power supply to the unit is stopped, that is, charging and discharging of the second battery unit 200 as well as the first battery unit 100 are stopped.

그리고, 시스템제어부(600)는 배터리부에 저장된 전력을 분전반(40)을 통해 전력계통이나 수용가나 부하장치 등으로 공급할 때에는 제1배터리부(100)와 제2배터리부(200) 각각의 충전 상태, 제1배터리부(100)의 온도, 제2배터리부(200)의 유량, 온도, 레벨을 각각 확인하고, 제3스위칭부(430)의 상태를 제어하여 제1배터리부(100) 또는 제2배터리부(200)로부터 분전반(40) 측으로 전력을 공급할 수 있도록 한다.In addition, when the system controller 600 supplies the power stored in the battery unit to the power system, consumers, or load devices through the distribution board 40 , the first battery unit 100 and the second battery unit 200 each have a charging state. , check the temperature of the first battery unit 100, the flow rate, temperature, and level of the second battery unit 200, respectively, and control the state of the third switching unit 430 to control the first battery unit 100 or the second battery unit 100 2 So that power can be supplied from the battery unit 200 to the distribution board 40 side.

통합관제서버(700)는 서로 다른 여러 사이트에 각각 설치된 복수의 시스템제어부(600)로부터 송출되는 정보를 각각 수신하고, 각 사이트별로 태양광발전모듈(10)의 발전전력량과 배터리부의 사용전력량 정보 즉, 충전 및 방전 전력량 정보를 각각 시간별 및 기간별로 수집 및 분석한다.The integrated control server 700 receives information transmitted from a plurality of system control units 600 installed at different sites, respectively, and information about the amount of power generated by the photovoltaic module 10 and the amount of power used by the battery for each site, that is, , collects and analyzes charging and discharging wattage information by time and period, respectively.

통합관제서버(700)는 각 로컬 사이트별로 태양광발전장치 및 태양광발전설비의 통합적인 모니터링이 가능하고, 원격지에서도 접근의 용이성을 고려한 에너지 통합관제환경을 제공한다. 그리고, 로컬 사이트별로 태양광발전장치의 전력발전량을 시간대별, 기간별 데이터 수집 및 배터리부의 에너지 사용량 데이터를 시간대별, 월별, 연별 단위로 분석할 수 있다. The integrated control server 700 enables integrated monitoring of photovoltaic devices and photovoltaic facilities for each local site, and provides an integrated energy control environment in consideration of ease of access even from remote locations. In addition, it is possible to analyze the amount of power generation of the photovoltaic device for each local site by time, by period, by collecting data, and by analyzing the energy usage data of the battery unit by time, by month, and by year.

통합관제서버(700)는 로컬 사이트별로 소비전력을 분석하여 기존 운영 방식과의 효율 분석 데이터를 제공한다. 로컬 사이트별로 실시간으로 충전 전력량 및 소비전력량을 파악할 수 있도록 모니터링 화면을 제공 전력 사용량 계량 데이터를 수집하여 처리한다. 또한, 모바일 앱과 연통하여 각종 정보를 조회 및 수정할 수 있고, 실시간 정보를 확인할 수 있다.The integrated control server 700 analyzes power consumption for each local site and provides efficiency analysis data with respect to the existing operation method. A monitoring screen is provided to determine the amount of charging power and power consumption in real time for each local site. Power usage metering data is collected and processed. In addition, by communicating with the mobile app, various information can be viewed and modified, and real-time information can be checked.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 태양광발전장치용 에너지저장시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the energy storage system for a photovoltaic device according to the present invention described above has been described with reference to the accompanying drawings, this is only an example, and those of ordinary skill in the art may make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that embodiments are possible.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the scope of true technical protection of the present invention should be defined only by the technical spirit of the appended claims.

10 : 태양광발전모듈
20 : 접속반
30 : 인버커
40 : 분전반
100 : 제1배터리부
200 : 제2배터리부
310 : 온도센서
320 : 센시모듈
410 : 제1스위칭부
420 : 제2스위칭부
430 : 제3스위칭부
500 : 배터리관리부
600 : 시스템제어부
700 : 통합관제서버10: solar power module
20: connection panel
30 : Inbucker
40: distribution board
100: first battery unit
200: second battery unit
310: temperature sensor
320: sensor module
410: first switching unit
420: second switching unit
430: third switching unit
500: battery management unit
600: system control unit
700: integrated control server

Claims (5)

