KR20240032633A - 백업 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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KR20240032633A
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임경배
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민준홍
이상훈
박성열
박민기
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Abstract

본 발명은, 전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 백업 장치를 제공할 수 있다.

Description

백업 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템{Back-up device and photovoltaic system including the same}
본 발명은 백업 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로,　태양광　발전 시스템은 태양 전지(Photovoltaic cell)를 이용하여　태양광　에너지를 전기 에너지로　변환시켜 상용　전력　계통으로 전송해주기 위한 시스템으로서, 이 과정에서 환경 오염이 발생하지 않으며 반영구적으로 사용 가능하다.
종래 계통 연계형 태양광 발전 시스템은, 전력계통과 연결되어 태양광 모듈(photovoltaic module)의 발전 상황에 따라 전력계통의 전력을 사용하거나, 전력계통으로 전력을 공급할 수 있는 시스템이다. 예를 들어, 낮 시간에 태양광 모듈에서 전력 발전이 충분하면, 부하에 전력을 공급하고 남는 전력을 전력계통으로 공급할 수 있다. 또한, 밤 시간에 태양광 모듈에서 전력 발전이 충분하지 않으면, 전력계통에서 부하에 전력을 공급할 수 있다. 따라서 종래 태양광 발전 시스템은 시간, 날씨와 관계없이 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.
도 1은 종래 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면 종래 태양광 발전 시스템은, 태양광 모듈(110)과, 상기 태양광 모듈(110)에서 생산된 에너지를 부하(130) 및 전력계통(140)으로 전달하는 인버터(120)와, 태양광 모듈(110)에서 생산된 전력을 사용하는 부하(130)로 구성될 수 있다.
이와 같은 종래의 구성에서 전력계통에 정전이 발생하고, 태양광 모듈(110)에서 발전이 충분하지 않다면, 전력을 필수적으로 공급받아야 하는 부하가 전력을 공급받을 수 없게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 정전 또는 전력공급이 충분하지 않은 상황에서도 전력공급이 필수적인 부하에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
또한, 종래 태양광 발전 시스템 구성에서는 용량증설이 필요한 경우 시스템의 구성 및 통신 시스템의 호환성을 유연하게 가져갈 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 정전 또는 태양광 모듈의 발전량이 부족한 상황에서도 태양광 발전 시스템이 필수적으로 전력을 공급해야 하는 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용량 증설을 위해 서로 다른 복수의 시스템을 사용할 수 있도록 유연한 호환성을 가지는 통신 시스템을 구축하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 백업 장치를 제공할 수 있다.
상기 부하는, 상기 메인 릴레이와 상기 전력 계통 사이에 배치되는 제1 부하; 및 상기 메인 릴레이와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 배치되는 제2 부하;를 포함할 수 있다.
상기 백업 장치는, 상기 전력 계통이 연계 되지 않은 것에 기초하여 상기 부하에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 트랜스포머를 더 포함할 수 있다.
상기 백업 장치는, 태양광 모듈에서 생산된 전력을 상기 부하에 공급하는 분산 에너지 자원과 연결시키는 제1스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 백업 장치는, 발전기; 및 상기 부하와 상기 발전기를 연결하고, 상기 메인 릴레이와 상보 동작하는 제2스위치;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 태앙광 모듈, 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템의 전력 공급 여부에 기초하여 상기 발전기가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전력을 생성하는 태양광 모듈; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS); 선택적으로 연결되는 적어도 하나의 분산 에너지 자원(Distributed Energy Resources, DER); 상기 에너지 저장 시스템 및 전력 계통 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받는 부하; 연결된 부하에 전력을 공급 및 백업하도록 제어하는 백업 장치를 포함하고, 상기 백업 장치는, 전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 상기 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 백업 장치;를 포함하는 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은, 상기 태양광 모듈에서 생산된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터; 및 상기 인버터에서 출력된 상기 교류 전력의 적어도 일부를 저장하는 전력저장장치를 포함할 수 있다.
