KR20220085463A - 신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 장치 - Google Patents

신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예는, 신재생발전원 및 에너지저장장치를 포함하고 계통과 연계되어 있는 전력시스템에서, 상기 계통과의 연결점으로 흐르는 계통전력을 상기 에너지저장장치를 이용하여 제어하는 장치에 있어서, 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통전력을 평활(smoothing)제어하기 위한 제1제어값을 생성하는 평활제어부; 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통의 주파수제어를 지원하기 위한 제2제어값을 생성하는 주파수제어부; 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값을 전달받고 상기 계통전력의 상한 혹은 하한을 제어하기 위한 보상값을 생성하며 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값에 상기 보상값을 추가하여 제3제어값을 생성하는 리미트제어부; 및 상기 제1제어값, 상기 제2제어값 및 상기 제3제어값 중 하나의 제어값을 선택하여 상기 에너지저장장치를 제어하는 제어부를 포함하는 제어장치를 제공한다.

Description

신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING ENERGY STORAGE DEVICE LINKED TO RENEWABLE POWER SOURCE AND POWER GRID}
본 실시예는 신재생발전원 및 계통과 연계된 에너지저장장치를 제어하는 기술에 관한 것이다.
신재생발전원은 출력이 불규칙하기 때문에 그 출력이 그대로 계통으로 전달되는 경우, 계통의 전력품질을 저하시킬 수 있다. 신재생발전원의 발전량이 작은 경우, 계통에 미치는 영향도 작아서 큰 문제가 되지 않을 수 있으나, 최근 증가하고 있는 신재생발전원의 발전량은 계통의 전력품질 저하 문제를 고려할만한 충분한 요인이 되고 있다.
신재생발전원에 의한 계통의 전력품질 저하를 방지하기 위해 신재생발전원을 에너지저장장치와 연계시키는 기술이 개발되고 있다. 이러한 기술은 주로 신재생발전원의 불규칙한 발전전력을 1차적으로 에너지저장장치로 충전시키고, 2차적으로 에너지저장장치로부터 안정적인 전력을 생산하여 계통으로 송전하는 방식을 채택하고 있다.
이러한 방식은 계통의 전력품질을 안정적으로 관리할 수 있다는 장점이 있지만, 에너지저장장치의 설치단가가 높기 때문에 전력생산단가가 높아진다는 단점을 가지고 있다.
한편, 에너지저장장치는 전술한 신재생발전원에 의한 계통의 교란 방지 기능 이외에도 계통의 주파수제어를 지원하는 기능으로 동작하거나 계통으로 과도한 전력이 송출되지 못하게 하는 리미트제한 기능으로 동작하기도 한다.
현재 이러한 서로 다른 기능의 에너지저장장치들이 서로 다른 장소에서 계통과 연계되고 있으나, 이용률이 낮고 설치단가가 높다는 문제를 가지고 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 에너지저장장치가 복합적인 기능을 수행함으로써 에너지저장장치의 이용률을 높일 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 신재생발전원 및 에너지저장장치를 포함하고 계통과 연계되어 있는 전력시스템에서, 상기 계통과의 연결점으로 흐르는 계통전력을 상기 에너지저장장치를 이용하여 제어하는 장치에 있어서, 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통전력을 평활(smoothing)제어하기 위한 제1제어값을 생성하는 평활제어부; 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통의 주파수제어를 지원하기 위한 제2제어값을 생성하는 주파수제어부; 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값을 전달받고 상기 계통전력의 상한 혹은 하한을 제어하기 위한 보상값을 생성하며 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값에 상기 보상값을 추가하여 제3제어값을 생성하는 리미트제어부; 및 상기 제1제어값, 상기 제2제어값 및 상기 제3제어값 중 하나의 제어값을 선택하여 상기 에너지저장장치를 제어하는 제어부를 포함하는 제어장치를 제공한다.
상기 평활제어부는, 상기 연결점에서의 상기 계통전력에 대한 측정값에 따라 상기 제1제어값을 생성할 수 있다.
상기 평활제어부 및 상기 주파수제어부는 서로 독립적으로 활성화될 수 있고, 상기 제어부는, 상기 평활제어부 및 상기 주파수제어부가 동시에 활성화된 경우, 미리 저장된 우선순위에 따라 둘 중 하나의 기능을 선택적으로 수행시킬 수 있다.
