WO2018052162A1

WO2018052162A1 - 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법

Info

Publication number: WO2018052162A1
Application number: PCT/KR2016/012779
Authority: WO
Inventors: 심준보; 이학주; 채우규; 신창훈; 박중성; 원종남
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-03-22

Abstract

본 발명은 다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집하는 단계, 체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 상기 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산하는 단계, 상기 다중 마이크로그리드 중 상기 주파수 제어에 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계, 기 총 출력을 계산하는 단계에서 계산된 총 출력에 대한 상기 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계에 의해 분류된 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계 및 기 출력지령을 계산하는 단계에 의해 계산된 출력지령을 상기 참여 마이크로그리드에 분배하는 단계를 포함하는 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법으로서, 본 발명에 의하면, 다중 마이크로그리드에서 주파수 제어에 참여하는 마이크로그리드 간의 유효전력을 효율적으로 분배할 수 있게 한다.

Description

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법

본 발명은 다중 마이크로그리드(Microgrid)의 제어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간의 유효전력을 분배하는 방법에 관한 것이다.

종래에 다중 마이크로그리드의 유효전력 디스패치(Dispatch)에 대한 특정한 규정이나 방법은 명시되어 있지 않다.

다중 마이크로그리드란 도 1과 같이 n개의 마이크로그리드로 구성되어 하나의 마이크로그리드로 구성된 것처럼 제어되고 운영되는 시스템을 말한다.

마이크로그리드는 일반적으로 대용량 전력시스템으로서 스위치의 Open/Close 구성에 따라 계통연계형과 독립형 마이크로그리드 형태로 운전될 수 있다.

대용량 마이크로그리드가 계통연계형으로 운전될 때, 마이크로그리드의 운전 및 제어 특성에 따라 전체 전력계통의 특성이 달라질 수 있기 때문에 마이크로그리드의 제어는 매우 중요하다.

계통에 연계되어 운전되는 마이크로그리드의 수가 많을 경우, 계통 운영자가 모든 마이크로그리드 제어기를 각각 제어하는 것을 비효율적이며, 제어시스템 관리에 한계가 있으므로 다중 마이크로그리드 제어기의 개념이 도입되어야 한다.

그러므로, 다중 마이크로그리드 제어기(Multi Microgrid Control, MMC)의 제어 개념이 도입된다.

다중 마이크로그리드 제어기는 도 2와 같이 각 마이크로그리드의 제어기들과 통신으로 연결되어 제어 및 운영에 필요한 정보를 주고 받는다.

한편, 다중 마이크로그리드일 경우, 일반적으로 대용량으로 연계될 가능성이 크기 때문에 전체 전력계통의 주파수 제어를 위해 마이크로그리드도 참여할 필요가 있다.

다중 마이크로그리드가 연계된 전력계통에서 주파수 제어를 위한 유효전력 제어가 요구될 때, 다중 마이크로그리드 제어기는 주파수 제어를 위한 다중 마이크로그리드의 최종 출력을 바탕으로 각 마이크로그리드에 요구되는 유효전력 지령을 계산하여 지령을 전송한다.

그런데, 주파수 제어에 참여하는 다중 마이크로그리드의 경우, 다중 마이크로그리드 내부의 마이크로그리드 간 유효전력 분배가 큰 이슈가 될 수 있다.

다중 마이크로그리드에서 각 마이크로그리드 간 유효전력 분배는 발전량 제한에 따른 금전적 문제, 각 마이크로그리드의 연계지점에서 출력될 수 있는 무효전력 능력, 각 마이크로그리드 내부 설비의 수명과 밀접한 관계가 있기 때문에 충분히 고려되어야 한다.

이 때, 각 마이크로그리드에 요구되는 유효전력 지령을 어떻게 처리하느냐에 따라 다중 마이크로그리드에서 각 마이크로그리드의 운영 효율, 전기설비 수명, 발전량 등이 달라질 수가 있다.

현재 다중 마이크로그리드의 제어를 위한 각 마이크로그리드로의 출력 지령 분배에 대한 연구 결과를 찾아보기가 어렵다.

하지만, 대부분 시스템에서 그렇듯이 가장 널리 사용되는 방법은 각 마이크로그리드의 현재 출력량에 대비하여 유효전력 출력 지령을 결정하는 것이다.