복수의 태양광발전모듈이 접속된 접속반의 출력단에 접속되어 상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 충전 또는 방전하도록 리튬이온전지로 구성된 제1배터리부와, 레독스흐름전지로 구성된 제2배터리부를 포함하는 배터리부와;
상기 제1배터리부의 온도를 측정하는 온도센서와;
상기 배터리부의 충전 및 방전을 제어하는 시스템제어부;를 구비하고,
상기 시스템제어부는 평상시에는 상기 제1배터리부만 충전 및 방전시키도록 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는 경우에는 상기 제2배터리부만 충전 및 방전시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치용 에너지저장시스템.
A plurality of photovoltaic power generation modules are connected to the output terminal of the connected connection panel to charge or discharge the power produced by the solar cell module comprising a first battery unit composed of a lithium ion battery, and a second battery unit composed of a redox flow battery and a battery unit;
a temperature sensor for measuring the temperature of the first battery unit;
and a system control unit for controlling charging and discharging of the battery unit;
The system control unit normally controls to charge and discharge only the first battery unit, and control to charge and discharge only the second battery unit when the temperature measured by the temperature sensor exceeds a set reference temperature. An energy storage system for a solar power generation device.
 제1항에 있어서,
상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 전력계통 또는 상기 배터리부에 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제1스위칭부와;
상기 배터리부로 공급되는 전력을 상기 제1배터리부 또는 상기 제2배터리부에 선택적으로 충전시킬 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제2스위칭부와;
상기 제1배터리부 또는 상기 제2배터리부 중 어느 하나에 저장된 전력을 전력계통에 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 시스템제어부에 의해 제어되는 제3스위칭부와;
상기 제1배터리부 및 상기 제2배터리부 각각의 충전 상태를 모니터링하는 배터리관리부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치용 에너지저장시스템.
According to claim 1,
a first switching unit controlled by the system control unit to selectively supply power generated by the solar cell module to a power system or the battery unit;
a second switching unit controlled by the system controller to selectively charge the power supplied to the battery unit to the first battery unit or the second battery unit;
a third switching unit controlled by the system control unit to selectively supply power stored in either the first battery unit or the second battery unit to the power system;
The energy storage system for a photovoltaic device further comprising a; a battery management unit for monitoring the charging state of each of the first battery unit and the second battery unit.
 제1항에 있어서,
상기 제2배터리부의 전해액의 유량정보, 온도정보, 레벨정보를 수집하여 상기 시스템제어부에 송출하는 센싱모듈;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치용 에너지저장시스템.
According to claim 1,
The energy storage system for a photovoltaic device further comprising; a sensing module for collecting flow rate information, temperature information, and level information of the electrolyte of the second battery unit and transmitting the information to the system control unit.
 제1항에 있어서,
서로 다른 여러 사이트에 각각 설치된 복수의 상기 시스템제어부로부터 송출되는 정보를 각각 수신하고, 각 사이트별로 상기 태양광발전모듈의 발전전력량과 상기 배터리부의 사용전력량 정보를 각각 시간별 및 기간별로 수집 및 분석하는 통합관제서버;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치용 에너지저장시스템.
According to claim 1,
Integration that receives information transmitted from a plurality of system controllers installed at different sites, respectively, and collects and analyzes information on the amount of power generated by the solar power module and the amount of power used by the battery unit for each site by time and period, respectively Energy storage system for solar power generation device, characterized in that it further comprises; control server.
 제1항에 있어서,
상기 제2배터리부는
전해액의 이온교환을 위한 이온교환막과,
상기 이온교환막의 서로 대향되는 양면에 각각 배치되는 제1전극판 및 제2전극판과,
상기 제1전극판과 상기 제2전극판 외측에 각각 배치되는 제1분리판 및 제2분리판과,
상기 제1분리판과 상기 제2분리판 외측에 각각 배치되며 전해액이 흐를 수 있는 유로가 각각 형성된 제1유로프레임 및 제2유로프레임을 구비하고,
상기 제1분리판 및 제2분리판 각각은 카본 펠트를 포함하여 형성되고 일 측에 유로프레임의 외측으로 노출되게 연장된 접속부가 형성된 본체와, 상기 접속부의 표면을 감싸도록 형성된 보호레이어를 구비하며,
상기 접속부 및 상기 보호레이어에는 전력 인출을 위한 케이블을 체결할 수 있도록 상기 접속부 및 상기 보호레이어를 두께 방향으로 관통하는 체결홀이 형성되고,
상기 본체는 상기 카본 펠트로 형성된 메인레이어와, 상기 메인레이어의 일 면에 열압착되고 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어와, 상기 메인레이어의 타 면에 열압착되고 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어와, 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어 사이의 상기 메인레이어 내부의 서로 이격된 위치에 각각 매설되고 상기 메인레이어의 두께방향 양측을 향하는 양단이 각각 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어에 고정되는 복수의 지지체를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광발전장치용 에너지저장시스템.
According to claim 1,
The second battery unit
An ion exchange membrane for ion exchange of the electrolyte;
a first electrode plate and a second electrode plate respectively disposed on opposite surfaces of the ion exchange membrane;
a first separator plate and a second separator plate respectively disposed outside the first electrode plate and the second electrode plate;
and a first flow path frame and a second flow path frame respectively disposed on the outside of the first dividing plate and the second dividing plate and having flow paths through which an electrolyte can flow, respectively;
Each of the first and second separators includes a body formed of carbon felt and formed with a connection part extending to be exposed to the outside of the flow path frame on one side, and a protective layer formed to surround the surface of the connection part, ,
A fastening hole penetrating through the connection part and the protective layer in a thickness direction is formed in the connection part and the protection layer so as to fasten a cable for power extraction,
The main body includes a main layer formed of the carbon felt, a first cover layer thermocompression bonded to one side of the main layer and formed of a conductive resin, and a second cover layer thermocompression bonded to the other side of the main layer and formed of a thermoplastic resin; , The first cover layer and the second cover layer are respectively buried at positions spaced apart from each other inside the main layer between the first cover layer and the second cover layer, and both ends facing both sides in the thickness direction of the main layer are respectively the first cover layer and the second cover layer An energy storage system for a photovoltaic device, characterized in that it comprises a plurality of supports fixed to the.
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