KR20220106543A - System and Method for Improving System Power Quality using BEMS - Google Patents

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KR20220106543A
KR20220106543A KR1020210009582A KR20210009582A KR20220106543A KR 20220106543 A KR20220106543 A KR 20220106543A KR 1020210009582 A KR1020210009582 A KR 1020210009582A KR 20210009582 A KR20210009582 A KR 20210009582A KR 20220106543 A KR20220106543 A KR 20220106543A
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Abstract

According to the present invention, a system power quality increasing system using a BEMS comprises: a building facility control unit for adjusting an operation of a power facility of a management target building; a power storing storage which is charged with surplus power of a grid or the building and discharges insufficient power of the grid or the building; and a BEMS configured to maintain grid power quality in a manner of responding to a power peak of the building by using the power storing storage, absorbing it into a power load of the building and the power storing storage when a frequency of grid power is high, reducing the power load of the building when the frequency of the grid power is low, and emitting power to the power storing storage.

Description

BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템 및 방법{System and Method for Improving System Power Quality using BEMS}System and Method for Improving System Power Quality using BEMS

본 발명은 전력 저장 스토리지를 구비한 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 슈퍼커패시터 스토리지 및 태양광 발전기를 구비한 BEMS를 이용한 계통 주파수 조정 및 건물 피크 부하 조정을 수행하는 계통 전력 품질 개선 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for improving system power quality using a BEMS with power storage storage, and in particular, a system for performing system frequency adjustment and building peak load adjustment using a BEMS equipped with supercapacitor storage and a solar generator A system and method for improving power quality.

전력시스템은 전력을 안정적으로 공급할 수 있도록 계통주파수를 일정하게 유지시키고 전력수급 불균형을 최소화여야 한다. 그리고, 전력시스템은 전력계통에 필요한 예비력을 적절하게 확보하여야 하며, 과도 안정도 및 전압 안정도 등과 같은 전력계통의 제약조건을 고려해서 전력계통을 상시, 지속적으로 안정되게 운영할 필요가 있다. 이러한 전력계통에 연계된 발전기들은 발전기의 증감발 속도, 최소 기동시간 및 정지시간 등의 제약조건을 가지고 있다.The power system must keep the grid frequency constant and minimize the imbalance between power supply and demand so that power can be supplied stably. In addition, the power system must properly secure the reserve power required for the power system, and it is necessary to constantly and continuously operate the power system in consideration of the constraints of the power system such as transient stability and voltage stability. Generators connected to these power systems have constraints such as the generator's increase/deceleration speed, minimum start time and stop time.

그런데, 최근에는 화석 연료 고갈과 에너지난으로 신재생 에너지원의 비중이 전세계적으로 꾸준히 증가하고 있다. 하지만, 신재생 에너지원과 같은 변동성 전원은 기후 및 날씨 등에 따라 발전기의 출력이 결정되는 에너지원들로 이뤄져 있어 발전원들의 출력 제어가 어려우며, 순간적으로 발생하는 피크부하 출력 변동성으로 인해 전력수급의 불균형을 초래한다.However, in recent years, the proportion of new and renewable energy sources has been steadily increasing worldwide due to the depletion of fossil fuels and energy shortages. However, variable power sources such as new and renewable energy sources consist of energy sources whose output is determined according to climate and weather, making it difficult to control the output of power sources. causes

변동성 전원의 발전 특성은 기존의 발전기와 달라 계통의 관성 에너지와 응동 자원 감소를 야기한다. 이러한 변동성 전원은 전력계통에 동기화되어 있지 않아 기존의 발전원을 대체하여 계통에 투입될 시에 계통의 관성을 저하시키기 때문에, 계통에 전력수급 불균형에 따른 주파수 변화가 더욱 크게 나타난다.The power generation characteristics of variable power sources are different from those of conventional generators, causing a reduction in system inertia energy and response resources. Since this variable power source is not synchronized with the power system and lowers the inertia of the system when it is input to the system by replacing the existing power source, the frequency change due to the power supply and demand imbalance in the system is larger.

이러한 전력계통의 특성상 변동성 전원의 출력 변동성에 의한 문제는 더욱 크게 나타날 것이므로, 전력계통의 전력수급 안정성을 위한 대책이 시급한 바, 최근에는 EMS(Energy Management System)나 ESS는 계통 전력 안정을 위한 기능을 부여하는 시도가 존재한다. Due to the characteristics of the power system, the problem caused by the output variability of the volatile power source will appear larger. Therefore, measures for the stability of power supply and demand in the power system are urgently needed. Recently, EMS (Energy Management System) and ESS There are attempts to give.

여기서, 몇가지 용어를 정리하면 다음과 같다. FR은 Frequency Regulation을 의미하며, LL(Load Levelizing)과 대조적으로 사용된다. LL과 FR 모두 배터리가 이용되나, LL은 밤에 여유전력을 낮에 사용하여 피크부하를 감축(여름의 경우)하는 개념이다. FR은 계통운영시 저부하시에 방전하고 고부하시에 충전하는 개념이다. 동일한 충방전이나 FR은 전국적 주파수 조정개념이며, LL은 건물단위로 최대부하를 제어한다는 개념이다. Here, some terms are summarized as follows. FR stands for Frequency Regulation, and is used in contrast to LL (Load Levelizing). Both LL and FR use batteries, but LL is a concept to reduce peak load (in summer) by using excess power during the day. FR is the concept of discharging at low load and charging at high load during system operation. The same charge/discharge or FR is a nationwide frequency adjustment concept, and LL is a concept that controls the maximum load in units of buildings.

두 경우 모두 배터리가 공급되어 최근 10년간 야심차게 한전이 추진한 사업이나, FR 배터리 역시 화재로 전면 사업이 중단된 상태이고, 태양광 발전증가로 주파수 제어에 어려움을 겪고 있으며, 이는 주파수가 높은 경우의 상태와 주파수가 낮은 경우의 문제점으로 다음과 같이 구분하여 정리할 수 있다.In both cases, batteries were supplied and KEPCO has been ambitiously promoted for the past 10 years, but the FR battery business has also been shut down due to a fire, and it is experiencing difficulties in controlling the frequency due to the increase in solar power generation. It is a problem in the case of low state and frequency of

먼저, 주파수가 낮은 경우는 도 2와 같이 대형발전기가 탈락하고 태양광(50만kW) 발전이 자동으로 정지된 사례이다. 이와 같이, 초기 대형발전기 가동중단이 있고 연이어서 대규모 태양광 인버터가 자동으로 정지해버린다면, 저주파를 가중시키고, UFR(Under Frequency Relay)가 동작하고, 계통붕괴를 막기위한 순환정전이 발생할 수 있다.First, when the frequency is low, as shown in FIG. 2 , the large generator is dropped and the solar (500,000 kW) power generation is automatically stopped. As such, if there is an initial large-scale generator shutdown and successive large-scale solar inverters automatically stop, the low frequency is weighted, the UFR (Under Frequency Relay) operates, and a cyclic blackout to prevent system collapse may occur.

주파수가 높은 경우에도, 한국전력에서는 태양광 운전정지를 명령하고 운전하지 못한 SMP(발전원가)량에 대해서는 금전적으로 보상하는 방안을 강구하고 있다. 한국전력이 제도도입을 추진하는 것은, 태양광 풍력 등 재생에너지 발전 설비가 크게 늘면서 전력공급 과잉이 우려되기 때문이다. 태양광 발전은 바로 30%이상 출력을 낮출 수 있는 화력,원자력과 달리 발전량을 쉽게 줄일 수 없다. 이로 인해 전력수요보다 공급이 많아지면 전기주파수가 표준(60+02Hz)에서 벗어나 전력의 ‘품질’ 문제가 발생하고 최악의 경우 정전이 일어날 수 있다.Even when the frequency is high, KEPCO orders a solar power operation stop and is seeking a monetary compensation for the amount of SMP (power generation cost) that fails to operate. The reason KEPCO is pushing for the introduction of the system is because there is a concern about an oversupply of electricity as the number of renewable energy power generation facilities such as solar and wind power has increased significantly. Unlike thermal power and nuclear power, which can lower the output by more than 30%, solar power generation cannot easily reduce the amount of power generation. Due to this, if the supply exceeds the demand for electricity, the electrical frequency deviates from the standard (60+02Hz), causing a “quality” problem and, in the worst case, a blackout.

상술한 LL 및 FR의 경우에 대하여 계통 전력을 안정화시킬 수 있는 기술적으로 가장 용이한 방안은, 충분한 전력 저장 용량을 가지는 대용량 ESS를 구축하여, 계통에서 남는 전력을 흡수하고 부족한 전력을 공급하는 것이다. 이러한 대용량 ESS를 구축하는데 이용될 수 있는 전력 저장 소자로는 슈퍼커패시터와 리튬이온 배터리가 있다.In the case of the above-described LL and FR, the most technologically easy way to stabilize the grid power is to build a large-capacity ESS having sufficient power storage capacity to absorb excess power from the grid and supply insufficient power. As power storage devices that can be used to build such a large-capacity ESS, there are supercapacitors and lithium-ion batteries.