즉, 현재 출력 가능량이 많은 시스템은 더 많이 줄이거나 높이고, 현재 출력 가능량이 적은 시스템은 상대적으로 더 적게 줄이거나 높이는 것이다.

그러나 이런 단순한 제어 알고리즘의 경우, 크게 다음의 3가지 문제점을 유발하게 된다.

1) 같은 시간에 더 많은 발전량에 제한을 받는 마이크로그리드의 금전적 피해 보상에 대한 논쟁

2) 유효전력의 제한에 따른 무효전력 출력량 제한으로 인해 발생 가능한 각 마이크로그리드의 내외부 안정성 유지 문제

3) 각 마이크로그리드의 설비 수명 불균형 문제

따라서, 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 다중 마이크로그리드 제어기에 의한 다중 마이크로그리드 내부의 마이크로그리드 간 유효전력 분배에 대한 고려가 필요하다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 다중 마이크로그리드에서 주파수 제어에 참여하는 마이크로그리드 간의 유효전력을 효율적으로 분배하기 위한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법은, 다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집하는 단계, 전체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 상기 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산하는 단계, 상기 다중 마이크로그리드 중 상기 주파수 제어에 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계, 상기 총 출력을 계산하는 단계에서 계산된 총 출력에 대한 상기 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계에 의해 분류된 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계 및 상기 출력지령을 계산하는 단계에 의해 계산된 출력지령을 상기 참여 마이크로그리드에 분배하는 단계를 포함한다.

상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는, 상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계 및 출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 또한 상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것일 수 있다.

그리고, 상기 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계 및 상기 참여 마이크로그리드 중 상기 기준 출력보다 높은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는, 계통연계지점(Point of Common Coupling, PCC)에서 무효전력의 출력량이 최대화될 수 있도록 일정 기준 이상의 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 한다.

상기 참여 마이크로그리드는 0.5[PU]를 초과하는 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 출력 가능한 유효전력이 0.5[PU] 이하일 경우, 상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 한다.

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 또한, 상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것일 수 있다.

상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계 및 출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 또 다른 상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는, 상기 다중 마이크로그리드 내의 각 마이크로그리드의 출력을 Per Unit(PU)로 변환하여 상기 PU 값의 평균을 기준으로 평균 PU 이상을 갖는 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계 및 출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 관점에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법은, 다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집하는 단계, 전체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 상기 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산하는 단계, 상기 다중 마이크로그리드 중 상기 주파수 제어에 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계, 상기 총 출력을 계산하는 단계에서 계산된 총 출력에 대한 상기 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계에 의해 분류된 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계 및 상기 출력지령을 계산하는 단계에 의해 계산된 출력지령을 상기 참여 마이크로그리드에 분배하는 단계를 포함하고, 상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는, 상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드 또는 계통연계지점(Point of Common Coupling, PCC)에서 무효전력의 출력량이 최대화될 수 있도록 일정 기준 이상의 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드 또는 상기 다중 마이크로그리드 내의 각 마이크로그리드의 출력을 Per Unit(PU)로 변환하여 상기 PU 값의 평균을 기준으로 평균 PU 이상을 갖는 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는, 상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하거나, 상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하거나, 상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 한다.

전력계통에 연계되어 운영이 필요한 마이크로그리드의 수가 많을 경우, 다중 마이크로그리드 제어기를 통해 전체 마이크로그리드의 출력을 제어하고 운영할 수 있다.

이 때, 다중 마이크로그리드에 전체 전력계통 주파수 제어를 위한 출력 제어가 요구된다면, 다중 마이크로그리드는 내부 마이크로그리드 간 출력의 분배는 각 마이크로그리드의 이익과 직결되는 발전량, 전기설비의 수명과 직결되는 출력의 크기 및 이용률, 운영을 위해 필요한 무효전력 출력 가능량 등과 연관될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 알고리즘을 활용하여 전력계통의 상황 및 조건에 맞게 다중 마이크로그리드를 제어한다면 다중 마이크로 그리드 내부 경제적 이익을 극대화할 수 있다.