상기 전력저장장치는, DC-AC 전력 변환기를 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전 시스템은 상기 부하와 전력 계통의 연결상태를 판단하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전력을 생성하는 태양광 모듈; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS); 상기 에너지 저장 시스템 및 전력 계통 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받는 부하; 연결된 부하에 전력을 공급 및 백업하도록 제어하는 백업 장치를 포함하고, 상기 에너지 저장 시스템은, 상기 태양광 모듈에서 생산된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터; 상기 인버터에서 출력된 상기 교류 전력의 적어도 일부를 저장하는 전력저장장치; 및 상기 인버터 및 상기 전력저장장치 중 적어도 하나로부터 수신한 데이터에 기초하여 서버와 통신하는 제1 제어부를 포함하고, 상기 백업 장치는, 전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 상기 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제2 제어부를 포함하는 백업 장치;를 포함하는 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양광 발전 시스템에 연결된 전력계통이 정전상태에 있거나, 태양광 모듈의 발전량이 부족한 상황에서도 필수적으로 전력공급이 필요한 부하에 전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 에너지 저장 시스템 내 전력저장장치의 과충전을 방지할 수 있도록 하여, 태양광 발전 시스템의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 백업 장치와 호환 가능한 에너지 저장 시스템을 사용하고, 백업 장치와 에너지 저장 시스템 간 다양한 통신 네트워크를 구현할 수 있도록 함으로써, 태양광 발전 시스템의 호환성을 유연하게 할 수 있고, 시스템의 효율성과 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양광 발전 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양광 발전 시스템의 백업 장치에 관한 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템의 백업 장치에 관한 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제1 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제2 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제3 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제4 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제5 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제6 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게
실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서, "또는", "적어도 하나" 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, "또는 B""및 B 중 적어도 하나"는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성 요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양광 발전 시스템의 구체적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(210), 분산 에너지 자원(221), 부하(231, 232), 인버터(222) 및 전력저장장치(223)를 포함하는 에너지 저장 시스템(220), 백업 장치(240), 제1 제어부(241), 제2 제어부(242), 메인 릴레이(243), 센서부(250), 서버(260), 미터기(270), 전력 계통(280)을 포함할 수 있다.
태양광 모듈(210)은 광전효과에 의해 표면에 입사되는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 일정 전압의 전력을 출력할 수 있다.
분산 에너지 자원(221) 및 에너지 저장 시스템(220)은 태양광 모듈(210)로부터 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환한 후, 부하(231, 232) 및 전력 계통(280)으로 공급할 수 있다.
도 2에서 태양광 발전 시스템의 분산 에너지 자원(221)은 백업 장치(240)와 호환되지 않아, 분산 에너지 자원(221)과 백업 장치(240)는 통신망으로 연결될 수 없다. 따라서, 백업 장치(240)에서 분산 에너지 자원(221)으로 제어신호를 전달할 수 없다.
반면, 도 3에서 태양광 발전 시스템의 인버터(222) 및 전력저장장치(223)를 포함하는 에너지 저장 시스템(220)은 백업 장치(240)와 호환 가능하여, 에너지 저장 시스템(220)과 백업 장치(240)는 통신망으로 연결될 수 있다. 따라서, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220)으로 제어신호를 전달할 수 있다.
부하(231,232)는 에너지 저장 시스템(220) 또는 전력계통(280) 중 적어도 하나로부터 전력을 수신할 수 있다. 부하(231,232)는 메인 릴레이(243)를 사이에 두고, 메인 릴레이(243)와 전력 계통(280) 사이에 배치되는 제1 부하(231) 및 메인 릴레이(243)와 에너지 저장 시스템(220) 사이에 배치되는 제2 부하(232)를 포함할 수 있다. 이때, 부하(231, 232)는 전력 공급이 필수적이지 않은 제1 부하(231)와, 전력 공급이 필수적인 제2 부하(232)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템이 전력계통(280)과 연결되어 있거나, 태양광 모듈(210)에서 부하(231, 232)로 공급되는 전력이 부하에서 필요한 전력보다 많은 경우, 백업 장치(240)는 전력공급이 필수적인 제2 부하(232)뿐만 아니라, 전력공급이 필수적이지 않은 제1 부하(231)에도 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템이 전력계통(280)과 끊어진 정전상태이고, 태양광 모듈(210)에서 부하(231, 232)로 공급되는 전력이 부하(231, 232)에서 필요한 전력보다 적은 경우, 백업 장치(240)는 전력공급이 필수적인 제2 부하(232)에만 전력을 공급하고, 전력공급이 필수적이지 않은 제1 부하(231)에는 전력을 공급하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 부하(231)는 가정에서 일시적으로 사용하는 커피포트, 다리미, 전자레인지, 각종 전자제품의 충전 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 부하(232)는 가정에서 지속적으로 작동되어야 하는 냉장고, 보일러일 수 있다.
도 3을 참조하면, 에너지 저장 시스템(220)은 인버터(222)에서 출력된 교류전력의 적어도 일부를 전력저장장치(223)에 저장한다. 예를 들어, 인버터(222)에서 출력된 교류전력 중, 부하로 공급하고 남은 전력을 전력저장장치(223)에 저장할 수 있다. 또한, 전력이 필수적으로 공급되어야 하는 부하에서 전력공급을 필요로 할 경우, 에너지 저장 시스템(220)은 전력저장장치(223)에서 저장하고 있는 전력을 부하에 출력한다. 또한, 태양광 발전 시스템과 전력계통(280)간 연결상태가 오프상태이고, 태양광 모듈(210)에서 생성되는 전력이 충분하지 않을 경우, 에너지 저장 시스템(220)은 부하(231, 232)에 전력을 공급할 수 있다. 이때, 에너지 저장 시스템(220)은 제1 부하(231)가 아닌 제2 부하(232)에만 전력을 공급할 수 있다.