그러나, 슈퍼커패시터는 단위 용량당 비용이 고가라서, 계통에 대하여 주파수 보상 등을 수행하기에 충분한 용량을 확보하는 것이 경제적인 관면에서 극히 곤란하였다.However, since the cost per unit capacity of the supercapacitor is high, it is extremely difficult from an economic point of view to secure sufficient capacity to perform frequency compensation, etc. for the system.

리튬이온 배터리의 경우, 제한적인 충방전 회수 및 과도한 반복 사용으로 열화된 배터리에 의한 화재위험 때문에, 계통에 대하여 주파수 보상 등을 수행하는데 적용이 미비하였다.In the case of lithium-ion batteries, due to the limited number of charge/discharge and the risk of fire due to the deteriorated battery due to excessive repeated use, it was insufficiently applied to perform frequency compensation and the like for the system.

대한민국 등록공보 10-1412742호Republic of Korea Registration No. 10-1412742

본 발명은 저렴한 비용으로 효과적으로 계통 주파수 조정 및 건물 피크 부하 조정을 수행할 수 있는 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method and system for improving grid power quality using BEMS, which can effectively perform grid frequency adjustment and building peak load adjustment at a low cost.

본 발명의 일 측면에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템은, 관리 대상 건물의 전력 설비의 운전을 조절하는 건물 설비 제어부; 계통 또는 상기 건물의 남는 전력으로 충전하고, 계통 또는 상기 건물에 부족한 전력을 방전하는 전력 저장 스토리지; 및 상기 전력 저장 스토리지를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력의 주파수가 높으면 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 이를 흡수하고, 계통 전력의 주파수가 낮으면 상기 건물의 전력 부하를 줄이고 상기 전력 저장 스토리지에서 전력을 방출하는 방식으로 계통 전력 품질을 유지하는 BEMS를 포함할 수 있다.System power quality improvement system using BEMS according to an aspect of the present invention, a building equipment control unit for controlling the operation of the power equipment of the building to be managed; Power storage storage for charging the system or the remaining power of the building, and discharging the power insufficient in the system or the building; and using the power storage storage to respond to the power peak of the building, and when the frequency of the grid power is high, it is absorbed into the power load of the building and the power storage storage, and when the frequency of the grid power is low, the power load of the building and a BEMS that maintains grid power quality in such a way as to reduce power consumption and dissipate power from the power storage storage.

여기서, 상기 BEMS는, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면, 1차적으로 상기 전력 저장 스토리지에 남는 전력을 저장하고, 2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시킬 수 있다.Here, the BEMS, when the frequency of the grid power becomes higher than a predetermined upper limit criterion, firstly stores the remaining power in the power storage storage, and secondarily increases one or more of the building heating/cooling load and lighting load. .

여기서, 상기 BEMS는, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면, 1차적으로 상기 전력 저장 스토리지에 전력을 계통으로 방전하고, 2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시킬 수 있다.Here, the BEMS, when the frequency of the grid power is lower than a predetermined upper limit standard, firstly discharging power to the power storage storage to the grid, and secondarily reducing one or more of the building heating/cooling load and lighting load. have.

여기서, 태양 에너지 또는 풍력 에너지로 전력을 생산하는 신재생 발전기를 더 포함하고,Here, further comprising a renewable generator for generating electric power from solar energy or wind energy,

상기 BEMS는, 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력 품질을 유지할 수 있다.The BEMS may respond to a power peak of the building by using the renewable generator and the power storage and maintain system power quality.

여기서, 상기 BEMS는, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면, 상기 신재생 발전기의 생산 전력으로 상기 전력 저장 스토리지를 충전하고, 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시켜, 상기 전력 저장 스토리지의 전력을 소모시킬 수 있다.Here, the BEMS, when the frequency of the grid power becomes higher than a predetermined upper limit standard, by charging the power storage storage with the generated power of the renewable generator, and increasing one or more of the heating and cooling load and the lighting load of the building, Power of the power storage storage may be consumed.

여기서, 상기 BEMS는, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면, 상기 신재생 발전기의 생산 전력 및 상기 전력 저장 스토리지에서 방전되는 전력을 계통으로 공급하고, 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시킬 수 있다.Here, the BEMS, when the frequency of the grid power is lower than a predetermined upper limit standard, supplies the generated power of the renewable generator and the power discharged from the power storage storage to the grid, and at least one of a building heating/cooling load and a lighting load can reduce

여기서, 상기 BEMS는, 계통 또는 건물 전력 공급 선로의 교류 전력과 DC 링크단의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/AC 변환기; 상기 DC 링크단의 직류 전력과 상기 전력 저장 스토리지의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/DC 변환기; 상기 신재생 발전기의 직류 전력을 변환하여 상기 DC 링크단으로 공급하는 단방향 DC/DC 변환기; 상기 양방향 DC/AC 변환기의 출력 선로를 계통 선로로 스위칭하는 계통 스위칭 회로; 및 상기 양방향 DC/AC 변환기의 출력 선로를 상기 건물 전력 공급 선로로 스위칭하는 건물 선로 스위칭 회로를 포함할 수 있다.Here, the BEMS includes: a bidirectional DC/AC converter for mutually converting AC power of a grid or building power supply line and DC power of a DC link end; a bidirectional DC/DC converter for mutually converting the DC power of the DC link end and the DC power of the power storage storage; a one-way DC/DC converter converting the DC power of the renewable generator and supplying it to the DC link terminal; a grid switching circuit for switching an output line of the bidirectional DC/AC converter to a grid line; and a building line switching circuit for switching an output line of the bidirectional DC/AC converter to the building power supply line.

여기서, 상기 전력 저장 스토리지는 슈퍼커패시터 스토리지일 수 있다.Here, the power storage storage may be a supercapacitor storage.

본 발명의 다른 측면에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법은, 전력 저장 스토리지 및 신재생 발전기를 구비한 건물의 전력 에너지를 관리하는 BEMS가 수행하는 계통 전력 품질 개선 방법으로서,A system power quality improvement method using BEMS according to another aspect of the present invention is a system power quality improvement method performed by a BEMS that manages power energy of a building having a power storage storage and a renewable generator,

상기 건물에 전력을 공급하는 계통의 주파수 상태를 모니터링하는 단계; 상기 주파수 상태가 정상이면, 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지로 상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계; 상기 주파수 상태가 소정의 상한 기준 보다 높으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계; 및 상기 주파수 상태가 소정의 하한 기준 보다 낮으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 높이는 조정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.monitoring a frequency state of a system for supplying power to the building; if the frequency state is normal, performing power adjustment to the peak load for the building with the renewable generator and the power storage storage; if the frequency state is higher than a predetermined upper limit, performing an adjustment to lower the frequency of the system with the power load of the building and the power storage storage; and when the frequency state is lower than a predetermined lower limit, performing adjustment to increase the frequency of the system with the power load of the building and the power storage storage.

여기서, 상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계에서는, 상기 건물의 에너지 비용 절감을 위해, 상기 전력 저장 스토리지를 상기 신재생 발전기의 생산 전력 또는 판매가가 저렴한 시기의 계통 전력으로 충전하여, 상기 건물의 전력 부하로 공급하되, 상기 건물에 피크 부하가 발생하면 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지에서 상기 건물로 전력을 공급할 수 있다.Here, in the step of adjusting the power to the peak load for the building, in order to reduce the energy cost of the building, the power storage storage is charged with the power produced by the renewable generator or grid power at a time when the selling price is low, It is supplied to the power load of the building, and when a peak load occurs in the building, power may be supplied to the building from the renewable generator and the power storage storage.

여기서, 상기 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계는, 1차적으로 상기 신재생 발전기의 생산 전력으로 상기 전력 저장 스토리지를 충전하는 단계; 및 계통 주파수를 다시 확인한 결과 높은 상태가 지속되면, 2차적으로 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of performing the adjustment to lower the frequency of the system, the step of primarily charging the power storage storage with the power produced by the renewable generator; and if the high state continues as a result of checking the system frequency again, secondarily increasing one or more of the heating/cooling load and the lighting load of the building.

여기서, 상기 계통의 주파수를 높히는 조정을 수행하는 단계는, 1차적으로 상기 신재생 발전기의 생산 전력과 상기 전력 저장 스토리지의 방전 전력을 계통으로 공급하는 단계; 및 계통 주파수를 다시 확인한 결과 낮은 상태가 지속되면, 2차적으로 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of performing the adjustment to increase the frequency of the system, primarily supplying the generated power of the renewable generator and the discharge power of the power storage storage to the system; and if the low state continues as a result of checking the system frequency again, secondarily reducing one or more of the heating/cooling load and the lighting load of the building.

