KR20220155114A - Ev 연계 dc 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법 - Google Patents

Ev 연계 dc 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법은, 계통 연계형 마이크로그리드에서 EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와; 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와; 고립형 마이크로그리드에서 EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계; 및 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계를 포함한다.

Description

EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법{Centralized Power Flow Control and Operation Method of EV-connected DC Microgrid for Multi Objective Optimization}
본 발명은 DC 마이크로그리드(microgrid)의 전력 제어 및 운영 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 EV 연결 마이크로그리드 시스템을 위한 전력 흐름 제어 알고리즘의 다중 목적 최적화를 통해 전력 가격 최소화 목적 및 EV 배터리 SOC 최대화 목적과 두 목적 간의 전환을 통해 마이크로그리드 시스템의 작동 모드의 견고성과 신뢰성을 보장할 수 있는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법에 관한 것이다.
재생가능한 에너지에 대한 집중적인 연구는 최근 마이크로그리드를 미래 전력 시스템의 유망한 기술 중 하나로 만들었다. 재생 가능한 에너지원을 사용하는 분산형 발전(distributed generations; DGs)은 친환경적 특성으로 인해 전력 시스템의 미래 트렌드가 되었다.
DCMG(DC Microgrid)는 여러 분산 발전 시스템(DGs), 에너지 저장 시스템 (energy storage systems; ESSs) 및 부하를 포함하는 소형 전력 시스템이다. DCMG는 그리드 연결 모드 또는 고립 모드로 운용될 수 있다. 마이크로그리드 시스템에서 전력 균형을 유지하기 위해서는, 전력 흐름 제어 전략이 마이크로그리드 에이전트들 간의 전력 교환을 조정하기 위해 필요하다.
상용화된 플러그-인(plug-in) EV(electric vehicle)의 증가는 잠재적인 전원이 된다. EV는 언제든지 마이크로그리드에 연결되거나 분리될 수 있는 유연한 저장 시스템으로 간주할 수 있다. EV가 마이크로그리드에 연결되면, V2G(Vehicle-to-Grid) 및 G2V(Grid-to-Vehicle) 형태로 그리드와 전력 교환이 가능하다.
그리드는 마이크로그리드 시스템에서 중요한 역할을 한다. 그렇지만, 그리드는 실제 상황에서 항상 사용할 수 있는 것은 아니다. 마이크로그리드 시스템이 그리드 상태에서 고장(장애)을 감지하면, 마이크로그리드의 버스 전압을 유지하는 책임은 DG 또는 ESS와 같은 다른 전력 에이전트로 이관된다.
전기 가격과 마이크로그리드에 대한 EV 연결은 또한 DCMG의 전력 흐름 제어 알고리즘에 영향을 미친다. 높은 전기 가격 조건에서, 마이크로그리드는 IDLE 또는 인버터 모드로 그리드 에이전트를 운용함으로써 그리드로부터의 전력 공급을 피해야 한다. 대신에, 마이크로그리드는 버스 전압을 지원하고 전력 균형을 유지하기 위해 다른 전력 에이전트를 사용한다.