도 3과 달리 도 2의 에너지 저장 시스템(220)은, DC-AC 전력 변환기(225)를 더 포함할 수 있다. DC-AC 전력 변환기(225)는 분산 에너지 자원(221)에서 부하(231)로 공급하고 남은 전력을 전력저장장치(223)에 저장할 수 있도록 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다. 또한, DC-AC 전력 변환기(225)는 전력저장장치(223)에 저장되어 있는 직류전력을 부하(231, 232)에 공급할 수 있도록 교류전력으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, DC-AC 전력 변환기(225)는 도 2와 같은 분산 에너지 자원(221)을 포함하는 태양광 발전 시스템에서 사용될 수 있다. 분산 에너지 자원(221)은 태양광 모듈(210)에서 생성된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터를 포함할 수 있다. 분산 에너지 자원(221)에서 생성된 교류전력은 부하(231, 232)로 공급된다. 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220)과 연결되어, 부하(231, 232)에 공급되고 남은 교류전력이 전력저장장치(223)에 저장되도록 한다. 이때 DC-AC 전력 변환기(225)는 부하(231, 232)에 공급되고 남은 교류전력을 직류전력으로 변환하여 전력저장장치(223)에 공급한다. 또한, 태양광 모듈(210)에서 전력을 생성하지 못하면, 백업 장치(240)는 전력저장장치(223)에 저장된 전력을 부하(231, 232)에 공급하도록 한다. 이때 DC-AC 전력 변환기(225)는 전력저장장치(223)에 저장되어 있는 직류전력을 교류전력으로 변환한다.
센서부(250)는 태양광 발전 시스템과 전력계통(280)의 연결상태를 감지한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 태양광 발전 시스템과 전력계통이 연결된 상태를 온상태라고 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템과 전력계통이 끊어진 상태를 오프상태라고 한다.
제1 제어부(241) 및 제2 제어부(242)는 도 2에 도시된 바와 같이 백업 장치(240)의 내부에 설치되어, 서버(260)를 통해 에너지 저장 시스템(220)과 통신하고, 에너지 저장 시스템(220)을 제어할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 후술하는 바와 같이 제1 제어부(241) 및 제2 제어부(242)는 에너지 저장 시스템(100)의 내부 프로세서(인버터의 MCU 등)와 직접 통신할 수 있다.
또한, 제1 제어부(241) 및 제2 제어부(242) 중 어느 하나는 백업 장치(200)의 외부에 별도로 구현될 수도 있으며, 혹은 백업 장치(200)의 내외부에 각각 구현되어 상호간 통신을 통해 동작을 수행할 수 있다. 각각 구현되는 경우, 복수의 제어부들은 상호간 CAN 통신, LAN 통신 등을 사용할 수 있으며, 그 통신 방식은 어느 하나에 제한되지 않는다.
서버(260)는 제1 제어부(241)로부터 전달받은 데이터를 분석하여 태양광 발전 시스템의 상태를 사용자에게 표시하고, 사용자로부터 태양광 발전 시스템에 대한 운전지령을 입력 받아 제1 제어부(241)로 전달할 수 있다.
제1 제어부(241)는 에너지 저장 시스템(220), 센서부(250) 중 적어도 하나로부터 데이터를 전달받고, 서버(260)로 전달할 수 있다. 또한, 제1 제어부(241)는 운전지령을 제2 제어부(242)로 전달할 수 있다.
제2 제어부(242)는 운전지령에 기초하여 에너지 저장 시스템(220), 백업 장치(240) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 서버(260)는 제1 제어부(241)와 통신 네트워크를 구성하여, 제1 제어부(241)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어 서버(260)와 제1 제어부(241)를 연결하는 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 이용할 수 있다.
또한, 서버(260)는 제1 제어부(241)로부터 전달받은 데이터를 분석하여 사용자에게 분석 결과를 표시할 수 있다. 또한 서버(260)는 사용자로부터 태양광 발전 시스템의 상태에 따른 운전 지령을 입력 받고, 운전지령을 제1 제어부(241)에 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터는 모니터링 데이터, 로그 데이터 일 수 있다. 구체적으로, 모니터링 데이터는 현재 태양광 발전 시스템의 동작 상태 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 데이터는 현재 태양광 모듈(210)의 발전량 데이터 또는 태양광 모듈(210)의 이상여부를 체크하는데 필요한 데이터를 등을 포함한다. 로그 데이터는 태양광 발전 시스템을 구성하는 에너지 저장 시스템(220), 백업 장치(240) 등 구성요소의 운전기록 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로그 데이터를 통해서 일정 기간 동안 태양광 모듈(210)의 동작을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 운전 지령은 태양광 발전 시스템을 구동하기 위한 다양한 모드를 포함한다. 예를 들어, 자동 운전모드, 수동 운전모드, 에너지 저장 시스템 사용 모드 등을 포함할 수 있다.
