WO2017204497A1 - 스마트 그리드용 bess의 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

스마트 그리드용 bess의 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2017204497A1
WO2017204497A1 PCT/KR2017/005241 KR2017005241W WO2017204497A1 WO 2017204497 A1 WO2017204497 A1 WO 2017204497A1 KR 2017005241 W KR2017005241 W KR 2017005241W WO 2017204497 A1 WO2017204497 A1 WO 2017204497A1
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power
output
load
energy storage
storage system
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PCT/KR2017/005241
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정윤이
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주식회사 루비
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for controlling a battery energy management system (BESS) for a smart grid.
  • BESS battery energy management system
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems, the BESS control system for smart grids that can improve the economics of BESS as a power generation business and can operate BESS, a key component of the smart grid, as a profitable business. And a method.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems, the electricity is purchased at light loads of the late night time of low electric charge charge to the BESS and then charged to the BESS when heavy loads with high power demand It is to provide a control system and method of the BESS for smart grid to sell or use the discharged electricity.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems, by connecting to the cloud or the Internet to buy and sell electricity using BESS in conjunction with a remote, value-added or smart grid network to minimize the electricity bill and sell electricity It is to provide the control system and method of BESS for smart grid to maximize the profit.
  • One side of the power meter is connected, the other side is connected to the battery energy storage system, and the electric energy of the system to charge the battery energy storage system or discharge the electrical energy stored in the battery energy storage system to supply to the system or load Power converter;
  • the power converter is controlled by DC / AC conversion, and the output of the power converter is smaller than the power used by the load to supply the output of the battery energy storage system to the load, or the output of the power converter is loaded. And an energy management system for controlling the output of the battery energy storage system to flow to the system by being greater than the power used.
  • the energy management system controls the power converter by DC / AC conversion when the power usage is less than or equal to the first reference value, and reduces the output of the battery energy storage system by making the output of the power converter smaller than the power used by the load. Supply to the load,
  • the output of the power converter is larger than the power used by the load, characterized in that the control to flow the output of the battery energy storage system to the system.
  • An electric vehicle battery system for charging or discharging electricity for charging or discharging electricity
  • One side of the power meter is connected, the other side is connected to the electric vehicle battery system, and the electric energy of the system to charge the electric vehicle battery system or discharge the electric energy stored in the electric vehicle battery system to supply to the system or load Power converter;
  • One side of the power meter is connected, the other side is connected to the battery energy storage system, and the electric energy of the system to charge the battery energy storage system or discharge the electrical energy stored in the battery energy storage system to supply to the system or load Power converter;
  • the power converter is controlled by DC / AC conversion according to an external remote control, and the output of the battery energy storage system is supplied to the load by making the output of the power converter smaller than the power used by the load, or the power conversion.
  • an energy management system that controls the output of the battery energy storage system to flow into the system by making the output of the device greater than the power used by the load.
  • the energy management system controls the power converter by DC / AC conversion when the power usage is less than or equal to the first reference value, and reduces the output of the battery energy storage system by making the output of the power converter smaller than the power used by the load. Supplying a load;
  • the embodiment of the present invention can provide a control system and method of the smart grid BESS that can improve the economics of the BESS as a power generation business and can operate the BESS as a profitable business.
  • a smart grid that purchases electricity at light loads at midnight hours at a low electricity rate and charges the BESS, and then discharges or sells the electricity charged in the BESS during heavy loads. It can provide a control system and method of the BESS for.
  • the embodiment of the present invention can remotely control the management of the EMS over the Internet, and can be connected to the value-added network, such as smart grid to buy or sell electricity at the most appropriate time to minimize the cost of electricity use
  • the embodiment of the present invention can provide the control system and method of BESS for smart grid that can maximize the sales profit of electricity.
  • FIG. 1 is a block diagram of a control system of a BESS for smart grid according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control system of a BESS for smart grid according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a control system of a BESS for smart grid according to a third embodiment of the present invention.
  • inexpensive electricity is purchased at light loads at midnight to charge the BESS and then discharge the electrical energy stored in the BESS at the peak to sell to the system or to supply the load to be used.