여기서, 상기 전력 저장 스토리지는 슈퍼커패시터 스토리지이고, 상기 신재생 발전기는 태양광 발전기일 수 있다.Here, the power storage storage may be a supercapacitor storage, and the renewable generator may be a solar power generator.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법 및/또는 시스템을 실시하면, 신재생에너지 발전원이 많은 계통에서 변동성으로 인한 전력 품질 저하를 억제할 수 있는 이점이 있다.If the system power quality improvement method and / or system using the BEMS according to the spirit of the present invention of the above-described configuration is implemented, there is an advantage in that it is possible to suppress the deterioration of power quality due to variability in a system with many renewable energy sources.

본 발명의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법 및/또는 시스템은, 저렴한 비용으로 계통의 전력부하조정 및/또는 주파수조정의 대응 속도를 높일 수 있는 이점이 있다.The system power quality improvement method and/or system using the BEMS of the present invention has an advantage in that it is possible to increase the response speed of the system power load adjustment and/or frequency adjustment at a low cost.

본 발명의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법 및/또는 시스템은, 주파수 응동이 빠르면서도 화재 위험이 없는 이점이 있다.The method and/or system for improving system power quality using the BEMS of the present invention has an advantage that the frequency response is fast and there is no fire risk.

본 발명의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법 및/또는 시스템은, 신재생 발전 특히, 태양광의 급속한 증가로 인한 전력계통 주파수 품질 저하를 방지할 수 있으며, 태양광 증가로 인한 전력계통 붕괴, 혹은 광역 정전과 같은 심각한 부작용을 BEMS-Supercap-FR(주파수제어) 운전으로 방지할 수 있는 이점이 있다.The system power quality improvement method and / or system using the BEMS of the present invention can prevent the deterioration of the power system frequency quality due to the rapid increase of new and renewable power generation, especially the sunlight, and the power system collapse due to the increase in sunlight, or wide area There is an advantage in that serious side effects such as power failure can be prevented by BEMS-Supercap-FR (frequency control) operation.

도 1a 및 1b는 K-BEMS 개요(배터리, 태양광, 조명기기, 냉난방기기, 제어용 EMS 컴퓨터로 구성)를 나타내는 구성도 및 회로도.
도 2는 리튬이온 배터리와 슈퍼커패시터의 특성을 비교한 비교표.
도 3a는 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 3b는 도 3a의 BEMS의 내부 기능 블록들을 도시한 회로도.
도 4a는 계통의 주파수가 높은 상태에서 이를 완화하기 위한 도 2a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도.
도 4b는 계통의 주파수가 낮은 상태에서 이를 완화하기 위한 도 2a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도.
도 5a는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 높은 경우 도 2a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도.
도 5b는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 낮은 경우 도 2a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도.
도 5c는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 낮고, 태양광 발전 전력이 없는 경우 도 2a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
1A and 1B are a block diagram and a circuit diagram showing an overview of K-BEMS (consisting of a battery, solar light, lighting equipment, air conditioning equipment, and EMS computer for control).
2 is a comparative table comparing the characteristics of a lithium-ion battery and a supercapacitor.
3A is a block diagram illustrating an embodiment of a system for improving system power quality using a BEMS according to the spirit of the present invention.
Fig. 3B is a circuit diagram showing internal functional blocks of the BEMS of Fig. 3A;
4A is a block diagram illustrating an operation of a system power quality improvement system using the BEMS of FIG. 2A for mitigating the system frequency in a high state.
FIG. 4B is a block diagram illustrating the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of FIG. 2A for mitigating the system frequency in a low state.
Figure 5a is a block diagram showing the operation of the grid power quality improvement system using the BEMS of Figure 2a when the load of the building is high in a state where the frequency of the grid is normal.
Figure 5b is a block diagram showing the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of Figure 2a when the load of the building is low in a state where the frequency of the system is normal.
Figure 5c is a block diagram showing the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of Figure 2a when the load of the building is low and there is no photovoltaic power in a state where the frequency of the system is normal.
6 is a flowchart illustrating an embodiment of a system power quality improvement method using a BEMS according to the spirit of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it can be understood that other components may exist in between. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In this specification, the terms include or include are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or numbers, It may be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

도 1a 및 1b는 K-BEMS 개요(배터리, 태양광, 조명기기, 냉난방기기, 제어용 EMS 컴퓨터로 구성)를 나타내는 구성도 및 회로도이다.1A and 1B are a block diagram and a circuit diagram showing an overview of K-BEMS (consisting of a battery, solar light, lighting equipment, air conditioning equipment, and an EMS computer for control).

도시한 K-BEMS(KEPCO Building Energy Management System)는 한국전력이 개발하여, 전국 120여개 한국전력 사옥에 보급하여 운영중인 건물을 위한 연계 전력공급 시스템을 추구하였다. 초기 대단한 기대를 모으고 힘차게 보급확대를 추진되었으나, 최근 연거푸 발생한 배터리 화재 및 태양광으로 인한 전력주파수 품질저하 사건 등 몇가지 문제점이 제기되어 전국적 확대보급에 어려움을 겪고 있다.The illustrated K-BEMS (KEPCO Building Energy Management System) was developed by KEPCO and was distributed to over 120 KEPCO office buildings nationwide to pursue a connected power supply system for buildings in operation. Although the initial expansion was vigorously pursued with great anticipation, several problems were raised, such as a battery fire and a case of deterioration of power frequency due to solar power, which made it difficult to expand and disseminate nationwide.

본 발명에서는 LL 및 FR의 경우에 대하여 계통에서 변동성으로 인한 전력 품질 저하를 효과적으로 억제할 수 있는 방안으로서, BEMS(Building Energy Management System) 및 슈퍼커패시터 스토리지를 이용한 계통 주파수 및 피크 전력 조정 방법을 제시한다. 현재 기술 수준에서는, BEMS 및 슈퍼커패시터 스토리지의 조합이 최적이지만, 안정성 및 충방전 회수에 있어서 향후 2차 배터리의 품질이 개선된다면, BEMS 및 2차전지 전력 스토리지의 조합도 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. In the present invention, in the case of LL and FR, as a method for effectively suppressing power quality degradation due to variability in the system, a system frequency and peak power adjustment method using a BEMS (Building Energy Management System) and supercapacitor storage is proposed. . At the current level of technology, the combination of BEMS and supercapacitor storage is optimal, but if the quality of secondary batteries is improved in the future in terms of stability and charge/discharge recovery, a combination of BEMS and secondary battery power storage is also possible, which is also the present invention It is, of course, within the scope of the

먼저, 현재 기술 수준에서, 상기 BEMS(Building Energy Management System) 및 슈퍼커패시터 스토리지를 적용하는 경우의 이점에 대하여 살펴보겠다.First, at the current level of technology, the advantages of applying the BEMS (Building Energy Management System) and supercapacitor storage will be described.

도 2는 리튬이온 배터리와 슈퍼커패시터(슈퍼캡이라 약칭함)의 특성을 비교한 것이다.2 is a comparison of the characteristics of a lithium ion battery and a supercapacitor (abbreviated as a supercap).

도 2에서 배터리는 슈퍼캡과 동일한 기능을 수행하지만 기능면에서 상당히 대조적이다.In Figure 2, the battery performs the same function as the supercap, but is quite a contrast in function.

에너지 밀도는 배터리가 훨씬 높으나 파워 밀도는 슈퍼캡이 월등히 우수하다. 이것은 속응성을 의미하며 FR을 하기엔 슈퍼캡이 월등히 유리하다. 더욱이 배터리는 고전류에서 화재위험성이 있으며 경년열화에 의한 덴드라이트 형성, 그리고 이로 인한 배터리 화재의 빈도가 점차 증가하고 있다. 슈퍼캡은 “Electro Static” 하여 화재위험성이 없으며, 속응성(전력부하추종, FR, Frequency Regulation)이 매우 뛰어나므로 FR에 적합하다. The energy density of the battery is much higher, but the power density of the supercap is far superior. This means quick response, and the supercap is much more advantageous for FR. Moreover, batteries have a fire hazard at high currents, and the occurrence of dendrite formation due to aging and battery fires due to this is gradually increasing. Supercap is “Electro Static”, so there is no fire risk, and it is suitable for FR because it has excellent quick response (power load tracking, FR, frequency regulation).

반면에 배터리는 FR을 할 경우 오히려 화재 위험성이 더 커져 FR에 적합하지 않다(동일시간에 FR에 응동하는 더 큰 전류를 내야 하므로). 즉, 슈퍼캡은 파워밀도(power density)가 커서 순간파워를 훨신 잘 낼 수 있고 화재에도 안전하여 FR에 적합하나, 배터리는 그렇지 못하고 오리려 FR이 위험을 증가시킨다.On the other hand, the battery is not suitable for FR because the risk of fire increases when FR is performed (because it has to generate a larger current that responds to FR at the same time). In other words, the supercap has a large power density, so it can generate instantaneous power much better and is safe from fire, so it is suitable for FR, but the battery does not and FR increases the risk.