또한, 마이크로그리드에의 EV 연결은 마이크로그리드 시스템이 다중 목적으로 작동하도록 한다. 일반적으로, 마이크로그리드는 가능한 가장 낮은 전기 가격으로 버스 전압을 유지해야 한다. 하지만, 마이크로그리드에의 EV 연결의 경우, 주요 목적이 가능한 가장 낮은 전기 가격으로 버스 전압을 유지하는 것에서 EV 배터리 SOC(state of charge)를 최대화하면서 버스 전압을 유지하는 것으로 이동할 수 있다.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2020-0048744호(특허문헌 1)에는 "복수의 분산전원을 구비하는 배전 계통 제어 방법 및 시스템"이 개시되어 있는바, 이에 따른 복수의 분산전원을 구비하는 배전 계통 제어 방법은, 제1 제어부가, 제1 배전 계통에 구비되는 하나 이상의 분산전원의 연계점에서의 연계 전압 값과 상기 각 분산전원의 발전 가능 무효 전력 값을 수집하는 분산전원 특성치 수집 단계; 상기 각 분산전원의 연계점 전압 값을 기준으로 상기 제1 배전 계통의 전압이 미리 정해진 기준 범위를 벗어나는 기준 연계 지점을 산출하는 기준 연계 지점 산출 단계; 상기 기준 연계 지점부터 상기 제1 배전 계통의 종단까지의 영역(=말단부)에 포함되는 각 분산전원의 발전 가능 무효 전력 값의 합(=말단부 무효 전력)을 산출하고, 상기 기준 연계 지점부터 상단의 일부 영역(=중간부)에 포함되는 각 분산전원의 발전 가능 무효 전력 값의 합(=중간부 무효 전력)이 상기 말단부 무효 전력을 상쇄할 수 있도록 상기 중간부를 산정하는 제1 배전 계통 구분 단계; 및 상기 제1 제어부가, 상기 중간부와 상기 말단부에 포함되는 분산전원의 무효 전력을 이용하여 상기 제1 배전 계통의 전압이 상기 기준 범위를 벗어나지 않도록 제어하는 전압 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 제1 배전 계통에 포함되는 복수의 분산전원의 무효 전력을 이용하여 제1 배전 계통 내에서의 전압 승강을 억제함과 동시에 상기 제1 배전 계통이 제2 배전 계통과 연계되는 고압 연계점에서의 무효 전력을 제어하여 제2 배전 계통에서의 전압 안정도 및 전력 조류도 효과적으로 조절할 수 있는 장점이 있기는 하나, 발명의 주요 핵심이 복수의 분산전원의 무효 전력을 이용하는 것으로 한정되어 있어, 분산 전원, 부하, 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV) 등이 함께 망을 구성하여 운영되는 마이크로그리드 시스템에서 전력 흐름 제어를 최적화하는데 적용하기는 어려운 단점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2020-0048744호(2020.05.08.)
본 발명은 상기와 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, EV 연결 마이크로그리드 시스템을 위한 전력 흐름 제어 알고리즘의 다중 목적 최적화를 통해 전력 가격 최소화 목적 및 EV 배터리 SOC 최대화 목적과 두 목적 간의 전환을 통해 마이크로그리드 시스템의 작동 모드의 견고성과 신뢰성을 보장할 수 있는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법은,
a) 계통 연계형 마이크로그리드에서 전기 자동차(EV)의 연결 여부를 판별하는 단계와;
b) EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
c) EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
d) 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
e) 고립형 마이크로그리드에서 EV의 연결 여부를 판별하는 단계와;
f) EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
g) EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계; 및
h) 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 c)에서의 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
c-1) ESS(energy storage system)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
c-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV(electric vehicle) 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태 (SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
c-3) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격(high electricity price)인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 모두 최대로 충전시키는 단계와;
c-4) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리를 최대로 충전시키며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
c-5) 상기 단계 c-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
c-6) 상기 단계 c-5)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
c-7) 상기 단계 c-5)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계; 및
c-8) 상기 단계 c-7)에서 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 단계 d)에서의 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
d-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
d-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
d-3) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
d-4) 상기 단계 d-3)에서 상기 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
d-5) 상기 단계 d-2)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시켜며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
d-6) 상기 단계 d-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
d-7) 상기 단계 d-6)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계; 및
d-8) 상기 단계 d-7)에서 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 g)에서의 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
g-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하는 단계와;
g-2) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하고, 부하는 마이크로그리드에서 분리시키는 단계와;
g-3) 상기 단계 g-2)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 최대로 방전시키는 단계와;