  • FIG. 1 is a block diagram of a control system of a BESS for smart grid according to a first embodiment of the present invention.
  • the power meter 110 is a device for measuring power used by a load.
  • the power company uses the power meter 110 with information such as power usage time, time and power usage, and sales volume. Charge the electricity bill or pay the electricity bill sold.
  • the power converter (PCS) 120 performs DC / AC conversion or / AC / DC conversion, which may be a power conversion device (PCS, 120) which performs DC / AC conversion in both directions, or DC / AC converter and AC / DC conversion. It may be a combination of groups.
  • the power conversion device (PCS) 120 serves to charge the electric energy of the system to the battery or to discharge the electric energy charged in the battery energy storage system 130 to sell to the system or to supply the load.
  • the battery energy storage system 130 includes a battery, which may be a lead acid battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium battery.
  • the current detector 160 is a device for sensing the current supplied to the load.
  • the energy management system 140 controls the power converter using the information sent by the current detector 160 to perform DC / AC conversion or AC / DC conversion, and also controls the output of the power converter.
  • Node A is the point where the grid, the power converter (PCS) 120, and the three branches of the load are connected in one place, and the sum of the currents flowing into this point is zeroed by Kirchhoff's law.
  • the energy management system 140 senses the current value supplied to the load and controls the DC / AC conversion or AC / DC conversion and output of the power converter (PCS) 120 to control the three currents of each of Node A. Buy or sell electricity by directing the flow in the desired direction.
  • the energy management system 140 controls the power converters (PCS) 120 by DC / AC conversion, and the output of the power converters (PCS) 120 is smaller than the power used by the load so that the battery energy storage system ( 130 may supply all of the outputs to the load, the power of the power conversion device (PCS, 120) is greater than the power used by the load to flow the power of the battery energy storage system 130 to the system to the battery energy storage system ( 130 can also sell electricity stored in.
  • the energy management system 140 lowers the output voltage of the power converter (PCS) 120 below the grid voltage so that energy stored in the battery energy storage system 130 flows only to the load or the output voltage of the power converter (PCS) 120 To be higher than the grid voltage to allow the energy stored in the battery energy storage system 130 to flow to the grid.
  • PCS power converter
  • the load receives power from the system or the battery energy storage system 130.
  • the energy management system 140 controls the power conversion device (PCS) 120 to perform AC / DC conversion to store electricity of the system in the battery energy storage system 130.
  • PCS power conversion device
  • a first embodiment of the present invention constitutes a power converter (PCS) 120, a battery energy storage system 130, a current detector 160, and an energy management system 140 in FIG. 1.
  • PCS power converter
  • the energy management system 140 reads the current value sent by the current sensor 160, controls the output of the power converter (PCS) 120 to charge the system electricity to the battery energy storage system 130, or the battery energy storage system. Electric energy stored in the 130 may be sent to a load for consumption, or energy stored in the battery energy storage system 130 may be sent to a system to sell electricity.
  • PCS power converter
  • FIG. 2 is an example of a system using an EV (Electric Vehicle) battery 131 instead of the battery energy storage system 130 of FIG. 1 as a second embodiment of the present invention.
  • EV Electric Vehicle
  • the electric vehicle battery 131 may be charged at a low electric charge at midnight, and the electric charge may be saved by discharging the EV battery 131 at peak times when the electric charge is high.
  • the electric energy stored in the EV battery 131 may be discharged and sold as a system.
  • the present invention configures a power converter (PCS) 120, an EV battery 131, a current detector 160, and an energy management system 140 in FIG. 2.
  • PCS power converter
  • Energy management system 140 reads the current value sent by the current sensor, and controls the output of the power converter (PCS, 120) to charge the grid electricity to the battery energy storage system 130, or the battery energy storage system 130
  • the electrical energy stored in the storage may be sent to the load for consumption, or the energy stored in the battery energy storage system 130 may be sent to the system to sell electricity.
  • FIG. 3 is an example of a system in which the energy management system 140 of FIG. 1 is connected to a cloud or the Internet as a third embodiment of the present invention.