상기 주파수제어부가 상기 평활제어부보다 우선권을 가질 수 있다.
상기 리미트제어부는, 상기 연결점에서의 상기 계통전력에 대한 측정값을 획득하고, 상기 측정값과 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값의 차이에 따라 상기 전력시스템에서 상기 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치들의 전력량(기타전력량)을 계산하고, 상기 계통전력의 리미트값을 획득하고, 상기 리미트값과 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값의 차이에 따라 상기 에너지저장장치의 입출력이 상기 리미트값에 도달하는 잔여입출력량을 계산하고, 상기 기타전력량과 상기 잔여입출력량을 이용하여 상기 보상값을 계산할 수 있다.
다른 실시예는, 신재생발전원 및 에너지저장장치를 포함하고 계통과 연계되어 있는 전력시스템에서, 상기 계통과의 연결점으로 흐르는 계통전력을 상기 에너지저장장치를 이용하여 제어하는 장치에 있어서, 상기 에너지저장장치에 대한 제1제어값 및 상기 계통전력에 대한 측정값을 획득하고, 상기 측정값과 상기 제1제어값의 차이에 따라 상기 전력시스템에서 상기 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치들의 전력량(기타전력량)을 계산하는 기타전력량계산부; 상기 계통전력의 리미트값을 획득하고, 상기 리미트값과 상기 제1제어값의 차이에 따라 상기 에너지저장장치의 입출력이 상기 리미트값에 도달하는 잔여입출력량을 계산하는 잔여입출력량계산부; 상기 기타전력량과 상기 잔여입출력량을 이용하여 보상값을 계산하는 차감부; 및 상기 제1제어값과 상기 보상값의 합산값에 따라 상기 에너지저장장치에 대한 제어값을 결정하는 합산부를 포함하는 제어장치를 제공한다.
상기 제어장치는 상기 보상값이 보상상한값 혹은 보상하한값을 벗어나는 경우, 상기 보상값을 상기 보상상한값 혹은 상기 보상하한값으로 수정하는 상한하한제한부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 보상값의 변화율이 일정범위를 벗어나는 경우, 상기 보상값의 변화율이 상기 일정범위 이내가 되도록 상기 보상값을 수정하는 레이트제한부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1제어값은, 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통전력을 평활(smoothing)제어하는 평활제어부에 의해 생성될 수 있다.
상기 리미트값은 상기 연결점의 전력용량보다 작은 값으로 미리 설정되는 계약규정에 의해 결정될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 에너지저장장치가 복합적인 기능을 수행함으로써 에너지저장장치의 이용률을 높일 수 있게 된다. 그리고, 본 실시예에 의하면 에너지저장장치의 복합적인 기능에 의해 각 기능별로 산출되는 에너지저장장치의 설치단가가 낮아지게 되고, 이에 따라, 에너지저장장치를 활용한 전력시스템의 전력생산단가도 낮아지게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 구성도이다.
도 3은 평활제어부에 의해 제어되는 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 리미트제어부에 의해 제어되는 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 평활제어부와 리미트제어부가 동시에 활성화될 때의 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 6은 평활제어부, 주파수제어부 및 리미트제어부가 동시에 활성화될 때의 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 리미트제어부의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력시스템(100)은 에너지저장장치(120), 제어장치(110), 연결점계측장치(130), 신재생발전원(150) 및 부하(160) 등을 포함할 수 있다.
에너지저장장치(120)는 전기에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하여 저장하다가 필요에 따라 다른 형태의 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 장치이다.
에너지저장장치(120)는 대표적으로, 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장하다가 필요에 따라 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 배터리셀들을 포함할 수 있다.
에너지저장장치(120)는 배터리셀들 및 배터리셀들을 패키징하고 상태를 관리하는 배터리팩을 포함할 수 있다. 배터리팩에는 배터리셀들의 단자전압을 측정하고, 배터리셀들의 온도를 측정하는 센서들이 내장될 수 있다.