g-4) 상기 단계 g-3)에서 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력 (PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하는 단계와;
g-5) 상기 단계 g-1)에서 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
g-6) 상기 단계 g-5)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 방전시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계; 및
g-7) 상기 단계 g-6)에서 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하고, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 h)에서의 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
h-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
h-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
h-3) 상기 단계 h-2)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
h-4) 상기 단계 h-2)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력 (PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계와;
h-5) 상기 단계 h-4)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계와;
h-6) 상기 단계 h-2)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
h-7) 상기 단계 h-6)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
h-8) 상기 단계 h-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리의 작동을 중지시키는 단계와;
h-9) 상기 단계 h-8)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계; 및
h-10) 상기 단계 h-9)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 다중 목적 최적화를 충족하기 위해 중앙 집중식 제어 아키텍처를 사용하여 EV 연계 DCMG에 대한 전력 흐름 제어 전략을 도입함으로써, EV 연계 마이크로그리드 시스템을 위한 전력 흐름 제어 알고리즘의 다중 목적 최적화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 EV 연계 DCMG의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법의 구현을 위해 채용되는 DCMG 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 단계 S202의 EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 2의 단계 S203의 EV 및 계통 연계의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 2의 단계 S204의 EV 및 계통 연계의 높은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 2의 단계 S206의 EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 2의 단계 S207의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 EV 연결 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 2의 단계 S208의 높은 분산발전 전력 상태에서의 EV 연결 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 EV 및 계통 연계의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법의 구현을 위해 채용되는 DCMG 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 제어 및 운영 방법의 구현을 위해 채용되는 DCMG 시스템(100)은 3상 양방향 AC/DC 컨버터(110), 3상 단방향 AC/DC 컨버터(120), 제1 양방향 DC/DC 컨버터(130), 제2 양방향 DC/DC 컨버터(140) 및 스위칭 장치(150)를 포함하여 구성된다.
3상 양방향 AC/DC 컨버터(110)는 메인 계통 전원(101)과 DC 전압 버스(106) 사이에 위치되어 계통 전원(101)으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 DC 전압 버스(106)로 공급하거나, DC 전압 버스(106)를 통해 공급받은 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 메인 계통 전원(101) 측으로 제공한다.
3상 단방향 AC/DC 컨버터(120)는 분산 전원(102)(예컨대, 풍력 발전 시스템)과 DC 전압 버스(106) 사이에 위치되어 분산 전원(102)으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 DC 전압 버스(106)로 공급한다.
제1 양방향 DC/DC 컨버터(130)는 ESS(energy storage system)(103)와 DC 전압 버스(106) 사이에 개재되어 DC 전압 버스(106)를 통해 공급받은 직류 전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 ESS(103)로 제공하거나, ESS(103)로부터의 직류 전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 DC 전압 버스(106)로 공급한다.
제2 양방향 DC/DC 컨버터(140)는 EV(electric vehicle) 배터리(105)와 DC 전압 버스(106) 사이에 개재되어 DC 전압 버스(106)를 통해 공급받은 직류 전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 EV 배터리(105)로 공급하거나, EV 배터리(105)로부터의 직류 전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 DC 전압 버스(106)로 공급한다.
스위칭 장치(150)는 부하(104)와 DC 전압 버스(106) 사이에 위치되어 부하(104) 중에 중요하지 않은 부하를 차단하거나 다시 연결하기 위해 온/오프 스위칭 작동을 한다. 이와 같은 스위칭 장치(150)로는 전자접촉기(magnetic contactor)가 사용될 수 있다.
여기서, 이상과 같은 3상 양방향 AC/DC 컨버터(110), 3상 단방향 AC/DC 컨버터(120), 제1 양방향 DC/DC 컨버터(130), 제2 양방향 DC/DC 컨버터(140)에는 본 발명의 방법에 채용되는 전력 흐름 제어 알고리즘을 구현하기 위해 컨트롤러(예를 들면, 32 비트 부동 소수점 디지털 신호 프로세서(DSP) TMS320F28335 컨트롤러)가 각각 구비될 수 있다.
또한, 각 마이크로그리드 시스템 에이전트의 작동 모드는 분산 전원(예컨대, 풍력 발전), 배터리 SOC(state of charge), 그리드 가용성, EV 상태, EV의 SOC, 전기 가격 조건 및 마이크로그리드의 주요 목적에 따라 결정될 수 있다.