  • a third embodiment of the present invention includes a power conversion device (PCS) 120, a battery energy storage system 130, a current detector 160, and an energy management system 140.
  • PCS power conversion device
  • the energy management system 140 is connected to the cloud or the Internet, and the energy management system 140 is interlocked with a value-added application program such as the Internet or a smart grid, and the energy management system 140 is sent by the current sensor 160. Read the current value, control the output of the power converter (PCS, 120) to charge the grid electricity to the battery energy storage system 130, or send the electrical energy stored in the battery energy storage system 130 to the load, or Or by selling the energy stored in the battery energy storage system 130 to the system to sell electricity to minimize the amount of electricity purchased and maximize the electricity sales profit.
  • PCS power converter
  • the power conversion device (PCS) 120, the battery energy storage system 130, the current detector 160, and the energy management system 140 are configured in FIG. Connected to the Internet, the energy management system 140 in conjunction with the value-added application program, such as the Internet or smart grid, the energy management system 140 reads the current value sent by the current sensor,
  • * 61 controls the output of the power conversion device (PCS, 120) to charge the grid electricity to the battery energy storage system 130, to send the electrical energy stored in the battery energy storage system 130 to the load, or to consume the battery energy
  • the energy stored in the storage system 130 may be sent to the system to sell electricity, thereby minimizing the amount of electricity purchased and maximizing the electricity sales profit.
  • the energy management system 140 refers to the amount of power used for each time slot stored in the memory 150, and converts the power converter into DC / AC during the time period when the amount of power usage is less than or equal to the first reference value. And outputs the power of the battery energy storage system to the load by making the output of the power converter smaller than the power used by the load.
  • the energy management system 140 controls the output of the battery energy storage system to flow to the system by making the output of the power converter greater than the power used by the load in a time period when the power usage amount is equal to or greater than a second reference value.
  • the first reference value is a case where it is determined that the power usage amount is less than a predetermined value from the average value
  • the second reference value is a power usage reference value when it is determined that the power usage amount is more than a predetermined value from the average value.
  • the management of the energy management system 140 can be remotely controlled through the Internet, and the electricity can be bought or sold at the most suitable time in connection with a value-added network such as a smart grid, thereby minimizing the cost of electricity use. It can also maximize the sales profit of electricity.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템은, 전기를 충전 또는 방전하는 배터리 에너지 저장 시스템; 상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 배터리 에너지 저장 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 충전하거나 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치; 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함한다. 이러한 본 발명은 발전 사업지로서의 BESS 의 경제성을 높이고 스마트 그리드의 핵심 부품인 BESS를 수익성 있는 사업으로 운영 할 수 있다.

Description

스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법
본 발명은 스마트 그리드 (Smart Grid) 용 BESS (Battery Energy Management System) 를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 지구 온난화 대처를 위한 한가지 방안으로 신 재생 에너지가 부상하고 있으며 신재생 에너지의 활용도를 개선하기 위해 BESS의 사용이 늘고 있다. 향후 전력 산업의 패러다임을 크게 바꿀 신 재생에너지와 BESS의 결합은 ICT (Information and Communication Technologies) 와의 융합을 통해 스마트 그리드 구축의 주요 구성품이 될 것이다.
새로운 전력 시장의 개편에 걸림돌이 되는 것이 신 재생 에너지 및 BESS의 초기 투자 비용이다.
신재생 에너지 및 BESS는 초기 투자 비용이 높아 이들 산업의 육성을 위해 정부에서는 보조금을 지급하고 있지만 예산의 한계로 인해 이들 산업의 육성이 지연되고 있다. 따라서 보다 근본적인 해결책 마련을 위해 전기의 생산 및 판매를 자율화하고 BESS를 발전 사업으로 인정하는 등의 법 개정이 진행되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발전 사업지로서의 BESS 의 경제성을 높이고 스마트 그리드의 핵심 부품인 BESS를 수익성 있는 사업으로 운영 할 수 있는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 요금이 저렴한 심야 시간의 경 부하 시에 전기를 구매하여 BESS 에 충전 하였다가 전력 수요가 많은 중 부하 시에 BESS 에 충전된 전기를 방전하여 판매 또는 사용하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, Cloud 또는 인터넷에 연결하여 원격, 부가가치 망 또는 스마트 그리드 망과 연계하여 BESS 를 사용하여 전기를 사고 팔아 전기 사용료를 최소화 하고 전기 판매 이익을 극대화하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템은,
전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
전기를 충전 또는 방전하는 배터리 에너지 저장 시스템;
상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 배터리 에너지 저장 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 충전하거나 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함한다.