앞서 언급한 K-BEMS는 Load Leveling(LL)운전으로 개발되어 건물 에너지 저감 및 피크부하 저감에 활용되고 있으나, 화재문제로 배터리 운영이 중단상태에 있다. 또한, K-BEMS보다 훨씬 큰 규모의 메가와트급(MW) FR용 배터리가 변전소 부지에 콘테이너 10개 분량으로 설치되어 FR 운전을 하다가 2019년 이후 지금까지 배터리 화재로 운영이 중단된 상태이다. The aforementioned K-BEMS was developed with Load Leveling (LL) operation and is being used to reduce building energy and reduce peak load, but battery operation is in a state of suspension due to a fire problem. In addition, a megawatt-class (MW) FR battery, which is much larger than K-BEMS, was installed in the amount of 10 containers at the substation site and operated FR.

그런데, K-BEMS와 연계 동작하는 배터리를 슈퍼캡으로 대체하면, 상술한 화재문제를 방지할 수 있다. 이는 슈퍼캡은 전자이동만을 수반하며 이온의 이동을 수반하지 않아 - 배터리는 “Mass Transfer”이나 슈퍼캡은 “Energy Transfer”이다. - 기능은 같지만 구동 알고리즘이 차이가 나고 배터리가 온도가 높아지면서 폭발적인 반응이 증가하나 슈퍼캡은 전혀 그런 특성이 없고, 화재위험성이 없다. However, if the battery operating in conjunction with the K-BEMS is replaced with a supercap, the above-described fire problem can be prevented. This means that the supercap only carries electrons and does not involve the movement of ions - the battery is “Mass Transfer” and the supercap is “Energy Transfer”. - The function is the same, but the driving algorithm is different, and the explosive response increases as the battery temperature increases, but the supercap has no such characteristic and there is no fire risk.

또한 슈퍼캡은 배터리에 비해, 충방전수명이 배터리보다 우수하며, 충방전사이클로 경제성을 환산하면 도 2 하단에서 보여주는 바와 같이 비용 역시 적게 든다. 구체적으로 말하면, 리튬이온 배터리는 이천내지 삼천사이클이 수명이지만 슈퍼캡은 백만사이클 이상, 즉 거의 무한 충방전이다. 그럼에도 불구하고 배터리가 사용된 것은 슈퍼캡이 공간을 많이 차지하는 단점이 있어서(약 10배), 에너지 밀도가 높은 배터리 위주로 기술개발이 이루어졌으며, 배터리에우선 순위를 내주고 말았으나, 최근의 배터리 화재로 슈퍼캡이 대체재료로 급부상하고 있다.In addition, the supercap has a better charge/discharge life than a battery, and the cost is also low as shown in the lower part of FIG. Specifically, a lithium-ion battery has a lifespan of 2,000 to 3,000 cycles, but a supercap has a lifespan of more than one million cycles, that is, almost infinite charge/discharge. Nevertheless, the use of batteries has the disadvantage that the supercap occupies a lot of space (about 10 times), so technology development has been focused on batteries with high energy density, giving priority to batteries, but due to the recent battery fire Supercaps are rapidly emerging as an alternative material.

단지 전기차에서의 사용은 부피문제로 제약을 받을 수 있으나, 전력부하관리 혹은 전력주파수관리에는 부지면적을 조금 늘리면 되므로 제약없이 충분히 배터리를 대체할 수 있다. 이런 의미에서, 특히 화재 안전성 측면에서 월등히 우수하다. 즉, 배터리 화재가 문제가 되고 있는데, 배터리를 슈퍼캡으로 대체함으로써, 화재를 예방할 수 있다. Only electric vehicle use may be limited by the volume problem, but for power load management or power frequency management, it is enough to replace the battery without any restrictions because the site area needs to be slightly increased. In this sense, especially in terms of fire safety, it is significantly superior. That is, battery fire is a problem, and by replacing the battery with a supercap, it is possible to prevent a fire.

또한, 주파수 추종운전(FR,Frequency Regulation) 측면에서, 슈퍼캡이 우수하므로, K-BEMS 시스템과 슈퍼캡을 연계한다면, 계통에 대한 FR 기능을 추가할 수 있다. 이는 슈퍼캡은 속응성이 배터리보다 월등히 우수하기 때문이다. 속응성이란, 파워밀도를 의미하며 파워밀도가 배터리보다 10배 이상 우수하다. 정리하면, 부하변동에 신속히 파워를 공급해야 하는 FR(Frequency Regulation) 운전 모드에 슈퍼캡이 배터리보다 월등히 우수하다.In addition, since the supercap is excellent in terms of frequency regulation (FR), if the K-BEMS system and the supercap are linked, the FR function for the system can be added. This is because the supercap has much better quick response than the battery. The quick response means power density, and the power density is 10 times or more superior to that of a battery. In summary, the supercap is far superior to the battery in the FR (Frequency Regulation) operation mode that needs to quickly supply power to load fluctuations.

그런데, 슈퍼캡은 단위 저장 용량당 비용이 매우 높아, 계통의 FR 운전을 슈퍼캡만으로 감당하려면 상당히 고비용이되어 실용성이 떨어진다. 슈퍼캡과 리튬이온 배터리를 결합한 하이브리드 저장 장치의 경우는, 상술한 화재 위험성이 그대로 존재하여 FR 용도로는 적합하지 않다. However, since the cost per unit storage capacity of the supercap is very high, to cover the FR operation of the system with only the supercap, the cost becomes quite high, and the practicality is lowered. In the case of a hybrid storage device in which a supercap and a lithium-ion battery are combined, the above-described fire risk exists as it is, so it is not suitable for FR use.

본 발명에서는 계통의 FR 운전에 있어서, 경제적인 문제로 충분한 용량을 가지지 못하는 슈퍼커패시터 스토리지의 단점을, BEMS가 담당하는 건물의 전력 부하를 보조적으로 이용하는 방안을 제시하여 극복한다. In the present invention, in the FR operation of the system, the disadvantage of supercapacitor storage that does not have sufficient capacity due to economic problems is overcome by suggesting a method for auxiliary use of the power load of the building in charge of the BEMS.

BEMS 관점에서는, 일반적인 BEMS의 기능에 추가적으로 태양광 발전기 및 슈퍼커패시터 스토리지를 이용한 전력 주파수 품질 제어 기능을 수행하며, 본 발명의 사상에 따른 BEMS가 계통 주파수 제어를 위해 사용하는 수단으로서, 전력조류제어 양방향 스위치(제1도구) 및 건물 전력 부하 조정 수단(제2도구)이 이용될 수 있다.From the BEMS point of view, in addition to the general BEMS function, it performs a power frequency quality control function using a photovoltaic generator and supercapacitor storage, and as a means used by the BEMS according to the spirit of the present invention for system frequency control, power current control bidirectional A switch (first tool) and a building power load adjustment means (second tool) may be used.

도 3a는 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 2b는 도 2a의 BEMS의 내부 기능 블록들을 도시한 회로도이다.3A is a block diagram illustrating an embodiment of a system for improving system power quality using a BEMS according to the spirit of the present invention, and FIG. 2B is a circuit diagram illustrating internal functional blocks of the BEMS of FIG. 2A.

도 3a에 도시한 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템은, 관리 대상 건물의 전력 설비의 운전을 조절하는 건물 설비 제어부(200); 계통 또는 상기 건물의 남는 전력으로 충전하고, 계통 또는 상기 건물에 부족한 전력을 방전하는 전력 저장 스토리지; 및 상기 전력 저장 스토리지를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력의 주파수가 높으면 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 이를 흡수하고, 계통 전력의 주파수가 낮으면 상기 건물의 전력 부하를 줄이고 상기 전력 저장 스토리지에서 전력을 방출하는 방식으로 계통 전력 품질을 유지하는 BEMS(100)를 포함한다.The system power quality improvement system using the BEMS shown in FIG. 3A includes: a building facility control unit 200 for controlling the operation of power facilities of a building to be managed; Power storage storage for charging the system or the remaining power of the building, and discharging the power insufficient in the system or the building; and using the power storage storage to respond to the power peak of the building, and when the frequency of the grid power is high, it is absorbed into the power load of the building and the power storage storage, and when the frequency of the grid power is low, the power load of the building and a BEMS 100 for maintaining grid power quality in such a way as to reduce and discharge power from the power storage storage.