그러면, 이하에서는 이상과 같은 DCMG 시스템을 기반으로 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법에 대해 설명해 보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법은, 먼저 계통 연계형 마이크로그리드에서 전기 자동차(EV)의 연결 여부를 판별한다(단계 S201).
상기 단계 S201의 판별에서 EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S202). 여기서, 이와 같은 EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드의 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
상기 단계 S201의 판별에서 EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)(예를 들면, 풍력 발전 전력(PW))이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면(즉, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 작거나 같으면), 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S203). 이와 같은 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드의 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
또한, 상기 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하는 절차에서, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S204). 이와 같은 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드의 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 본 발명의 전력 제어 및 운영 방법은 고립형 마이크로그리드에 대해서도 동일하게 적용된다. 즉, 먼저 고립형 마이크로그리드에서 EV의 연결 여부를 판별한다(단계 S205).
상기 단계 S205의 판별에서 EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S206). 여기서, 이와 같은 EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드의 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
또한, 상기 단계 S205의 판별에서 EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면(즉, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 작거나 같으면), 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S207). 이와 같은 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드의 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
또한, 상기 분산 발전 전력(PD )이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하는 절차에서, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전한다(단계 S208). 이와 같은 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
이상과 같은 일련의 과정에서, 상기 단계 S201∼S204는 계통 연계형 마이크로그리드를 전제로 하고, 상기 단계 S205∼S208은 계통과 연계되지 않은 고립형 마이크로그리드를 전제로 하는 것으로서, 편의상 도 2에 하나의 흐름도로 도시했을 뿐, 사실상 상호 독립적인 알고리즘이다. 따라서 상기 단계 S201∼S204와 단계 S205∼S208의 실행에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 단계 S201∼S204가 먼저 실행되고, 단계 S205∼S208이 나중에 실행될 수도 있고, 단계 S205∼S208이 먼저 실행되고, 단계 S201∼S204가 나중에 실행될 수도 있으며, 단계 S201∼S204와 단계 S205∼S208이 동시에 실행될 수도 있다.
도 3은 도 2의 단계 S202의 EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 3에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", CON은 "Converter Operation", INV는 "Inverter Operation", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 3을 참조하면, 먼저 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여(단계 S301), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S302). 이 판별에서, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S303), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 충전시킨다(단계 S308). 그리고 상기 단계 S303의 판별에서 높은 전기 가격이면, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별한다(단계 S305). 이 판별에서, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 계통의 작동을 중지하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 한다(단계 S306). 그리고 상기 단계 S305의 판별에서 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다(단계 S307).
또한, 상기 단계 S302의 판별에서 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별한다(단계 S304). 이 판별에서, 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로한다(단계 S306). 그리고 단계 S304의 판별에서, 높은 전기 가격이 아니면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다(단계 S307).
한편, 상기 단계 S301의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S309). 이 판별에서, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 계통 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다(단계 S313).
또한, 상기 단계 S309의 판별에서, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S310), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 계통 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 충전시킨다(단계 S311). 그리고 상기 단계 S310의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S312), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 충전시킨다(단계 S308). 그리고 상기 단계 S312의 판별에서 높은 전기 가격이면, 계통 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다(단계 S313).
도 4는 도 2의 단계 S203의 EV 및 계통 연계의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 4에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", CON은 "Converter Operation", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 4를 참조하면, 먼저 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S401). 이 판별에서, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S402). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S403), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)를 모두 최대로 충전시킨다(단계 S404).
그리고 단계 S403의 판별에서 높은 전기 가격이면, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S405), 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별한다(단계 S406). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다. 이때, 또한 EV 배터리(105)를 최대로 충전시키거나 작동을 중지시킨다(단계 S407). 그리고 단계 S406의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, EV 배터리(105) 및 ESS(103)의 배터리를 모두 최대로 충전시키거나, 계통의 작동을 중지시키고, EV 배터리(105)를 최대로 방전시키며, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S408).