시간대별로 전력의 사용량을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 에너지 관리 시스템은 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하고,
전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템은,
전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
전기를 충전 또는 방전하는 전기자동차 배터리 시스템;
상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 전기자동차 배터리 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 전기자동차 배터리 시스템에 충전하거나 상기 전기자동차 배터리 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템은,
전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
전기를 충전 또는 방전하는 배터리 에너지 저장 시스템;
상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 배터리 에너지 저장 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 충전하거나 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
외부의 원격 제어에 따라 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 스마트 그리드용 BESS의 제어 방법은,
전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 방법으로서,
상기 에너지 관리 시스템이 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하는 단계;
상기 에너지 관리 시스템이 전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 발전 사업지로서의 BESS 의 경제성을 높이고 스마트 그리드의 핵심 부품인 BESS를 수익성 있는 사업으로 운영 할 수 있는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 전기 요금이 저렴한 심야 시간의 경 부하 시에 전기를 구매하여 BESS 에 충전 하였다가 전력 수요가 많은 중 부하 시에 BESS 에 충전된 전기를 방전하여 판매 또는 사용하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 Cloud 또는 인터넷에 연결하여 원격, 부가가치 망 또는 스마트 그리드 망과 연계하여 BESS 를 사용하여 전기를 사고 팔아 전기 사용료를 최소화 하고 전기 판매 이익을 극대화하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 EMS 의 관리를 인터넷으로 원격 제어 할 수 있으며 스마트 그리드 등의 부가 가치 망과 연계하여 가장 적절한 시각에 전기를 사거나 판매 할 수 있어 전기 사용의 비용을 최소화 할 수 있고 또한 전기의 판매 이익을 극대화 할 수 있는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 그리드 용 BESS의 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 그리드 용 BESS의 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스마트 그리드 용 BESS의 제어 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.
본 발명에서는 심야의 경 부하 시에 값싼 전기를 구매하여 BESS에 충전 했다가 피크 시에 BESS 에 저장되어 있는 전기 에너지를 방전하여 계통으로 판매를 하거나 또는 부하에 공급하여 사용할 수 있게 한다.
특히 본 발명의 에너지 관리 시스템(EMS, Energy Management System)을 Cloud 또는 인터넷에 연계하면 전기의 구매 및 판매를 원격 조정 할 수 있을 뿐만 아니라 스마트 그리드 망 등의 부가 가치 애플리케이션과 연동하여 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)를 사용하여 수익성 있는 전기 사업을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 그리드 용 BESS의 제어 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력 계량기(110)는 부하에서 사용하는 전력을 계량하는 장치로 전력회사는 이 전력 계량기(110)가 제공해 주는 전력 사용 시각, 시간 및 전력 사용량, 판매량 등의 정보를 가지고 사용한 전력 요금을 부과 또는 판매한 전기 요금을 지급한다.
전력 변환 장치(PCS, 120)는 DC/AC 변환 또는 /AC/DC 변환을 하며 이것은 DC/AC 변환을 양방향으로 하는 전력 변환 장치(PCS, 120) 일 수도 있고 DC/AC 변환기와 AC/DC 변한기의 조합일 수도 있다.
전력 변환 장치(PCS, 120)는 계통의 전기에너지를 배터리에 충전 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130)에 충전되어 있는 전기 에너지를 방전하여 계통에 판매하거나 부하에 공급하여 사용하도록 하는 역할을 한다.
배터리 에너지 저장 시스템(130)은 배터리를 구비하되, 배터리는 연 축전지, 니켈수소 전지, 또는 리튬 전지가 될 수 있다.
전류 감지기(160)는 부하에 공급되는 전류를 감지하는 장치이다.