에너지저장장치(120)는 이러한 센서들로부터 측정한 센서값들을 이용하여 배터리셀들의 SOC(state-of-charge)를 측정하고, 배터리셀들의 상태를 관리하는 배터리관리시스템(BMS: Battery Management System)이 포함될 수 있다.
그리고, 에너지저장장치(120)에는 충방전장치가 포함될 수 있는데, 충방전장치는 제어값(Pcmd)에 따라 에너지저장장치(120)에 저장된 전력을 방전하거나 외부의 전력을 이용하여 에너지저장장치(120)를 충전할 수 있다.
충방전장치는 DC/DC전력변환기로 구성될 수 있고, DC/DC전력변환기는 양방향의 벅/부스트컨버터의 형태를 가질 수도 있고, 다른 형태의 컨버터구조를 가질 수도 있다.
충방전장치는 전압제어 및 전류제어를 수행할 수 있는데, 제어값(Pcmd)은 주로 전류제어값이고 충방전장치는 이러한 제어값(Pcmd)에 따라 전류제어를 수행할 수 있다.
에너지저장장치(120)는 제어장치(110)와 통신선을 통해 연결되어 있을 수도 있고, 제어신호선을 통해 연결되어 있을 수도 있다. 통신선으로 연결되어 있는 경우, 에너지저장장치(120)는 통신선을 통해 수신되는 제어데이터에서 제어값(Pcmd)을 확인하고 제어값(Pcmd)에 따라 충방전을 수행할 수 있다.
제어신호선을 통해 연결되어 있는 경우, 에너지저장장치(120)는 제어신호선을 통해 수신되는 아날로그 전류 혹은 아날로그 전압의 레벨에 따라 충방전제어를 수행할 수 있다.
에너지저장장치(120)는 제어장치(110)와 하나의 패널 내에 설치되면서 일체의 시스템을 구성할 수 있다. 이러한 시스템을 에너지저장시스템이라고 호칭할 수도 있다.
에너지저장시스템에서 제어장치(110)는 에너지저장장치(120)의 내부에 배치되는 배터리셀들 및 충방전장치를 모두 직접 제어할 수 있다.
제어장치(110)는 연결점계측장치(130)로부터 연결점으로 흐르는 계통전력(Ptot)의 측정값을 획득할 수 있다.
전력시스템(100)과 계통(140)의 연결점은 둘 이상일 수 있으나, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 연결점이 하나인 것으로 설명한다. 본 명세서에서 전력시스템(100)과 계통(140)은 하나의 연결점으로만 연결되어 있고, 전력시스템(100)에서 계통(140)으로 출력되는 전력은 모두 이러한 하나의 연결점을 거쳐 송출되고 계통(140)으로부터 전력시스템(100)으로 입력되는 전력은 모두 이러한 하나의 연결점을 거쳐 인입될 수 있다.
연결점계측장치(130)는 계량기라고 불리우는 전력량미터기일 수도 있고, 별도의 계측장치일 수도 있다.
연결점계측장치(130)는 제어장치(110)와 통신선 혹은 신호선을 통해 연결될 수 있고, 제어장치(110)로 계통전력(Ptot)에 대한 측정값을 전달할 수 있다.
계통(140)은 상용전력망을 의미할 수 있고, 전력시스템(100)보다 큰 매크로전력망을 의미할 수도 있다.
계통(140)에는 다수의 전력시스템이 연결될 수 있는데, 계통(140)의 관리자는 다수의 전력시스템에 의한 계통(140)의 교란을 방지하기 위해 연결되는 전력시스템에 일정한 제한을 가할 수 있다.
일정한 제한은 하드웨어적인 제한일 수 있고, 계약규정에 의한 제한일 수 있다. 예를 들어, 연결점에는 차단기 등이 설치되고 일정한 크기 이상의 전력이 연결점으로 흐르는 경우, 차단기가 작동하여 전력시스템(100)과 계통(140)의 연결이 끊길 수 있다.
일정한 제한은 계약규정에 의한 제한일 수 있는데, 이때의 제한값(이하 '리미트값'이라 함)은 연결점의 전력용량-예를 들어, 차단기 용량-보다 작은 값일 수 있다.