또한, 상기 단계 S405의 판별에서 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별한다(단계 S409). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 계통 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하고, EV 배터리(105)를 최대로 충전시키며, ESS(103)의 배터리의 작동을 중지시키거나, 계통 및 EV 배터리(105)의 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리의 DC-링크 전압 제어를 방전으로 한다(단계 S410).
그리고 상기 단계 S409의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)를 최대로 충전시킨다. 또는 계통의 작동을 중지하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 방전시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S411).
또한, 상기 단계 S402의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S412), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 충전시키며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S413).
그리고 단계 S412의 판별에서 높은 전기 가격이면, 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S414), 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키고, 계통 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다. 또는 계통의 작동을 중지시키고, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 한다(단계 S415). 또한, 상기 단계 S414의 판별에서, 배터리 충전 상태 (SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S421).
한편, 상기 단계 S401의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S416). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S417), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)를 최대로 충전시킨다(단계 S418). 그리고 단계 S417의 판별에서 높은 전기 가격이면, 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)를 최대로 충전시킨다. 또는 계통의 작동을 중지하고, ESS(103)의 배터리를 최대로 방전시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S411).
또한, 상기 단계 S416의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S419), 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S420). 그리고 단계 S419의 판별에서 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S421).
도 5는 도 2의 단계 S204의 EV 및 계통 연계의 높은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 5에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", CON은 "Converter Operation", INV는 "Inverter Operation", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 5를 참조하면, 먼저 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S501). 이 판별에서, 배터리 충전 상태 (SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리(105)의 충전 상태 (SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S502). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S503), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S504).
그리고 단계 S503의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S505), 높은 전기 가격이면 ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨 상태에서, 계통은 작동을 중지시키고, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하거나, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S506). 그리고 단계 S505의 판별에서 높은 전기 가격이 아니면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S507).
또한, 상기 단계 S502의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S508), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 충전시켜며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S509).
그리고 상기 단계 S508의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력 (PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S510), 높은 전기 가격이 아니면 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S511).
또한, 상기 단계 S510의 판별에서 높은 전기 가격이면, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S512), ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S513). 그리고 상기 단계 S512의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 계통과 EV 배터리(105)는 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다. 또는 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, EV 배터리(105)는 작동을 중지시키며, ESS(103)의 배터리는 최대로 방전시킨다(단계 S514).
한편, 상기 단계 S501의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리(105)의 충전 상태 (SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S515). 이 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S516). 그리고 상기 단계 S515의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S517), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S518).
그리고 상기 단계 S517의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여(단계 S519), 높은 전기 가격이 아니면 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S520). 또한, 상기 단계 S519의 판별에서 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S521).
도 6은 도 2의 단계 S206의 EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 6에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 6을 참조하면, 먼저 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별한다(단계 S601). 이 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S602), ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)(예를 들면, 풍력 발전)을 MPPT(Maximum Power Point Tracking; 최대 전력점 추종) 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리의 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S603). 그리고 단계 S602의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리의 DC-링크 전압 제어를 방전으로 한다(단계 S604).
또한, 상기 단계 S601의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여(단계 S602), ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시킨다(단계 S606).
그리고 상기 단계 S605에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S607), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리의 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S608). 그리고 상기 단계 S607의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 충전시킨다(단계 S609).
도 7은 도 2의 단계 S207의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 EV 연결 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 7에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 7을 참조하면, 먼저 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별한다(단계 S701). 이 판별에서, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S702), EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하고, 부하(104)는 마이크로그리드에서 분리시킨다(단계 S703).
그리고 단계 S702의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리(105) 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S704), 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리(105) 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리(105)는 최대로 방전시킨다(단계 S705). 그리고 단계 S704의 판별에서 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리(105) 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 한다(단계 S706).
한편, 상기 단계 S701의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여(단계 S707), EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S708).