에너지 관리 시스템(140) 는 전류 감지기(160)가 보내온 정보를 사용하여 전력 변환 장치를 제어하여 DC/AC 변환 또는 AC/DC 변환을 하게하며 또한 전력 변환 장치의 출력을 조절하는 장치이다.
Node A 는 계통 과 전력 변환 장치(PCS, 120) 와 부하의 세 개의 가지가 한곳으로 연결되는 지점으로 이 지점에 유입되는 전류의 합은 Kirchhoff 법칙에 의해 0 (zero) 이 된다.
따라서 에너지 관리 시스템(140) 가 부하에 공급되는 전류 값을 감지하고 전력 변환 장치(PCS, 120)의 DC/AC 변환 또는 AC/DC 변환 및 출력을 제어하여 Node A의 세 개의 가지 각각의 전류의 흐름을 원하는 방향으로 유도하여 전기를 구매 또는 판매를 한다. 예를 들어 에너지 관리 시스템(140) 는 전력 변환 장치(PCS, 120) 를 DC/AC 변환으로 제어하고 전력 변환 장치(PCS, 120) 의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 출력을 모두 부하에 공급 할 수 도 있고, 전력 변환 장치(PCS, 120) 의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 의 전력을 계통으로 흘려 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 전기를 판매 할 수도 있다. 에너지 관리 시스템(140) 는 전력 변환 장치(PCS, 120) 의 출력 전압을 계통 전압보다 낮게 하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 부하로만 흐르게 하거나 전력 변환 장치(PCS, 120)의 출력 전압을 계통 전압보다 높게 하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 계통으로 흐르게 할 수 있다.
배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 전기를 계통에 판매 할 경우 부하는 필요한 전력을 계통 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130) 로 부터 공급 받는다.
에너지 관리 시스템(140)은 전력 변환 장치(PCS, 120)를 AC/DC 변환하도록 제어 하여 계통의 전기를 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장한다.
본 발명의 제1 실시예는 도 1에서 전력 변환 장치(PCS, 120), 배터리 에너지 저장 시스템(130), 전류 감지기(160), 에너지 관리 시스템(140)를 구성한다.
에너지 관리 시스템(140)이 전류감지기(160)가 보내온 전류 값을 읽고, 전력 변환 장치(PCS, 120)의 출력을 제어하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 계통 전기를 충전 하거나, 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 전기 에너지를 부하로 보내 소비하거나, 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 계통으로 보내 전기를 판매할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예로서, 도 1의 배터리 에너지 저장 시스템(130) 대신 EV (Electric Vehicle, 전기 자동차) 배터리(131)를 사용한 시스템의 예시이다.
도 2에 표시한 방법을 사용하면 전기 자동차 배터리(131)를 심야의 저렴한 전기요금으로 충전하고 전기 요금이 비싼 피크 시에 EV 배터리(131)를 방전하여 전기요금을 절약 할 수 있다.
또는 EV 배터리(131)에 저장된 전기에너지를 계통으로 방전 하여 판매 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 도 2에서 전력 변환 장치(PCS, 120), EV 배터리(131), 전류 감지기(160), 에너지 관리 시스템(140)를 구성한다.
에너지 관리 시스템(140)이 전류감지기가 보내온 전류 값을 읽고, 전력 변환 장치(PCS, 120)의 출력을 제어하여 배터리 에너지 저장 시스템(130)에 계통 전기를 충전 하거나, 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 전기 에너지를 부하로 보내 소비하거나, 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 계통으로 보내 전기를 판매할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예로서, 도 1의 에너지 관리 시스템(140)를 Cloud 또는 인터넷에 연결한 시스템의 예시이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예는 전력 변환 장치(PCS, 120), 배터리 에너지 저장 시스템(130), 전류 감지기(160), 에너지 관리 시스템(140)를 포함한다.
그리고 에너지 관리 시스템(140)을 Cloud 또는 인터넷에 연결하고, 에너지 관리 시스템(140)을 인터넷 또는 스마트 그리드 등의 부가 가치 애플리케이션 프로그램과 연동하여, 에너지 관리 시스템(140)이 전류감지기(160)가 보내온 전류 값을 읽고, 전력 변환 장치(PCS, 120)의 출력을 제어하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 계통 전기를 충전 하거나, 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 전기 에너지를 부하로 보내 소비하거나, 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 계통으로 보내 전기를 판매하여 전기 수매 금액을 최소화 하고 전기 판매 이익을 극대화 한다.