계통(140)의 관리자는 계약에 따라 전력시스템(100)의 송출용량을 제한할 수 있다. 이러한 제한은 장기적인 계약에 의해 결정될 수도 있고, 시단단위 혹은 일단위 계약에 의해 결정될 수도 있다. 또한, 수요반응과 같이 특별한 계약에 의해 리미트값이 결정될 수도 있다.
리미트값을 초과하여 계통전력이 흐르는 경우, 전력시스템(100)의 관리자는 계통(140)의 관리자에게 패널티 금액을 지불할 수 있다. 이러한 패널티 금액의 지불을 방지하기 위해 제어장치(110)는 리미트제어부를 포함하고 있으면서, 계통전력(Ptot)가 일정한 리미트값을 넘어가지 않도록 에너지저장장치(120)를 제어할 수 있다.
제어장치(110)는 전력시스템(100)에서 계통(140)으로 입출력되는 계통전력(Ptot)을 제어할 수 있는데, 본 명세서에서는 제어장치(110)가 에너지저장장치(120)를 제어하여 전력시스템(100)에서 계통(140)으로 입출력되는 계통전력(Ptot)을 제어하는 실시예를 설명한다.
전력시스템(100)에 포함되어 있는 신재생발전원(150)은 통제하기 어려운 불규칙 발전전력(Pren)을 생산할 수 있다. 그리고, 부하(160) 또한 불규칙 부하전력(Pld)을 소비할 수 있다.
제어장치(110)는 전력시스템(100)에서 에너지저장장치(120) 이외의 다른 장치들을 제어할 수 없기 때문에 에너지저장장치(120)만으로 계통전력(Ptot)한다.
다른 장치들, 예를 들어, 신재생발전원(150)은 불규칙적이고 비예측적인 발전전력(Pren)을 생산할 수 있다. 그리고, 부하(160)도 마찬가지로 불규칙적이고 비예측적인 부하전력(Pld)을 소비할 수 있다.
신재생발전원(150)은 예를 들어, 태양광발전장치일 수 있고, 부하(160)는 TV와 같은 가전기기일 수 있다.
계통전력(Ptot)은 발전전력(Pren), 부하전력(Pld) 및 에너지저장장치(120)의 충방전전력(Pess)의 합으로 결정될 수 있다.
제어장치(110)는 연결점계측장치(130)로부터 수신되는 계통전력의 측정값 이외에 다른 전력값은 모를 수 있다. 예를 들어, 제어장치(110)는 발전전력(Pren) 및 부하전력(Pld)을 알지 못할 수 있다. 경우에 따라서는 제어장치(110)는 충방전전력(Pess)도 모를 수 있다.
이러한 조건에서 제어장치(110)는 연결점계측장치(130)로부터 수신되는 계통전력의 측정값을 이용하여 에너지저장장치(120)가 복합적인 기능으로 동작하도록 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제어장치(110)는 평활제어부(210), 주파수제어부(220), 리미트제어부(230) 및 제어부 등을 포함할 수 있다.
평활제어부(210)는 에너지저장장치에 대하여, 계통전력을 평활제어하기 위한 제1제어값(Pcmd1)을 생성할 수 있다.
도 3은 평활제어부에 의해 제어되는 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 2와 도 3을 함께 참조하면, 평활제어부(210)는 계통전력이 제어전 파형(310)과 같이 변화율이 큰 전력 파형을 제어후 파형(320, 스무딩제어파형)과 같이 변화율이 작은 전력 파형이 되도록 에너지저장장치를 제어할 수 있다.
에너지저장장치가 충방전을 하지 않는 상태에서, 제어전 파형(310)은 전력시스템에서 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치-예를 들어, 신재생발전원 및 부하-에 의해 형성되는 파형일 수 있다. 평활제어부(210)는 에너지저장장치의 충방전전류를 계통전력에 추가함으로써 계통전력의 파형을 스무딩시킬 수 있다.
평활제어부(210)는 이러한 파워스무딩을 위한 제1제어값(Pcmd1)을 생성하고 제1제어값(Pcmd1)을 제어부(240)로 전달할 수 있다. 그리고, 제어부(240)가 제1제어값(Pcmd1)을 이용하여 에너지저장장치를 제어할 수 있다.