제1 제어부(241)는 에너지 저장 시스템(220), 센서부(250) 중 적어도 하나와 통신 네트워크로 연결되어 있다. 또한, 제2 제어부(242)는, 백업 장치(240), 서버(260)와 통신 네트워크로 연결되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 제어부(241)는 백업 장치(240), 에너지 저장 시스템(220) 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
제2 제어부(242)는 제1 제어부(241)와 통신 네트워크로 연결되어 있으며, 제2 제어부(242)는 제1 제어부(241)로부터 운전 지령을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(241)와 제2 제어부(242)는 CAN 통신을 사용하여 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 제어부(242)는 운전 지령에 따라 에너지 저장 시스템(220), 백업 장치(240) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 제어부(232)는 백업 장치(240)에 위치할 수 있다.
백업 장치(240)는 태양광 발전 시스템과 전력계통(280)의 연결상태 및 태양광 모듈의 발전 상태에 따라 에너지 저장 시스템(220)의 동작을 제어한다. 이를 위해, 백업 장치(240)는 제2 제어부(242)를 포함할 수 있다.
또한, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220) 또는 전력계통(280)으로부터 부하(231, 232)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 이를 위해, 백업 장치(240)는 메인 릴레이(243)를 포함할 수 있다. 메인 릴레이(243)는 전력 계통(280)의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에서 분산 에너지 자원(221)이 백업 장치(240)와 호환되지 않는 경우, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 정전으로 태양광 발전 시스템이 전력계통(280)으로부터 전력을 공급받지 못하고, 태양광 모듈(210)이 전력을 생산하지 못하는 경우, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220) 각각의 상태를 확인하고 제2 부하(232)에서 필요한 전력이 출력되도록 에너지 저장 시스템(220)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서 에너지 저장 시스템(220)이 백업 장치(240)와 호환되는 경우, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 정전으로 태양광 발전 시스템이 전력계통(280)으로부터 전력을 공급받지 못하고, 태양광 모듈(210)이 전력을 생산하지 못하는 경우, 백업 장치(240)는 에너지 저장 시스템(220)의 상태를 확인하고 제2 부하(232)에서 필요한 전력이 출력되도록 에너지 저장 시스템(220)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백업 장치(240)는 연결상태가 온상태에서 태양광 모듈에서 부하(231, 232)로 공급되는 전력이 부하(231,232)에서 필요한 전력보다 많아 잉여전력이 발생한 경우, 잉여전력이 전력계통으로 공급되거나, 전력저장장치로 공급되도록 할 수 있다. 또한, 태양광 모듈(210)에서 부하로 공급되는 전력이 부하(231, 232)에서 필요한 전력보다 적은 경우, 백업 장치(240)는 전력계통(280)으로부터 부족한 전력을 공급받아 부하(231,232)에 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백업 장치(240)는 연결상태가 오프상태에서 태양광 모듈에서 부하(231, 232)로 공급되는 전력이 부하(231, 232)에서 필요한 전력보다 많아 잉여전력이 발생한 경우, 잉여전력이 에너지 저장 시스템(220)에 충전되도록 할 수 있다. 또한, 태양광 모듈(210)에서 부하(231, 232)로 공급되는 전력이 부하(231, 232)에서 필요한 전력보다 적은 경우, 에너지 저장 시스템(220)에 저장되어 있는 전력이 제2 부하(232)에만 공급되도록 할 수 있다.
메인 릴레이(243)는 제1 부하(231)와 제2 부하(232) 사이에 위치하며, 전력계통(280)과의 연결상태 및 태양광 모듈(210)의 발전 상태에 따라 제1 부하(231) 및 제2 부하(232)로 공급되는 전력을 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 릴레이(243)가 연결되면, 제1 부하(231)와 제2 부하(232)는 에너지 저장 시스템(220), 전력계통(280)중 어느 하나로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 릴레이(243)가 오프 동작하면, 제1 부하(231)는 전력을 공급받지 못하고, 제2 부하(232)는 에너지 저장 시스템(220)으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
미터기(270)는 태양광 발전 시스템에서 전력 계통으로 공급하는 전력을 측정한다. 예를 들어, 태양광 모듈에서 부하로 공급되는 전력이 부하에서 필요한 전력보다 많아 잉여전력이 발생한 경우, 태양광 발전 시스템은 잉여전력을 계통으로 공급할 수 있다. 구체적으로, 잉여전력을 계통에 공급하면, 태양광 발전 시스템 사용자는 전기요금 감면 등의 혜택을 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템은 에너지 저장 시스템(220) 및 백업 장치(240)를 이용하여 태양광 발전 시스템의 전력발전 상황에 따라 전력 공급이 필수적인 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 제1 태양광 발전 시스템의 백업 장치에 관한 구체적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3 제2 태양광 발전 시스템의 백업 장치에 관한 구체적인 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백업 장치(340)는 오토 트랜스포머(345), 제1 스위치(347), 제2 스위치(346), 부하 릴레이(349), RSD(Rapid Shut-Down) 장치(390)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
오토 트랜스포머(345)는 태양광 발전 시스템이 전력계통과 분리된 경우, 전압의 기준점을 확인하기 위해 사용된다. 예를 들어, 오토 트랜스포머(345)는 일반적으로 단권변압기를 사용할 수 있다. 오토 트랜스포머(345)는 전력 계통이 연계 되지 않은 것에 기초하여 부하에 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있고, 오토 트랜스포머(345)의 연결 상태를 제어하기 위한 스위치(344)를 더 포함할 수 있다.