구체적으로 본 발명은 도 3에서 전력 변환 장치(PCS, 120), 배터리 에너지 저장 시스템(130), 전류 감지기(160), 에너지 관리 시스템(140)를 구성하고, 에너지 관리 시스템(140) 를 Cloud 또는 인터넷에 연결하고, 에너지 관리 시스템(140) 를 인터넷 또는 스마트 그리드 등의 부가 가치 애플리케이션 프로그램과 연동하여, 에너지 관리 시스템(140) 가 전류감지기가 보내온 전류 값을 읽고,
*61전력 변환 장치(PCS, 120)의 출력을 제어하여 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 계통 전기를 충전 하거나, 배터리 에너지 저장 시스템(130)에 저장된 전기 에너지를 부하로 보내 소비하거나, 또는 배터리 에너지 저장 시스템(130) 에 저장된 에너지를 계통으로 보내 전기를 판매하여 전기 수매 금액을 최소화 하고 전기 판매 이익을 극대화 할 수 있다.
필요에 따라 인터넷 통신이 불가한 경우에는 에너지 관리 시스템(140)이 메모리(150)에 저장된 시간대별 전력의 사용량을 참조하고, 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급한다.
또한, 에너지 관리 시스템(140)이 전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어한다.
여기서 제1 기준값은 전력사용량이 평균치에서 일정값 이상 적다고 판단되는 경우이고, 제2 기준값은 전력 사용량이 평균치에서 일정값 이상 많다고 판단되는 경우의 전력 사용량 기준값이다. 이러한 제1, 제2 기준값은 필요에 따라 변경이 가능하다.
이러한 제3 실시예에서는 에너지 관리 시스템(140) 의 관리를 인터넷으로 원격 제어 할 수 있으며 스마트 그리드 등의 부가 가치 망과 연계하여 가장 적절한 시각에 전기를 사거나 판매 할 수 있어 전기 사용의 비용을 최소화 할 수 있고 또한 전기의 판매 이익을 극대화 할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (7)

  1. 전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
    전기를 충전 또는 방전하는 배터리 에너지 저장 시스템;
    상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 배터리 에너지 저장 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 충전하거나 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
    상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    시간대별로 전력의 사용량을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템은 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하고,
    전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  3. 전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
    전기를 충전 또는 방전하는 전기자동차 배터리 시스템;
    상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 전기자동차 배터리 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 전기자동차 배터리 시스템에 충전하거나 상기 전기자동차 배터리 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
    상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    시간대별로 전력의 사용량을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템은 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 부하에 공급하고,
    전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 전기자동차 배터리 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  5. 전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템으로서,
    전기를 충전 또는 방전하는 배터리 에너지 저장 시스템;
    상기 전력 계량기와 일측이 연결되며, 타측이 배터리 에너지 저장 시스템과 연결되고, 계통의 전기에너지를 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 충전하거나 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 저장된 전기 에너지를 방전하여 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환 장치;
    외부의 원격 제어에 따라 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하거나, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 에너지 관리 시스템을 포함하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    시간대별로 전력의 사용량을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템은 외부와의 통신이 어려운 경우, 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하고,
    전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 시스템.
  7. 전력 계량기를 통해 계통과 연결되는 스마트 그리드용 BESS의 제어 방법으로서,
    상기 에너지 관리 시스템이 전력사용량이 제1 기준값 이하인 시간대에 상기 전력변환장치를 DC/AC 변환으로 제어하고, 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력 보다 작게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 부하에 공급하는 단계;
    상기 에너지 관리 시스템이 전력사용량이 제2 기준값 이상인 시간대에 상기 전력변환장치의 출력을 부하가 사용하는 전력보다 크게 하여 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 출력을 계통으로 흘리도록 제어하는 단계를 포함하는 스마트 그리드용 BESS의 제어 방법.
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