평활제어부(210)는 연결점계측장치로부터 계통전력에 대한 측정값(Pmea)을 수신하고, 이러한 측정값(Pmea)을 이용하여 제1제어값(Pcmd1)을 생성할 수 있다.
리미트제어부(230)는 에너지저장장치에 대하여, 계통전력을 리미트값의 범위로 제어되기 위한 제3제어값(Pcmd3)을 생성할 수 있다.
도 4는 리미트제어부에 의해 제어되는 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 2와 도 4를 함께 참조하면, 리미트제어부(230)는 계통전력이 제어전 파형(310)과 같이 상한값(A)을 넘어가는 전력 파형을 제어후 파형(430, 리미트제어파형)과 같이 상한값(A)을 넘어가지 않는 전력 파형이 되도록 에너지저장장치를 제어할 수 있다.
에너지저장장치가 충방전을 하지 않는 상태에서, 제어전 파형(310)은 전력시스템에서 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치-예를 들어, 신재생발전원 및 부하-에 의해 형성되는 파형일 수 있다. 리미트제어부(230)는 에너지저장장치의 충방전전류를 계통전력에 추가함으로써 계통전력의 파형을 상한값(A)을 넘어가지 않은 파형으로 제어시킬 수 있다. 예를 들어, 리미트제어부(230)는 계통전력이 상한값(A)을 넘어가려고 하는 경우, 에너지저장장치의 충전전력을 증가시킬 수 있다. 반대로 계통전력이 하한값을 넘어가는 경우, 리미트제어부(230)는 에너지저장장치의 방전전력을 증가시킬 수 있다.
리미트제어부(230)는 연결점계측장치로부터 계통전력에 대한 측정값(Pmea)을 수신하고, 이러한 측정값(Pmea)을 이용하여 제3제어값(Pcmd3)을 생성할 수 있다.
평활제어부(210), 주파수제어부(220) 및 리미트제어부(230)는 독립적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, 평활제어부(210), 주파수제어부(220) 및 리미트제어부(230) 중 하나만 활성화될 수 있고, 모두 비활성화될 수도 있고, 두 개가 동시에 활성화될 수도 있다.
도 5는 평활제어부와 리미트제어부가 동시에 활성화될 때의 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 평활제어부(210)가 에너지저장장치에 대하여, 계통전력을 평활제어하기 위한 제1제어값(Pcmd1)을 생성할 수 있다. 이러한 제어에 따라 계통전력은 스무딩제어파형(320)과 같은 파형을 가지면서 제어될 수 있다.
그리고, 리미트제어부(230)는 에너지저장장치에 대하여, 계통전력을 리미트값의 범위로 제어되기 위한 제3제어값(Pcmd3)을 생성할 수 있다. 이러한 제어에 따라 계통전력은 리미트제어파형(530)과 같이 상한값(A)을 넘어가지 않는 파형을 가질 수 있다.
평활제어부(210)와 리미트제어부(230)는 우선순위를 가질 수 있다.
제어부(240)는 평활제어부(210), 주파수제어부(220) 및 리미트제어부(230) 중 둘 이상이 동시에 활성화되어 있는 경우, 미리 저장된 우선순위에 따라 둘 중 하나의 기능을 선택적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(240)는 제1제어값(Pcmd1)과 제3제어값(Pcmd3)을 모두 전달받고, 이 중에서 우선순위가 높다고 판단된 제3제어값(Pcmd1)에 따라 에너지저장장치를 제어할 수 있다.
주파수제어부(220)는 에너지저장장치에 대하여, 계통의 주파수제어를 지원하기 위한 제2제어값(Pcmd2)을 생성할 수 있다.
주파수제어부(220)는 다른 부와 동시에 활성화될 수 있는데, 이때, 주파수제어부는 다른 부에 비해 우선순위가 높을 수 있다.
도 6은 평활제어부, 주파수제어부 및 리미트제어부가 동시에 활성화될 때의 계통전력의 파형을 나타내는 도면이다.
도 2와 도 6을 함께 참조하면, 주파수제어부(220)는 제1시간(T1)에서 주파수하락현상을 확인하고 계통의 주파수제어를 지원하기 위한 제2제어값(Pcmd2)을 생성할 수 있다.