상기 전력 저장 스토리지는 상술한 바와 같이, 현재 기술 수준에서는 슈퍼커패시터 스토리지(300)인 것이 유리하다.As described above, the power storage storage is advantageously the supercapacitor storage 300 at the current technology level.

상기 BEMS(100)는 본 발명의 사상에 따라 FR(Frequency Regulation) 운전 모드에 있어서, 전력 저장 스토리지로서 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 건물 설비 제어부(200)를 이용할 수 있다. The BEMS 100 may use the supercapacitor storage 300 and the building equipment control unit 200 as power storage storage in a frequency regulation (FR) operation mode according to the spirit of the present invention.

구체적으로, 상기 BEMS(100)는 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면, 1차적으로 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)에 남는 전력을 저장하고, 2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시키도록 상기 건물 설비 제어부(200)에 지시할 수 있다.Specifically, the BEMS 100 stores power remaining in the supercapacitor storage 300 primarily when the frequency of the grid power becomes higher than a predetermined upper limit standard, and secondarily one of a building heating/cooling load and a lighting load. It is possible to instruct the building equipment control unit 200 to increase the abnormality.

마찬가지로, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면, 1차적으로 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)의 전력을 계통으로 방전하고, 2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키도록 상기 건물 설비 제어부(200)에 지시할 수 있다.Similarly, when the frequency of system power is lower than the predetermined upper limit, the power of the supercapacitor storage 300 is primarily discharged to the system, and secondarily, at least one of the building heating/cooling load and the lighting load is reduced. It may instruct the building equipment control unit 200 .

다른 구현의 상기 BEMS(100)는 본 발명의 사상에 따라 FR(Frequency Regulation) 운전 모드에 있어서, 슈퍼커패시터 스토리지(300), 건물 설비 제어부(200) 및 신재생 발전기로서 태양광 발전기(400)를 이용할 수 있다. 즉, 이 경우, BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템은, 태양 에너지 또는 풍력 에너지로 전력을 생산하는 신재생 발전기를 더 포함하고, 상기 BEMS(100)는, 상기 신재생 발전기로서 태양광 발전기(400) 및 상기 전력 저장 스토리지로서 슈퍼커패시터 스토리지(300)를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력 품질을 유지한다.The BEMS 100 of another implementation in the FR (Frequency Regulation) operation mode according to the spirit of the present invention, the supercapacitor storage 300, the building equipment control unit 200 and the solar power generator 400 as a renewable generator Available. That is, in this case, the system power quality improvement system using the BEMS further includes a renewable generator for generating power using solar energy or wind energy, and the BEMS 100 is the solar generator 400 as the renewable generator. ) and using the supercapacitor storage 300 as the power storage storage to respond to the power peak of the building and maintain the system power quality.

구체적으로, 상기 BEMS(100)는 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면, 상기 태양광 발전기(400)의 생산 전력으로 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)를 충전하고, 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시켜, 상기 전력 저장 스토리지의 전력을 소모시키도록 상기 건물 설비 제어부(200)에 지시할 수 있다.Specifically, the BEMS 100 charges the supercapacitor storage 300 with the generated power of the photovoltaic generator 400 when the frequency of the grid power becomes higher than a predetermined upper limit standard, and the heating and cooling load of the building and By increasing one or more of the lighting loads, the building equipment control unit 200 may be instructed to consume the power of the power storage storage.

마찬가지로, 계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면, 상기 태양광 발전기(400)의 생산 전력 및 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)에서 방전되는 전력을 계통으로 공급하고, 2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키도록 상기 건물 설비 제어부(200)에 지시할 수 있다.Similarly, when the frequency of system power is lower than the predetermined upper limit, the power produced by the solar generator 400 and the power discharged from the supercapacitor storage 300 are supplied to the system, and secondarily, the building heating/cooling load and The building equipment control unit 200 may be instructed to reduce one or more of the lighting loads.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 BEMS(100)는, 계통 또는 건물 전력 공급 선로의 교류 전력과 DC 링크단의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/AC 변환기(120); 상기 DC 링크단의 직류 전력과 상기 전력 저장 스토리지로서 슈퍼커패시터 스토리지(300)의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/DC 변환기(140); 상기 신재생 발전기로서 태양광 발전기(400)의 직류 전력을 변환하여 상기 DC 링크단으로 공급하는 단방향 DC/DC 변환기(160); 상기 양방향 DC/AC 변환기(120)의 출력 선로를 계통 선로로 스위칭하는 계통 스위칭 회로; 및 상기 양방향 DC/AC 변환기(120)의 출력 선로를 상기 건물 전력 공급 선로로 스위칭하는 건물 선로 스위칭 회로를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3B, the BEMS 100 includes: a bidirectional DC/AC converter 120 for mutually converting AC power of a grid or building power supply line and DC power of a DC link end; a bidirectional DC/DC converter 140 for mutually converting the DC power of the DC link end and the DC power of the supercapacitor storage 300 as the power storage storage; One-way DC/DC converter 160 for converting the DC power of the photovoltaic generator 400 as the renewable generator and supplying it to the DC link end; a grid switching circuit for switching the output line of the bidirectional DC/AC converter 120 to a grid line; and a building line switching circuit for switching an output line of the bidirectional DC/AC converter 120 to the building power supply line.

구현에 따라, 상기 구성요소들이 추가적으로, 계통 또는 건물 전력 선로로부터의 절연이나 AC 승압/강압을 위한 변압기, 고조파나 잡음 신호를 필터링하는 필터, 및 외부 서지로부터 BEMS(100) 내부 회로를 보호하는 보호 회로 등을 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the components are additionally isolated from the grid or building power line or a transformer for AC step-up/step-down, a filter for filtering harmonics or noise signals, and protection to protect the internal circuitry of the BEMS 100 from external surges. It may further include a circuit and the like.

다음, 상기 BEMS(100)가 본 발명의 사상에 따라 수행하는 FR(Frequency Regulation) 운전 모드 및 LL(Load Levelizing) 운전 모드에 대하여 살펴보겠다.Next, a frequency regulation (FR) operation mode and a load levelizing (LL) operation mode performed by the BEMS 100 according to the spirit of the present invention will be described.

도 4a는 계통의 주파수가 높은 상태에서 이를 완화하기 위한 도 3a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도이고, 도 4b는 계통의 주파수가 낮은 상태에서 이를 완화하기 위한 도 3a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도이다.4A is a block diagram illustrating the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of FIG. 3A for mitigating this in a state where the system frequency is high, and FIG. 4B is a diagram of FIG. It is a block diagram showing the operation of the system power quality improvement system using BEMS.

도 4a에 도시한 바와 같이 FR high 운전의 경우, BEMS(100)는 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)를 이용하여 고주파수 대응 운전을 수행한다. 이때, BEMS(100)는 슈퍼커패시터 스토리지(300)에 태양광 발전기(400)의 발전 전력을 우선 충전시키고, 그리고, 건물의 전력 부하를 정해진 규정 내에서 최대로 증가시킨다.As shown in FIG. 4a , in the case of FR high operation, the BEMS 100 performs a high-frequency response operation using the supercapacitor storage 300 and the photovoltaic generator 400 . At this time, the BEMS 100 first charges the generated power of the photovoltaic generator 400 in the supercapacitor storage 300 , and increases the power load of the building to the maximum within the prescribed regulations.

상기 FR high 운전에서 증가되는 전력 부하는 건물의 냉난방 부하나 조명 부하가 될 수 있으며, 건물의 거주자가 불편함을 느낄 수 없도록, 사람이 냉난방이나 조명 변화를 인지 불가능한 속도로 증가시키며, 소정의 미리 규정된 범위로 증가시킨다.The power load increased in the FR high operation may be the heating/cooling load or lighting load of the building, and so that the occupant of the building does not feel discomfort, the person increases the heating/cooling or lighting change at an unrecognizable rate, and Increase within the specified range.

도 4b에 도시한 바와 같이 FR low인 운전의 경우, BEMS(100)는 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)를 이용하여 저주파수 운전을 수행한다. 이때, BEMS(100)는 계통으로 태양광 발전기(400) 전력 및 슈퍼커패시터 스토리지(300) 충전 전력을 동시에 방전시킨다. 이와 함께 건물 부하는 정해진 규정 내에서 최소로 감소시킨다.As shown in FIG. 4b , in the case of FR low operation, the BEMS 100 performs low-frequency operation using the supercapacitor storage 300 and the photovoltaic generator 400 . At this time, the BEMS 100 simultaneously discharges the solar generator 400 power and the supercapacitor storage 300 charging power to the system. At the same time, the building load is reduced to a minimum within the prescribed regulations.