도 5와 달리 도 4의 제1 태양광 발전 시스템은, 제1 스위치(347)를 더 포함한다. 제1 스위치(347)는 분산 에너지 자원(321)으로부터 출력되는 전력을 제어한다. 예를 들어, 제1 스위치(347)는 에너지 저장 시스템(320)이 완전히 충전된 상태이고, 태양광 모듈(310)에서 과도한 전력이 생산되고 있는 경우 제1 스위치(347)가 차단될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(347)는 태양광 발전 시스템의 부하(331, 332) 및 에너지 저장 시스템(320)을 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템이 전력 계통(380)과 분리되고, 태양광 모듈(310)에서 전력을 생성하지 못하고, 에너지 저장 시스템(320)에 저장된 전력이 모두 소모되어, 더 이상 부하에 전력을 공급할 수 없을 경우, 발전기(348)를 이용하여 부하에 전력을 공급할 수 있다.
백업 장치(340)는 제2 부하(332)와 발전기(348)를 연결하고, 메인 릴레이(343)와 상보 동작하는 제2스위치(346)를 더 포함할 수 있다. 제1제어부(341)는, 태앙광 모듈(310), 전력 계통(380) 및 에너지 저장 시스템(320)의 전력 공급 여부에 기초하여 발전기(348)가 제2 부하(332)에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제1제어부(341)는 제2 스위치(346)를 온 동작 혹은 오프 동작시킬 수 있다. 한편, 전력저장장치(323)의 강제 충전이 필요한 경우, 발전기(348)를 이용하여 비상 충전할 수 있다.
부하 릴레이(349)는 에너지 저장 시스템(320)과 제2부하(332) 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 구성으로, 에너지 저장 시스템(320)의 출력 가능 전력량 및 충전 상태에 따라 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템은 필수적으로 전력을 공급해야 하는 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있고, 태양광 발전 시스템의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
RSD 장치(390)는 화재 등　응급 상황으로 인한 태양광 발전 시스템의 비상정지가 필요한 경우, 분산 에너지 자원,　에너지 저장 장치 등 입력 에너지원을 안전한 상태로 천이하고 시스템을 보호하도록 제어하는 장치이다. RSD 장치(390)는 물리적인 스위치로 구성될 수 있으며, 스위치 입력 시 분산 에너지 자원(321)이나 에너지 저장 시스템(320)으로 셧 다운 동작을 위한 제어 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 다만, RSD 장치(390)는 스위치 입력 외에도 외부로부터 셧 다운을 요청하는 제어 신호를 수신하는 통신부를 포함하는 등 다양하게 구현될 수 있다.
RSD 장치(390)는 백업 장치(340)에 직접적으로 연결될 수 있으며,　분산 에너지 자원(321) 뿐 아니라 에너지 저장 시스템(320)에도 연결될 수 있다.
이하, 도 6 ~ 도 11은 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 다양한 통신 시스템 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제1 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(410), 인버터(422) 및 전력저장장치(423)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(420), 백업 장치(440) 및 부하(431, 432) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(460)와 연결되는 제1 제어부(441)는 백업 장치(440)에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(460), 제1 제어부(441) 및 복수의 에너지 저장 시스템(420)은 이더넷 스위치(461)를 통해 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 시스템(420)의 동작을 제어하는 제2 제어부(442)는 백업 장치(440)에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 제어부(441)와 제2 제어부(442)는 통신 네트워크를 형성하여 신호를 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 CAN 통신을 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제2 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(410), 인버터(422)및 전력저장장치(423)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(420), 백업 장치(440) 및 부하(431,432) 등을 포함할 수 있다.
도 6과 달리, 도 7의 제2 통신 시스템에서는, 제1 제어부(441)가 통신서버(460)와 통신 네트워크를 통해 직접 연결된다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(ethernet)을 사용할 수 있다.
또한, 도 6과 달리, 도 7의 제2 통신 시스템에서는, 복수의 에너지 저장 시스템(420)이 백업 장치(440)의 제1 제어부(441)에 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있다.
다음은 제1, 제2 통신 시스템으로 구성된 제2 태양광 발전 시스템 동작과 관련된 구체적인 실시예를 포함한다.
제1 제어부(441)는 복수의 에너지 저장 시스템(420), 백업 장치(440), 센서부(443)로부터 모니터링 데이터 및 로그 데이터를 수집하고, 이더넷을 통해 서버(460)로 전달한다.