그리고 상기 단계 S707의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)+ESS(103)의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S709), 분산 발전 전력(PD)+ESS(103)의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 방전시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S710). 그리고 단계 S709의 판별에서 분산 발전 전력(PD)+ESS(103)의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하고, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S711).
도 8은 도 2의 단계 S208의 높은 분산발전 전력 상태에서의 EV 연결 고립형 마이크로그리드 운전 모드에 의한 마이크로그리드 운전의 서브 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 8에서 C는 "Charging", D는 "Discharging", VDC는 "DC-link Voltage Control", IDLE은 "No Operation"을 각각 의미한다.
도 8을 참조하면, 먼저 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별한다(단계 S801). 이 판별에서, ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여(단계 S802), EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별한다(단계 S803). 이 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)를 최대로 충전시킨다(단계 S804).
또한, 상기 단계 S803의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력 (PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S805), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S806). 그리고 상기 단계 S805의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S807).
또한, 상기 단계 S802의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여(단계 S808), 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S809). 그리고 상기 단계 S808의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS(103)의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리(105)는 작동을 중지시킨다(단계 S810).
한편, 상기 단계 S801의 판별에서 ESS(103)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여(단계 S811), EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리 및 EV 배터리(105)의 작동을 중지시킨다(단계 S812).
그리고 상기 단계 S811의 판별에서 EV 배터리(105)의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별한다(단계 S813). 이 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 최대로 충전시킨다(단계 S844). 그리고 상기 단계 S813의 판별에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS(103)의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리(105)는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 한다(단계 S807).
한편, 도 9는 EV 및 계통 연계의 낮은 분산발전 전력 상태에서의 마이크로그리드 운전 모드에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 이는 분산 발전으로서 풍력 발전의 경우를 예로 든 것으로서, 전기 가격을 최소화하는 것에서 EV 충전 상태를 최대화하는 것으로 목적을 변경할 때, 낮은 분산발전 전력 상태에서의 EV 연계 DCMG의 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 9에 도시된 바와 같이, 계통 전류(IG)는 전기 가격의 최소화 구간에서는 작동을 중지시키고, EV 충전 상태 최대화 구간에서는 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 한다.
ESS(103)의 배터리 전류(IB)는 전기 가격의 최소화 구간에서는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하고, EV 충전 상태 최대화 구간에서는 작동을 중지시킨다.
EV 배터리(105) 전류(IEV)는 전기 가격의 최소화 구간에서는 작동을 중지시키고, EV 충전 상태 최대화 구간에서는 최대로 충전시킨다.
이상과 같이, 전기 가격을 최소화하는 것에서 EV 충전 상태를 최대화하는 것으로 목적이 변경될 때, 목적이 변경되는 지점(시점)을 기준으로 그 이전과 이후에 계통(grid), 에너지 저장 시스템(ESS)의 배터리, 전기 자동차(EV)의 배터리는 각각 작동을 중지하거나 컨버터(혹은 인버터)로 동작하고, 최대로 충전(혹은 방전)함으로써 목적을 최적화할 수 있게 된다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법은 다중 목적 최적화를 충족하기 위해 중앙 집중식 제어 아키텍처를 사용하여 EV 연계 DCMG에 대한 전력 흐름 제어 전략을 도입함으로써, EV 연계 마이크로그리드 시스템을 위한 전력 흐름 제어 알고리즘의 다중 목적 최적화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법을 적용함으로써, 전력 균형, 시스템 안정, 그리드 장애(고장), 전기 가격 제약, 및 EV 연계를 포함하는 DCMG의 전력 관리에 대한 관심사들을 효과적으로 그리고 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 계통 전원 102: 분산 전원
103: ESS 104: 부하
105: EV 배터리 106: DC 전압 버스
110: 양방향 AC/DC 컨버터 120: 단방향 AC/DC 컨버터
130: 제1 양방향 DC/DC 컨버터 140: 제2 양방향 DC/DC 컨버터
150: 스위칭 장치

Claims (5)

  1. a) 계통 연계형 마이크로그리드에서 전기 자동차(EV)의 연결 여부를 판별하는 단계와;
    b) EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
    c) EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
    d) 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
    e) 고립형 마이크로그리드에서 EV의 연결 여부를 판별하는 단계와;
    f) EV가 연결되지 않은 경우, EV 비연결 상태에서의 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계와;
    g) EV가 연결된 경우, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크지 않으면, 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계; 및
    h) 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)보다 크면, 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 c)에서의 낮은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