상기 FR low 운전에서 감소되는 전력 부하는 건물의 냉난방 부하나 조명 부하가 될 수 있으며, 건물의 거주자가 불편함을 느낄 수 없도록, 사람이 냉난방이나 조명 변화를 인지 불가능한 속도로 증가시키며, 소정의 미리 규정된 범위로 증가시킨다. 구현에 따라, FR low 운전이 거주자 편의 보다 시급한 경우에는, 건물은 비상 전원만 공급할 수 있다.The power load that is reduced in the FR low operation may be the heating/cooling load or lighting load of the building, so that the occupant of the building does not feel discomfort, the person increases the heating/cooling or lighting change at an unrecognizable rate, and Increase within the specified range. Depending on the implementation, buildings may only provide emergency power when FR low operation is more urgent than occupant comfort.

도 5a는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 높은 경우 도 3a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도이고, 도 5b는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 낮은 경우 도 3a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도이다.Figure 5a is a block diagram showing the operation of the grid power quality improvement system using the BEMS of Figure 3a when the load of the building is high in the state where the frequency of the grid is normal, Figure 5b is the load of the building in the state where the frequency of the grid is normal It is a block diagram showing the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of FIG. 3A.

한편, 도 5c는 계통의 주파수가 정상인 상태에서 건물의 부하가 낮고, 태양광 발전 전력이 없는 경우 도 3a의 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템의 동작을 나타낸 블록도이다.Meanwhile, FIG. 5C is a block diagram illustrating the operation of the system power quality improvement system using the BEMS of FIG. 3A when the load of the building is low and there is no solar power generation in a state where the frequency of the system is normal.

도 5a에 도시한 바와 같이 정상 주파수 상태의 LL 운전으로서 대상 건물의 전력 부하가 high인 경우, 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)는, 건물부하감축, 즉, 일시적 피크부하 저감을 위한 운전을 수행한다. 상기 일시적 피크부하 저감을 위한 운전은 K-BEMS가 최초 제시될 때 구비된 기본 기능으로서, 건물최대부하, 즉 약정 계약 전력 보존차원에서 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)를 동시에 건물로 최대 방전/전송을 수행한다.As shown in FIG. 5A, when the power load of the target building is high as the LL operation in the normal frequency state, the supercapacitor storage 300 and the photovoltaic generator 400 reduce the building load, that is, temporarily reduce the peak load. drive for The operation for the temporary peak load reduction is a basic function provided when the K-BEMS is first presented, and the supercapacitor storage 300 and the photovoltaic generator 400 are simultaneously installed under the building maximum load, that is, the contract power conservation dimension. to perform maximum discharge/transmission.

정상 주파수 상태의 LL 운전으로서 대상 건물의 전력 부하가 low인 경우, 태양광 발전기(400)에서 생산된 전력이 존재시, 도 5b에 도시한 바와 같이, 슈퍼커패시터 스토리지(300)에 우선충전한다.When the power load of the target building is low as the LL operation in the normal frequency state, when the power generated by the photovoltaic generator 400 is present, as shown in FIG. 5B , the supercapacitor storage 300 is first charged.

반면, 정상 주파수 상태의 LL 운전으로서 대상 건물의 전력 부하가 low인 경우, 일기 등의 이유로 태양광 발전기(400)에서 생산된 전력이 없거나, 신재생 발전기가 구비되지 않은 경우, 도 5c에 도시한 바와 같이, 슈퍼커패시터 스토리지(300)를 계통 전력으로 충전한다.On the other hand, when the power load of the target building is low as the LL operation in the normal frequency state, there is no power generated by the photovoltaic generator 400 due to weather or the like, or when a renewable generator is not provided, As shown, the supercapacitor storage 300 is charged with system power.

상술한 도 5b 및 도 5c에 도시한 동작도, K-BEMS가 최초 제시될 때 구비된 기본 기능이다.The operation diagrams shown in FIGS. 5B and 5C described above are basic functions provided when the K-BEMS is first presented.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for improving system power quality using a BEMS according to the spirit of the present invention.

도시한 흐름도에 따른 전력 저장 스토리지 및 신재생 발전기를 구비한 건물의 전력 에너지를 관리하는 BEMS가 수행하는 계통 전력 품질 개선 방법은, 상기 건물에 전력을 공급하는 계통의 주파수 상태를 모니터링하는 단계(S100); 상기 주파수 상태가 정상이면, 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지로 상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계(S200); 상기 주파수 상태가 소정의 상한 기준 보다 높으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계(S400); 및 상기 주파수 상태가 소정의 하한 기준 보다 낮으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 높이는 조정을 수행하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.The system power quality improvement method performed by the BEMS for managing the power energy of a building having a power storage storage and a renewable generator according to the flowchart shown is the step of monitoring the frequency state of the system supplying power to the building (S100) ); If the frequency state is normal, performing power adjustment to the peak load for the building with the renewable generator and the power storage storage (S200); If the frequency state is higher than a predetermined upper limit, performing an adjustment to lower the frequency of the system to the power load of the building and the power storage storage (S400); and when the frequency state is lower than a predetermined lower limit, performing adjustment to increase the frequency of the system with the power load of the building and the power storage storage (S600).

상기 계통의 주파수 상태를 모니터링하는 단계(S100)는, BEMS(K-BEMS)의 EMS에서 한국전력거래소(KPX) 주파수 값을 직접적으로 읽어서, 혹은 한전 홈페이지로 연동된 KPX 주파수 실시간 값을 간접적으로 읽어오는 방식으로 수행될 수 있다. 이는 이미 공개된 API(Application Programing Interface)를 통하여 손쉽게 구현할 수 있는 바, 상세 설명은 생략한다.The step (S100) of monitoring the frequency state of the system is by directly reading the KPX frequency value from the EMS of the BEMS (K-BEMS) or indirectly reading the KPX frequency real-time value linked to the KEPCO website. It can be done in the following way. This can be easily implemented through an already published API (Application Programming Interface), and detailed description will be omitted.

상기 계통의 주파수 상태를 확인한(S101) 결과, 계통 주파수가 정상 주파수영역에 있는 경우, 상기 S200 단계를 수행한다.As a result of checking the frequency state of the system ( S101 ), if the system frequency is in the normal frequency range, step S200 is performed.

상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계(S200)에서는, 상기 건물의 에너지 비용 절감을 위해, 상기 전력 저장 스토리지를 상기 신재생 발전기의 생산 전력 또는 판매가가 저렴한 시기의 계통 전력으로 충전하여, 상기 건물의 전력 부하로 공급하되, 상기 건물에 피크 부하가 발생하면 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지에서 상기 건물로 전력을 공급할 수 있다.In the step (S200) of performing power adjustment to the peak load for the building, in order to reduce the energy cost of the building, the power storage storage is charged with the power produced by the renewable generator or grid power at a time when the selling price is low. , but supplied to the power load of the building, when a peak load occurs in the building, power may be supplied to the building from the renewable generator and the power storage storage.

구체적으로 상기 S200 단계의 경우를 예시하면, 정상상태의 주파수(within 60±02 Hz)로서 계통 주파수가 정상범위일 경우에는, Load Leveling 운전 즉, 건물피크부하 감축 및 최대에너지 절감을 위해, 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)의 전력으로 건물의 전력 부하에 충당시키는 기존의 K-BEMS 기능을 수행한다. 그런데, 기존의 K-BEMS 기능이라고 언급하였으나, 정확히는 기존의 K-BEMS의 LL 모드 운전은 계통 주파수와는 무관하게, 슈퍼커패시터 스토리지(300) 및 태양광 발전기(400)의 전력을 건물 에너지 저감과 최대 피크부하 감축에 이용함에 차이는 존재함을 밝혀둔다.Specifically, if the case of step S200 is exemplified, when the system frequency is in the normal range as the normal frequency (within 60±02 Hz), the load leveling operation, that is, for reducing the building peak load and maximal energy saving, supercapacitor The existing K-BEMS function of supplying the power load of the building with the power of the storage 300 and the photovoltaic generator 400 is performed. By the way, although mentioned as the existing K-BEMS function, the LL mode operation of the existing K-BEMS is, regardless of the grid frequency, the power of the supercapacitor storage 300 and the photovoltaic generator 400 to reduce building energy and It should be noted that there is a difference in use for maximum peak load reduction.

상기 계통의 주파수 상태를 확인한(S101) 결과, 계통 주파수가 고주파수 영역에 있는 경우, 상기 S400 단계를 수행한다.As a result of checking the frequency state of the system (S101), if the system frequency is in the high-frequency region, step S400 is performed.

상기 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계(S400)에서는, 상기 신재생 발전기의 생산 전력으로 상기 전력 저장 스토리지를 충전하고, 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시켜, 상기 전력 저장 스토리지의 전력을 소모시킨다.In the step (S400) of performing the adjustment to lower the frequency of the system, the power storage storage is charged with the generated power of the renewable generator, and by increasing one or more of the heating and cooling load and the lighting load of the building, the power is stored Consumes storage power.