서버(460)는 모니터링 데이터 및 로그 데이터에 기초하여 태양광 발전 시스템의 상태 정보를 판단하고, 사용자에게 표시한다. 또한, 서버(460)는 사용자로부터 운영 지령을 수신한다. 서버(460)는 사용자로부터 입력 받은 운영 지령을 이더넷을 통해 제1 제어부로 전달한다. 예를 들어, 서버(460)는 제1 제어부(441)로부터 전달받은 데이터에 기초하여 태양광 모듈(410)의 전력 생산량이 부족하다고 판단하고, 해당 정보를 사용자에게 출력할 수 있다. 서버(460)는 사용자로부터 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 수신 받을 수 있다. "에너지 저장 시스템 사용 모드"는 에너지 저장 시스템(420)에 저장된 전력을 사용하는 모드이다. 서버(460)는 입력 받은 운영 지령을 제1 제어부(441)에 전달할 수 있다.
제1 제어부(441)는 서버(460)로부터 전달받은 운영 지령을 CAN 통신을 통해 제2 제어부(442)에 전달할 수 있다.
제2 제어부(442)는 운영 지령에 기초하여 복수의 에너지 저장 시스템(420)을 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 이때 생성된 제어신호는 CAN 통신을 통해 제1 제어부(441)로 전달될 수 있다. 제어신호는 제1 제어부(441)에서 이더넷을 통해서 복수의 에너지 저장 시스템(420)으로 전달된다.
제2 제어부(442)는 운영 지령에 기초하여 백업 장치(440)의 메인 릴레이(443)를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 메인 릴레이 (443)는 제어신호를 전달받고 동작을 변경한다. 예를 들어, "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령에 대해, 제2 제어부(442)는 메인 릴레이 (443)를 오프상태로 변경하여 제1 부하(431)로 전력이 공급되지 않도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제3 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(510), 복수의 인버터(522) 및 복수의 전력저장장치(523)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(520), 백업 장치(540) 및 부하(531, 532) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(560)와 연결되는 복수의 제1 제어부(541)는 복수의 인버터(522)에 각각 위치할 수 있다. 이때, 서버(560)와 복수의 제1 제어부(541)는 이더넷 스위치(561)를 사용하여 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 인버터(522)의 동작을 제어하는 제2 제어부(542)는 백업 장치(540)에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 인버터(522)와 제2 제어부(542)는 통신 네트워크를 통해 병렬로 연결되어 데이터를 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 CAN 통신을 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제4 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(510), 인버터(522) 및 전력저장장치(523)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(520), 백업 장치(540) 및 부하(531, 532) 등을 포함할 수 있다.
도 8과 달리, 도 9의 제4 통신 시스템에서는, 복수의 제1 제어부(541)가 각각 통신서버(460)과 통신 네트워크를 통해 직접 연결된다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있다.
다음은 제3, 제4 통신 시스템으로 구성된 제2 태양광 발전 시스템 동작과 관련된 구체적인 실시예를 포함한다.
복수의 인버터(522) 각각에 포함된 복수의 제1 제어부(541)는 개별적으로 태양광 발전 시스템의 모니터링 데이터 및 로그 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 서버(560)로 전달한다.
서버(560)는 각각의 제1 제어부(541)로부터 개별적으로 전달받은 모니터링 데이터 및 로그 데이터에 기초하여, 각각의 인버터(522) 별로 상태 정보를 판단하고, 사용자에게 상태 정보를 표시한다. 또한, 서버(560)는 사용자로부터 각각의 인버터(522)에 대한 운영 지령을 수신한다. 서버(560)는 사용자로부터 입력 받은 운영 지령을 이더넷을 통해 각각의 제1 제어부(541)로 전달한다. 예를 들어, 서버(560)는 태양광 모듈(510)의 전력 생산량이 부족하다는 정보를 판단할 수 있다. 서버(560)는 전력 생산량이 부족하다는 정보를 사용자에게 출력할 수 있다. 서버(560)는 사용자로부터 태양광 모듈(510)을 사용하지 않고 에너지 저장 시스템(520) 의 전력을 사용하는 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 받을 수 있다. 서버(560)는 입력 받은 운영지령을 각각의 제1 제어부에 전달할 수 있다.
각각의 제1 제어부(541)는 서버(560)로부터 전달받은 운영 지령을 CAN 통신을 통해 백업 장치(540)에 위치한 제2 제어부(542)에 전달할 수 있다.
제2 제어부(542)는 운영 지령에 기초하여 복수의 에너지 저장 시스템(520) 및 백업 장치(540)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 이때 생성된 제어신호는 CAN 통신을 통해 복수의 에너지 저장 시스템(520)으로 전달된다.