이때, 평활제어부(210) 및 리미트제어부(230)도 함께 활성화되어 있을 수 있는데, 주파수제어부(220)의 우선순위가 높아 파형이 스무딩제어파형(320)이나 리미트제어파형(530)을 따르지 않고 다른 파형(640)이 될 수 있다.
도 6의 파형은 주파수제어부(220)가 우선순위가 가장 높고, 리미트제어부(230)가 그 다음 순위를 가지며, 평활제어부(210)가 가장 낮은 순위를 가질 때의 파형이다.
제어부(240)는 제1제어값(Pcmd1), 제2제어값(Pcmd2) 및 제3제어값(Pcmd3)을 전달받고 우선순위에 따라 그 중 하나를 선택하여 에너지저장장치를 제어할 수 있다.
한편, 평활제어를 수행하다가 리미트제어로 넘어갈 때, 리미트제어부(230)에서 제3제어값(Pcmd3)을 자연스럽게 생성하는 방법이 문제될 수 있다.
리미트제어부(230)는 두 가지 이상의 제어가 동시에 수행될 때, 현재 적용되고 있는 제어값에 보상값을 더하는 방법으로 제3제어값을 생성함으로써 전술한 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어, 리미트제어부(230)는 제1제어값(Pcmd1) 혹은 제2제어값(Pcmd2)을 전달받고 제1제어값(Pcmd1) 혹은 제2제어값(Pcmd2)에 보상값을 더하여 제3제어값(Pcmd3)을 생성할 수 있다. 이러한 구조의 실시예를 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 리미트제어부(230)가 제1제어값(Pcmd1)을 전달받는 것으로 설명하나 실시예에 따라서는 제2제어값(Pcmd2)을 이용할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 리미트제어부의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 리미트제어부(230)는 기타전력량계산부(710), 잔여입출력량계산부(720), 차감부(730), 상한하한제한부(740), 레이트제한부(750) 및 합산부(760) 등을 포함할 수 있다.
기타전력량계산부(710)는 에너지저장장치에 대한 제1제어값(Pcmd1) 및 계통전력에 대한 측정값(Pmea)을 획득하고, 측정값(Pmea)과 제1제어값(Pcmd1)의 차이에 따라 전력시스템에서 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치들의 전력량(Petc, 기타전력량)을 계산할 수 있다.
제어장치(230)는 기타전력량(Petc)을 통해 나머지 장치들이 계통전력에 미치고 있는 전력량을 가늠할 수 있다.
잔여입출력량계산부(720)는 계통전력의 리미트값(Plim)을 획득하고, 리미트값(Plim)과 제1제어값(Pcmd1)의 차이에 따라 에너지저장장치의 입출력이 리미트값(Plim)에 도달하는 잔여입출력량(Prio)을 계산할 수 있다.
제어장치(230)는 잔여입출력량(Prio)을 통해 에너지저장장치가 리미트값(Plim)을 맞추기 위해 어느 정도의 충방전전력을 더 사용할 수 있는지를 가늠할 수 있다.
그리고, 차감부(730)는 기타전력량(Petc)에서 잔여입출력량(Prio)을 차감하여 제1보상값(Pc1)을 생성할 수 있다. 제1보상값(Pc1)은 그대로 보상값(Pcomp)으로 확정될 수도 있고, 실시예에 따라서는 추가적인 구성(상한하한제한부, 레이트제한부)에 의해 수정될 수도 있다.
그리고, 상한하한제어한부(740)는 제1보상값(Pc1)을 보상상한값 및 보상하한값과 비교하고, 보상상한값 혹은 보상하한값을 벗어나는 경우, 제1보상값을 보상상한값 혹은 보상하한값으로 수정하여 제2보상값(Pc2)을 생성할 수 있다.
그리고, 레이트제한부(750)는 제2보상값(Pc2)의 변화율이 일정범위를 벗어나는 경우, 제2보상값(Pc2)의 변화율이 일정범위 이내가 되도록 제2보상값(Pc2)을 수정하여 보상값(Pcomp)을 생성할 수 있다.
그리고, 합산부(760)는 제1제어값(Pcmd1)과 보상값(Pcomp)을 합산하여 제3제어값(Pcmd3)을 생성할 수 있다.