구체적으로, 상기 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계(S400)는, 도시한 바와 같이, 1차적으로 상기 태양광 발전기(400)의 생산 전력을 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)를 충전하는 단계(S420); 상기 S420 단계의 수행에도 불구하고 계통 주파수를 다시 확인한(S440) 결과 high 상태를 지속하면, 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시켜 남는 전력을 소모하는 고주파수 BEMS 운전(FR)을 수행하는 단계(S460)를 포함할 수 있다.Specifically, performing the adjustment to lower the frequency of the system (S400) is, as shown, primarily charging the supercapacitor storage 300 with the generated power of the photovoltaic generator 400 ( S420); If the high state is maintained as a result of checking the system frequency again (S440) despite the execution of step S420, the high-frequency BEMS operation (FR) is performed to increase at least one of the heating/cooling load and the lighting load of the building to consume the remaining power. It may include a step (S460) of doing.

상기 S400 단계를 구체적 수치로 예시하면, BEMS에서 주파수 품질 요건(60±02)을 확인하는 과정에서, 계통 주파수 상태가 고주파수(High frequency)로 판정되면, 즉, 전력계통 주파수가 60.2 헤르쯔보다 크면(If frequency is more than 60.2 Hz), 태양광 발전기(400) 전력을 계통에 방전하지 않고, 슈퍼커패시터 스토리지(300)에 저장한다. 이를 통하여 계통 주파수의 추가적인 증가, 혹은 계통주파수의 감소를 도모 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 주파수가 여전히 낮아지지 않는다면 바로 BEMS 시스템은, 건물 부하의 증가에 나서고 이를 통해 주파수 감소를 추진한다. 구체적으로 나타내면, 냉난방 온도의 조절, 조명 밝기의 조절(Dimming control)등을 통해 건물의 부하를 증가시키고 계통 주파수를 낮출 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 사상에서 제시하는 주파수 제어라는 것을 부연 설명하면, 슈퍼커패시터 스토리지(300)와 태양광 발전기(400)를 전력 소모를 제1 도구로, 그리고 BEMS 전력부하제어(냉난방 부하제어, 조명제어 등)를 제2 도구로 사용하여 주파수 제어를 수행한다는 의미한다.If the step S400 is illustrated as a specific numerical value, in the process of checking the frequency quality requirements (60±02) in the BEMS, if the system frequency state is determined to be high frequency, that is, if the power system frequency is greater than 60.2 Hz ( If frequency is more than 60.2 Hz), the photovoltaic generator 400 power is stored in the supercapacitor storage 300 without discharging it to the grid. Through this, an additional increase in the system frequency or a decrease in the system frequency can be achieved. Nevertheless, if the frequency is still not lowered, the BEMS system immediately begins to increase the building load and thereby pushes the frequency reduction. Specifically, it is possible to increase the load on the building and lower the system frequency by controlling the heating and cooling temperature, dimming control, and the like. As described above, if the frequency control proposed in the spirit of the present invention is further explained, the supercapacitor storage 300 and the solar generator 400 are used as the first tool for power consumption, and the BEMS power load control (cooling and heating load control, It means that frequency control is performed using lighting control, etc.) as a second tool.

상기 계통의 주파수 상태를 확인한(S101) 결과, 계통 주파수가 고주파수 영역에 있는 경우, 상기 S600 단계를 수행한다.As a result of checking the frequency state of the system (S101), if the system frequency is in the high-frequency region, step S600 is performed.

상기 계통의 주파수를 높히는 조정을 수행하는 단계(S600)에서는, 상기 신재생 발전기의 생산 전력 및 상기 전력 저장 스토리지에서 방전되는 전력을 계통으로 공급하고, 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시킬 수 있다.In the step (S600) of performing the adjustment to increase the frequency of the system, the power produced by the renewable generator and the power discharged from the power storage storage are supplied to the system, and at least one of a building heating/cooling load and a lighting load is reduced can do it

구체적으로, 상기 계통의 주파수를 높히는 조정을 수행하는 단계(S600)는, 도시한 바와 같이, 1차적으로 상기 태양광 발전기(400)의 생산 전력과 상기 슈퍼커패시터 스토리지(300)의 방전 전력을 계통으로 공급하는 단계(S620); 상기 S620 단계의 수행에도 불구하고 계통 주파수를 다시 확인한(S440) 결과 low 상태를 지속하면, 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키는 저주파수 BEMS 운전(FR)을 수행하는 단계(S660)를 포함할 수 있다.Specifically, performing the adjustment to increase the frequency of the system (S600), as shown, primarily the production power of the photovoltaic generator 400 and the discharge power of the supercapacitor storage 300 supplying to the system (S620); If the low state is maintained as a result of checking the system frequency again (S440) despite the execution of step S620, performing a low-frequency BEMS operation (FR) for reducing at least one of the heating/cooling load and the lighting load of the building (S660) may include.

상기 S600 단계를 구체적 수치로 예시하면, BEMS에서 주파수 품질 요건(60±02)을 확인하는 과정에서, 계통 주파수 상태가 저주파수로 판정되면(If frequency is less than 598 Hz), 태양광 발전기(400)와 슈퍼커패시터 스토리지(300)를 동시에 계통으로 방전하여 계통주파수를 정상으로 돌리는데 힘을 보탠다. 이것으로도 정상으로 주파수 제어가 되지 않을 경우, 건물 냉난방 부하 및 조명 제어를 마찬가지로 동원한다. 다시말해, 건물 냉난방 부하를 차단하고 건물의 조명부하를 흐리게 하여 엘리베이터 등과 같은 비상전원을 제외하고 모든 부하를 최대한 줄이어 계통주파수를 올릴 수 있도록 하여 주파수를 정상 60헤르쯔로 돌린다는 것이다. 이와 같이, 본 발명의 사상에서 제시하는 주파수 제어라는 것을 부연 설명하면, 슈퍼커패시터 스토리지(300)와 태양광 발전기(400)를 제1 도구로, 그리고 BEMS 전력부하제어(냉난방 부하제어, 조명제어 등)를 제2 도구로 사용하여 주파수 제어를 수행한다는 것을 의미한다.If the S600 step is exemplified as a specific numerical value, in the process of checking the frequency quality requirements (60±02) in the BEMS, if the system frequency state is determined to be a low frequency (If frequency is less than 598 Hz), the solar generator 400 and supercapacitor storage 300 are discharged to the system at the same time to add power to return the system frequency to normal. If the frequency control is not normal even with this, the building heating/cooling load and lighting control are similarly mobilized. In other words, it cuts off the building's heating/cooling load and dims the building's lighting load to reduce all loads except for emergency power sources such as elevators as much as possible to raise the system frequency and return the frequency to normal 60Hz. In this way, if the frequency control proposed in the spirit of the present invention is further explained, the supercapacitor storage 300 and the solar generator 400 are used as the first tools, and the BEMS power load control (cooling/heating load control, lighting control, etc.) ) as a second tool to perform frequency control.

상술한 본 발명의 사상에 따른 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 방법은, 슈퍼커패시터를 구비한 계통 조정용 BEMS를 이용하여, 주파수가 높은 경우 1차적으로 슈퍼커패시터에 전력 저장하고, 하루에도 빈번하게 슈퍼커패시터를 충/방전에 활용하되, 슈퍼커패시터가 1차적으로 동작하는 시간 동안 건물 부하를 이용한 주파수 조정을 준비할 수 있다.The system power quality improvement method using the BEMS according to the spirit of the present invention described above uses the BEMS for system adjustment having a supercapacitor, and when the frequency is high, the power is primarily stored in the supercapacitor, and the supercapacitor is frequently used in a day. is used for charging/discharging, but it is possible to prepare for frequency adjustment using the building load during the time the supercapacitor operates primarily.