복수의 에너지 저장 시스템(520)은 제2 제어부(542)로부터 제어신호를 전달받아 동작을 변경한다. 예를 들어, 제2 제어부(542)가 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 전달받은 경우, 제2 제어부(542)는 각각의 에너지 저장 시스템(520)에 저장된 전력을 변환하여 부하로 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 백업 장치(540)는 제2 제어부(542)로부터 제어신호를 전달받고 메인 릴레이(543)의 동작을 변경한다. 예를 들어, 제2 제어부(542)가 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 전달받은 경우, 제2 제어부(542)는 메인 릴레이(543)를 오프상태로 변경하여 제1 부하(531)로 전력이 공급되지 않도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제5 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 모듈(610), 인버터(622) 및 전력저장장치(623)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(620), 백업 장치(640) 및 부하(631, 632) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(660)와 연결되는 제1 제어부(641)는 백업 장치(640)에 위치할 수 있다. 이때, 서버와 제1 제어부는 통신 네트워크로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 시스템(620)의 동작을 제어하는 제2 제어부(642)는 백업 장치(640)에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백업 장치(640)에 위치하는 제1 제어부(641)와 제2 제어부(642)는 통신 네트워크 통해 데이터를 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 CAN 통신을 사용할 수 있다. 데이터는 운영 지령 데이터 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 인버터(622)는 백업 장치(640)에 위치하는 제2 제어부(642)와 통신 네트워크를 통해 병렬로 연결되어 데이터를 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 CAN 통신을 사용할 수 있다. 데이터는 에너지 저장 시스템(620)을 제어하기 위한 제어신호일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양광 발전 시스템에 적용될 수 있는 제6 통신 시스템 구성에 관한 구성도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(710), 분산 에너지 자원(721), 전력저장장치(723)를 포함하는 복수의 에너지 저장 시스템(720), 백업 장치(740) 및 부하(731,732) 등을 포함할 수 있다.
제1 내지 제5 통신 시스템과 달리, 제6 통신 시스템은 백업 장치(740)는 분산 에너지 자원(721)과 호환되지 않는다. 따라서, 백업 장치(740)는 복수의 에너지 저장 시스템((723)를 제어할 수 있다. 또한, 복수의 에너지 저장 시스템(720)에서 부하로 전력을 공급하기 위해 DC-AC 전력 변환기(725)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(760)와 연결되는 제1 제어부(741)는 백업 장치(740)에 위치할 수 있다. 이때, 서버(760)와 제1 제어부(741)는 통신 네트워크로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 시스템(720)의 동작을 제어하는 제2 제어부(742)는 백업 장치(740)에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백업 장치(740)에 위치하는 제1 제어부(741)와 제2 제어부(742)는 통신 네트워크를 형성할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 CAN 통신을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 제어부(741)는 백업 장치(740)와 호환되지 않는 분산 에너지 자원(721) 대신 복수의 에너지 저장 시스템(720)와 병렬로 연결되도록 통신 네트워크가 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있다.
다음은 제6 통신 시스템으로 구성된 태양광 발전 시스템 동작과 관련된 구체적인 실시예를 포함한다.
백업 장치(740)에 포함된 제1 제어부(741)는 태양광 발전 시스템의 모니터링 데이터 및 로그 데이터를 수집하고, 이더넷을 통해 수집한 데이터를 서버(760)로 전달한다.
서버(760)는 제1 제어부(741)로부터 전달받은 모니터링 데이터 및 로그 데이터에 기초하여, 태양광 발전 시스템의 상태 정보를 판단하고, 사용자에게 상태 정보를 표시한다. 또한, 서버(760)는 사용자로부터 복수의 에너지 저장 시스템(723)에 대한 운영 지령을 수신한다. 서버(760)는 사용자로부터 입력 받은 운영 지령을 이더넷을 통해 제1 제어부(741)로 전달한다. 예를 들어, 서버(760)는 제1 제어부(741)로부터 전달받은 데이터에 기초하여 태양광 모듈(710)의 전력 생산량이 부족하다고 판단할 수 있다. 서버(760)는 전력 생산량이 부족하다는 정보를 사용자에게 출력할 수 있다. 서버(760)는 사용자로부터 에너지 저장 시스템(723)의 전력을 사용하는 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 수신 받을 수 있다. 서버(760)는 전달받은 운영 지령을 제1 제어부(741)에 전달할 수 있다.
제1 제어부(741)는 서버(760)로부터 전달받은 운영 지령을 CAN 통신을 통해 제2 제어부(742)에 전달할 수 있다.
제2 제어부(742)는 운영 지령에 기초하여 복수의 에너지 저장 시스템(723)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 이때 생성된 제어신호는 CAN 통신을 통해 제1 제어부로 전달될 수 있다. 또한, 제어신호는 제1 제어부(741)에서 이더넷을 통해서 복수의 전력저장장치(723)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 시스템(723)는 제2 제어부(742)로부터 제어신호를 전달받고 동작을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어부(742)가 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 전달받은 경우, 각각의 에너지 저장 시스템(723)는 저장된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 시스템 (723)에 직류전력을 충전하고, 교류전력 출력하기 위해 DC-AC 전력 변환기(725)를 사용할 수 있다.