이러한 방법에 의하면 리미트제어부(230)는 평활제어부와 동시에 활성화되면서 평활제어부가 생성하는 제1제어값(Pcmd1)과 자연스럽게 연계될 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 신재생발전원 및 에너지저장장치를 포함하고 계통과 연계되어 있는 전력시스템에서, 상기 계통과의 연결점으로 흐르는 계통전력을 상기 에너지저장장치를 이용하여 제어하는 장치에 있어서,
    상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통전력을 평활(smoothing)제어하기 위한 제1제어값을 생성하는 평활제어부;
    상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통의 주파수제어를 지원하기 위한 제2제어값을 생성하는 주파수제어부;
    상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값을 전달받고 상기 계통전력의 상한 혹은 하한을 제어하기 위한 보상값을 생성하며 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값에 상기 보상값을 추가하여 제3제어값을 생성하는 리미트제어부; 및
    상기 제1제어값, 상기 제2제어값 및 상기 제3제어값 중 하나의 제어값을 선택하여 상기 에너지저장장치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평활제어부는,
    상기 연결점에서의 상기 계통전력에 대한 측정값에 따라 상기 제1제어값을 생성하는 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평활제어부 및 상기 주파수제어부는 서로 독립적으로 활성화될 수 있고,
    상기 제어부는,
    상기 평활제어부 및 상기 주파수제어부가 동시에 활성화된 경우, 미리 저장된 우선순위에 따라 둘 중 하나의 기능을 선택적으로 수행시키는 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주파수제어부가 상기 평활제어부보다 우선권을 가지는 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리미트제어부는,
    상기 연결점에서의 상기 계통전력에 대한 측정값을 획득하고,
    상기 측정값과 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값의 차이에 따라 상기 전력시스템에서 상기 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치들의 전력량(기타전력량)을 계산하고,
    상기 계통전력의 리미트값을 획득하고,
    상기 리미트값과 상기 제1제어값 혹은 상기 제2제어값의 차이에 따라 상기 에너지저장장치의 입출력이 상기 리미트값에 도달하는 잔여입출력량을 계산하고,
    상기 기타전력량과 상기 잔여입출력량을 이용하여 상기 보상값을 계산하는 제어장치.
  6. 신재생발전원 및 에너지저장장치를 포함하고 계통과 연계되어 있는 전력시스템에서, 상기 계통과의 연결점으로 흐르는 계통전력을 상기 에너지저장장치를 이용하여 제어하는 장치에 있어서,
    상기 에너지저장장치에 대한 제1제어값 및 상기 계통전력에 대한 측정값을 획득하고, 상기 측정값과 상기 제1제어값의 차이에 따라 상기 전력시스템에서 상기 에너지저장장치를 제외한 나머지 장치들의 전력량(기타전력량)을 계산하는 기타전력량계산부;
    상기 계통전력의 리미트값을 획득하고, 상기 리미트값과 상기 제1제어값의 차이에 따라 상기 에너지저장장치의 입출력이 상기 리미트값에 도달하는 잔여입출력량을 계산하는 잔여입출력량계산부;
    상기 기타전력량과 상기 잔여입출력량을 이용하여 보상값을 계산하는 차감부; 및
    상기 제1제어값과 상기 보상값의 합산값에 따라 상기 에너지저장장치에 대한 제어값을 결정하는 합산부
    를 포함하는 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보상값이 보상상한값 혹은 보상하한값을 벗어나는 경우, 상기 보상값을 상기 보상상한값 혹은 상기 보상하한값으로 수정하는 상한하한제한부를 더 포함하는 제어장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보상값의 변화율이 일정범위를 벗어나는 경우, 상기 보상값의 변화율이 상기 일정범위 이내가 되도록 상기 보상값을 수정하는 레이트제한부를 더 포함하는 제어장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1제어값은, 상기 에너지저장장치에 대하여, 상기 계통전력을 평활(smoothing)제어하는 평활제어부에 의해 생성되는 제어장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 리미트값은 상기 연결점의 전력용량보다 작은 값으로 미리 설정되는 계약규정에 의해 결정되는 제어장치.
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