    c-1) ESS(energy storage system)의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    c-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV(electric vehicle) 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태 (SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    c-3) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격(high electricity price)인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 모두 최대로 충전시키는 단계와;
    c-4) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리를 최대로 충전시키며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
    c-5) 상기 단계 c-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    c-6) 상기 단계 c-5)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
    c-7) 상기 단계 c-5)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계; 및
    c-8) 상기 단계 c-7)에서 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d)에서의 높은 분산 발전 전력으로 EV 및 계통 연계 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
    d-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    d-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    d-3) 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
    d-4) 상기 단계 d-3)에서 상기 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
    d-5) 상기 단계 d-2)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 계통의 DC-링크 전압 제어를 인버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시켜며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
    d-6) 상기 단계 d-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    d-7) 상기 단계 d-6)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 높은 전기 가격인지를 판별하여, 높은 전기 가격이 아니면 계통의 DC-링크 전압 제어를 컨버터 동작으로 하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계; 및
    d-8) 상기 단계 d-7)에서 높은 전기 가격이면, 계통의 작동을 중지시키고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 g)에서의 낮은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
    g-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    g-2) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하고, 부하는 마이크로그리드에서 분리시키는 단계와;
    g-3) 상기 단계 g-2)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력(PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 최대로 방전시키는 단계와;
    g-4) 상기 단계 g-3)에서 분산 발전 전력(PD)+EV 배터리 최대 방전 전력 (PEV,dismax)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하는 단계와;
    g-5) 상기 단계 g-1)에서 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
    g-6) 상기 단계 g-5)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최소 충전 상태(SOCMin)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 방전시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계; 및
    g-7) 상기 단계 g-6)에서 분산 발전 전력(PD)+ESS의 배터리 최대 방전 전력(PB,dismax)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 방전으로 하고, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 h)에서의 높은 분산 발전 전력으로 EV 연계 고립형 마이크로그리드 운전 모드로 마이크로그리드를 운전하는 단계는,
    h-1) ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    h-2) 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하는 단계와;
    h-3) 상기 단계 h-2)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리를 최대로 충전시키는 단계와;
    h-4) 상기 단계 h-2)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력 (PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계와;
    h-5) 상기 단계 h-4)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리(105) 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계와;
    h-6) 상기 단계 h-2)에서 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 최대로 충전시키며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
    h-7) 상기 단계 h-6)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+ESS의 배터리 최대 충전 전력(PB,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하며, EV 배터리는 작동을 중지시키는 단계와;
    h-8) 상기 단계 h-1)에서 상기 ESS의 배터리 충전 상태(SOCBAT)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 큰지를 판별하여, EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리 및 EV 배터리의 작동을 중지시키는 단계와;
    h-9) 상기 단계 h-8)에서 상기 EV 배터리의 충전 상태(SOCEV)가 최대 충전 상태(SOCMax)보다 크지 않으면, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 큰지를 판별하여, 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크면, 분산 발전(DG)을 DC-링크 전압 제어 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 최대로 충전시키는 단계; 및
    h-10) 상기 단계 h-9)에서 분산 발전 전력(PD)이 부하 전력(PL)+EV 배터리 최대 충전 전력(PEV,charmax)보다 크지 않으면, 분산 발전(DG)을 MPPT 모드로 운전하고, ESS의 배터리는 작동을 중지시키며, EV 배터리는 DC-링크 전압 제어를 충전으로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EV 연계 DC 마이크로그리드의 다중 목적 최적화를 위한 전력 제어 및 운영 방법.
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