제2 제어부(742)는 운영 지령에 기초하여 백업 장치(740)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 예를 들어, 제2 제어부(742)가 "에너지 저장 시스템 사용 모드" 운영 지령을 전달받은 경우, 제2 제어부(742)는 메인 릴레이(743)를 오프상태로 변경하여 제1 부하(731)로 전력이 공급되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면 백업 장치와 호환 가능한 인버터 또는 백업 장치와 호환 가능한 에너지 저장 시스템을 사용하고, 백업 장치, 인버터, 에너지 저장 시스템 간 다양한 통신 네트워크를 구현할 수 있도록 함으로써, 태양광 발전 시스템의 호환성을 유연하게 할 수 있고, 시스템의 효율성과 경제성을 높일 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
210, 310, 410, 510, 610, 710: 태양광 모듈
221, 321, 721: 분산 에너지 자원
222, 322, 422, 522, 622: 인버터
223, 323, 423, 523, 623, 723: 전력저장장치
225, 725: DC-AC 전력 변환기
231, 331, 431, 531, 631, 731: 제1 부하
232, 332, 432, 532, 632, 732: 제2 부하
240, 340, 440, 540, 640, 740: 백업 장치
241, 341, 441, 541, 641, 741: 제1 제어부
242, 442, 542, 642, 742: 제2 제어부
243, 343, 443, 543, 643, 743: 메인 릴레이
250, 350, 450, 550, 650, 750: 센서부
260, 360, 460, 560, 660, 760: 서버
270, 370, 470, 570, 670, 770: 미터기
280, 380, 480, 580, 680, 780: 전력계통
345: 오토 트랜스포머
346: 제2 스위치
347: 제1 스위치
390: RSD
461, 561: 이더넷 스위치

Claims (14)

  1. 백업 장치에 있어서,
    전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이;
    통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및
    상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 백업 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하는,
    상기 메인 릴레이와 상기 전력 계통 사이에 배치되는 제1 부하; 및 상기 메인 릴레이와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 배치되는 제2 부하;를 포함하는 백업 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 계통이 연계 되지 않은 것에 기초하여 상기 부하에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 트랜스포머를 더 포함하는 백업 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    태양광 모듈에서 생산된 전력을 상기 부하에 공급하는 분산 에너지 자원과 연결시키는 제1스위치를 더 포함하는 백업 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    발전기; 및 상기 부하와 상기 발전기를 연결하고, 상기 메인 릴레이와 상보 동작하는 제2스위치;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태앙광 모듈, 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템의 전력 공급 여부에 기초하여 상기 발전기가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 백업 장치.
  6. 전력을 생성하는 태양광 모듈;
    통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS);
    선택적으로 연결되는 적어도 하나의 분산 에너지 자원(Distributed Energy Resources, DER);
    상기 에너지 저장 시스템 및 전력 계통 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받는 부하;
    연결된 부하에 전력을 공급 및 백업하도록 제어하는 백업 장치를 포함하고,
    상기 백업 장치는,
    전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 상기 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 백업 장치;를 포함하는 태양광 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부하는,
    상기 메인 릴레이와 상기 전력 계통 사이에 배치되는 제1 부하; 및 상기 메인 릴레이와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 배치되는 제2 부하;를 포함하는 태양광 발전 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 백업 장치는,
    상기 전력 계통이 연계 되지 않은 것에 기초하여 상기 부하에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 트랜스포머를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 백업 장치는,
    상기 분산 에너지 자원과 연결시키는 제1스위치를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 백업 장치는,
    발전기; 및 상기 부하와 상기 발전기를 연결하고, 상기 메인 릴레이와 상보 동작하는 제2스위치;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태앙광 모듈, 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템의 전력 공급 여부에 기초하여 상기 발전기가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 태양광 발전 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    상기 태양광 모듈에서 생산된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터; 및
    상기 인버터에서 출력된 상기 교류 전력의 적어도 일부를 저장하는 전력저장장치를 포함하는 태양광 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력저장장치는, DC-AC 전력 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 부하와 전력 계통의 연결상태를 판단하는 센서부를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
  14. 전력을 생성하는 태양광 모듈;
    통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS);
    상기 에너지 저장 시스템 및 전력 계통 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받는 부하;
    연결된 부하에 전력을 공급 및 백업하도록 제어하는 백업 장치를 포함하고,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    상기 태양광 모듈에서 생산된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터; 상기 인버터에서 출력된 상기 교류 전력의 적어도 일부를 저장하는 전력저장장치; 및 상기 인버터 및 상기 전력저장장치 중 적어도 하나로부터 수신한 데이터에 기초하여 서버와 통신하는 제1 제어부를 포함하고,
    상기 백업 장치는,
    전력 계통의 연계 여부에 기초하여 온 동작 혹은 오프 동작하는 메인 릴레이; 통신 연결되어 제어 가능한 에너지 저장 시스템과 상기 부하 사이에 배치되어 온 동작 혹은 오프 동작하는 부하 릴레이; 및 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이가 각각 온 동작 혹은 오프 동작하도록 제어하고, 상기 메인 릴레이 및 상기 부하 릴레이의 동작에 따라 상기 전력 계통 및 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나가 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 제2 제어부를 포함하는 백업 장치;를 포함하는 태양광 발전 시스템.
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