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.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : BEMS
120 : 양방향 DC/AC 변환기
140 : 양방향 DC/DC 변환기
160 : 단방향 DC/DC 변환기
200 : 건물 설비 제어부
300 : 슈퍼커패시터 스토리지
400 : 태양광 발전기
100: BEMS
120: bidirectional DC/AC converter
140: bidirectional DC/DC converter
160: unidirectional DC/DC converter
200: building equipment control unit
300: supercapacitor storage
400: solar generator

Claims (13)

관리 대상 건물의 전력 설비의 운전을 조절하는 건물 설비 제어부;
계통 또는 상기 건물의 남는 전력으로 충전하고, 계통 또는 상기 건물에 부족한 전력을 방전하는 전력 저장 스토리지; 및
상기 전력 저장 스토리지를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력의 주파수가 높으면 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 이를 흡수하고, 계통 전력의 주파수가 낮으면 상기 건물의 전력 부하를 줄이고 상기 전력 저장 스토리지에서 전력을 방출하는 방식으로 계통 전력 품질을 유지하는 BEMS
를 포함하는 BEMS를 이용한 계통 전력 품질 개선 시스템.
A building equipment control unit for controlling the operation of the power equipment of the building to be managed;
Power storage storage for charging the system or the remaining power of the building, and discharging the power insufficient in the system or the building; and
Corresponding to the power peak of the building using the power storage storage, if the frequency of the grid power is high, it is absorbed into the power load of the building and the power storage storage, and if the frequency of the grid power is low, the power load of the building is reduced BEMS to maintain grid power quality by reducing and dissipating power from the power storage storage.
System power quality improvement system using BEMS comprising a.
제1항에 있어서
상기 BEMS는,
계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면,
1차적으로 상기 전력 저장 스토리지에 남는 전력을 저장하고,
2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시키는 계통 전력 품질 개선 시스템.
The method of claim 1
The BEMS is,
When the frequency of the grid power becomes higher than the predetermined upper limit standard,
Storing the remaining power in the power storage storage primarily,
A grid power quality improvement system that secondaryly increases one or more of the building's heating and cooling loads and lighting loads.
제1항에 있어서
상기 BEMS는,
계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면,
1차적으로 상기 전력 저장 스토리지에 전력을 계통으로 방전하고,
2차적으로 건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키는 계통 전력 품질 개선 시스템.
The method of claim 1
The BEMS is,
When the frequency of the grid power is lower than the predetermined upper limit,
First discharging power to the power storage storage system,
A grid power quality improvement system that secondaryly reduces one or more of the building's heating and cooling loads and lighting loads.
제1항에 있어서,
태양 에너지 또는 풍력 에너지로 전력을 생산하는 신재생 발전기
를 더 포함하고,
상기 BEMS는,
상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지를 이용하여 상기 건물의 전력 피크에 대응하고, 계통 전력 품질을 유지하는 계통 전력 품질 개선 시스템.
According to claim 1,
Renewable generators that generate electricity from solar or wind energy
further comprising,
The BEMS is,
A grid power quality improvement system for responding to the power peak of the building and maintaining the grid power quality by using the renewable generator and the power storage storage.
제4항에 있어서
상기 BEMS는,
계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 높아지면,
상기 신재생 발전기의 생산 전력으로 상기 전력 저장 스토리지를 충전하고,
상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시켜, 상기 전력 저장 스토리지의 전력을 소모시키는 계통 전력 품질 개선 시스템.
5. The method of claim 4
The BEMS is,
When the frequency of the grid power becomes higher than the predetermined upper limit standard,
charging the power storage storage with the power produced by the renewable generator,
The system power quality improvement system for consuming power of the power storage storage by increasing at least one of a heating/cooling load and a lighting load of the building.
제4항에 있어서
상기 BEMS는,
계통 전력의 주파수가 소정의 상한 기준 보다 낮아지면,
상기 신재생 발전기의 생산 전력 및 상기 전력 저장 스토리지에서 방전되는 전력을 계통으로 공급하고,
건물 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키는 계통 전력 품질 개선 시스템.
5. The method of claim 4
The BEMS is,
When the frequency of the grid power is lower than the predetermined upper limit,
Supplying the generated power of the renewable generator and the power discharged from the power storage storage to the system,
A grid power quality improvement system that reduces one or more of the building's heating and cooling loads and lighting loads.
제4항에 있어서,
상기 BEMS는,
계통 또는 건물 전력 공급 선로의 교류 전력과 DC 링크단의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/AC 변환기;
상기 DC 링크단의 직류 전력과 상기 전력 저장 스토리지의 직류 전력을 상호 변환하는 양방향 DC/DC 변환기;
상기 신재생 발전기의 직류 전력을 변환하여 상기 DC 링크단으로 공급하는 단방향 DC/DC 변환기;
상기 양방향 DC/AC 변환기의 출력 선로를 계통 선로로 스위칭하는 계통 스위칭 회로; 및
상기 양방향 DC/AC 변환기의 출력 선로를 상기 건물 전력 공급 선로로 스위칭하는 건물 선로 스위칭 회로
를 포함하는 계통 전력 품질 개선 시스템.
5. The method of claim 4,
The BEMS is,
a bidirectional DC/AC converter for mutually converting AC power from a grid or building power supply line and DC power from a DC link end;
a bidirectional DC/DC converter for mutually converting the DC power of the DC link end and the DC power of the power storage storage;
a one-way DC/DC converter converting the DC power of the renewable generator and supplying it to the DC link terminal;
a grid switching circuit for switching an output line of the bidirectional DC/AC converter to a grid line; and
A building line switching circuit for switching the output line of the bidirectional DC/AC converter to the building power supply line
Grid power quality improvement system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 전력 저장 스토리지는 슈퍼커패시터 스토리지인 것을 특징으로 하는 계통 전력 품질 개선 시스템.
According to claim 1,
The system power quality improvement system, characterized in that the power storage storage is a supercapacitor storage.
전력 저장 스토리지 및 신재생 발전기를 구비한 건물의 전력 에너지를 관리하는 BEMS가 수행하는 계통 전력 품질 개선 방법으로서,
상기 건물에 전력을 공급하는 계통의 주파수 상태를 모니터링하는 단계;
상기 주파수 상태가 정상이면, 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지로 상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계;
상기 주파수 상태가 소정의 상한 기준 보다 높으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계; 및
상기 주파수 상태가 소정의 하한 기준 보다 낮으면, 상기 건물의 전력 부하 및 상기 전력 저장 스토리지로 계통의 주파수를 높이는 조정을 수행하는 단계
를 포함하는 계통 전력 품질 개선 방법.
As a system power quality improvement method performed by BEMS that manages power energy of a building equipped with power storage storage and a renewable generator,
monitoring a frequency state of a system for supplying power to the building;
if the frequency state is normal, performing power adjustment to the peak load for the building with the renewable generator and the power storage storage;
if the frequency state is higher than a predetermined upper limit, performing an adjustment to lower the frequency of the system with the power load of the building and the power storage storage; and
If the frequency state is lower than a predetermined lower limit, performing an adjustment to increase the frequency of the system with the power load of the building and the power storage storage
A method for improving system power quality, comprising:
제9항에 있어서,
상기 건물에 대한 피크 부하에 전력 조정을 수행하는 단계에서는,
상기 건물의 에너지 비용 절감을 위해, 상기 전력 저장 스토리지를 상기 신재생 발전기의 생산 전력 또는 판매가가 저렴한 시기의 계통 전력으로 충전하여, 상기 건물의 전력 부하로 공급하되, 상기 건물에 피크 부하가 발생하면 상기 신재생 발전기 및 상기 전력 저장 스토리지에서 상기 건물로 전력을 공급하는 계통 전력 품질 개선 방법.
10. The method of claim 9,
In the step of performing power adjustment to the peak load for the building,
In order to reduce the energy cost of the building, the power storage storage is charged with the power produced by the renewable generator or grid power at a time when the selling price is low, and supplied to the power load of the building, but when a peak load occurs in the building A system power quality improvement method for supplying power from the renewable generator and the power storage storage to the building.
제7항에 있어서,
상기 계통의 주파수를 낮추는 조정을 수행하는 단계는,
1차적으로 상기 신재생 발전기의 생산 전력으로 상기 전력 저장 스토리지를 충전하는 단계; 및
계통 주파수를 다시 확인한 결과 높은 상태가 지속되면, 2차적으로 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 증가시키는 단계
를 포함하는 계통 전력 품질 개선 방법.
8. The method of claim 7,
The step of performing the adjustment to lower the frequency of the system,
primarily charging the power storage storage with the power produced by the renewable generator; and
Secondarily increasing one or more of the heating/cooling load and the lighting load of the building if the high state continues as a result of checking the system frequency again
A method for improving system power quality, comprising:
제7항에 있어서,
상기 계통의 주파수를 높히는 조정을 수행하는 단계는,
1차적으로 상기 신재생 발전기의 생산 전력과 상기 전력 저장 스토리지의 방전 전력을 계통으로 공급하는 단계; 및
계통 주파수를 다시 확인한 결과 낮은 상태가 지속되면, 2차적으로 상기 건물의 냉난방 부하 및 조명 부하 중 하나 이상을 감소시키는 단계
를 포함하는 계통 전력 품질 개선 방법.
8. The method of claim 7,
The step of performing the adjustment to increase the frequency of the system,
primarily supplying the generated power of the renewable generator and the discharged power of the power storage storage to the system; and
Secondary reducing one or more of the heating/cooling load and the lighting load of the building if the low state continues as a result of checking the system frequency again
A method for improving system power quality, comprising:
제9항에 있어서,
상기 전력 저장 스토리지는 슈퍼커패시터 스토리지이고,
상기 신재생 발전기는 태양광 발전기인 것을 특징으로 하는 계통 전력 품질 개선 방법.


10. The method of claim 9,
The power storage storage is a supercapacitor storage,
The renewable generator is a system power quality improvement method, characterized in that the photovoltaic generator.


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