민간 발전사에 의해 구성된 마이크로그리드가 주파수 제어에 기여함에 따라 발생하는 발전량에 대한 손해는 아직 정의된 바가 없다.

해외 신재생 에너지 및 마이크로그리드 선진국의 경웨 이에 대한 보상 방법이 논의되고 있는데, 본 발명에서 제안하는 알고리즘을 활용하면 전력계통의 운영을 위한 마이크로그리드의 출력 제어에 따른 마이크로그리드 내부 설비 및 발전량에 대한 손해를 최소화하고, 안정적인 전력 공급을 할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 다중 마이크로그리드의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 다중 마이크로그리드의 제어 개념을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법에 대한 순서도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법에 의한 각 마이크로그리드의 제어 플로우를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 일 구성인 동등분배 방법의 제어 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일 구성인 동등분배 방법에 대한 플로우를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 일 구성인 기준 출력 set-point 차감 방법에 대한 플로우를 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법에 대한 순서도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법에 의한 각 마이크로그리드의 제어 플로우를 도시한 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법을 설명하기로 한다.

다중 마이크로그리드의 주파수 제어 참여와 관련하여 문제들을 해결하기 위해서 다중 마이크로그리드 제어기와 각 마이크로그리드 제어기의 협조를 통해 본 발명에서 제안하는 각 마이크로그리드의 Dispatch 참여 여부와 참여 마이크로그리드의 출력지령 계산 방법들을 조합해 가면서 운영을 효율적으로 할 수 있게 한다.

도 3의 개략적인 전체 플로우를 살펴보면, 본 발명에 의한 다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법은 우선, 다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집한다.(S11)

그리고, 전체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산한다.(S12)

이와 별도로 마이크로그리드의 상태정보를 수집하여,(S13) Dispatch 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하게 된다.(S14)

S14에서 참여 가능한 마이크로그리드의 정보와 S12에서 계산된 총 출력에 따라 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하게 되고,(S15) 계산된 출력지령에 따라 참여 마이크로그리드의 출력지령을 분배한다.(S16)

이에 의해 각 마이크로그리드는 도 4에서 참조되는 바와 같이, 출력이 가능한 상태인지 확인하고,(S21) 출력이 불가능한 상태라면 상태를 유지하게 되며, 출력이 가능한 상태라면 제어기준과 마이크로그리드의 출력을 비교 판단하게 된다.(S22)

비교 판단결과, 마이크로그리드의 출력이 제어기준에 미치지 못하면 기존출력을 그대로 출력하고, 마이크로그리드의 출력이 가능한 경우 다중 마이크로그리드(MMC)의 지령을 출력하게 된다.(S23)

본 발명은 이와 같이 본 발명에 의한 제어기준에 따른 참여 마이크로그리드를 선정하고, 선정된 참여 마이크로그리드를 대상으로 출력지령을 계산하여, 계산된 출력지령을 각 마이크로그리드에 분배함으로써 주파수 제어 참여를 위한 다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드를 제어한다.

이하에서는, 참여 마이크로그리드 선정방법과 참여 마이크로그리드의 출력지령 계산방법을 차례대로 설명하기로 한다.

참여 마이크로그리드 선정방법과 출력지령 계산방법은 복수의 방법을 선택적으로 운영할 수 있으며, 그에 따라 다중 마이크로그리드의 제어 특성은 완전히 달라질 수 있기 때문에 전력시스템의 특성에 맞게 선택적 또는 중복적으로 각 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

우선, 참여 마이크로그리드 선정방법은 다음과 같은 3가지의 방법이 있을 수 있으며, 참여 마이크로그리드를 선정하는 방법은 각 마이크로그리드의 상태 정보가 제어기준을 만족하는지 여부에 따라 선정되는 것인 바, 이는 곧 제어기준 계산방법이라 할 수 있다.

이하에서 3가지 제어기준 계산방법을 차례로 설명한다.

1) 유효전력 평균값 기준 방법

유효전력 평균값 기준 방법은 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드 1부터 n까지의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드만 제어에 참여하도록 하는 것이다.

각 마이크로그리드의 제어 참여여부는 다중 마이크로그리드 제어기의 제어연산시간(sampling time)마다 매번 계산하여 결정함으로써 각 마이크로그리드의 제어 참여여부를 업데이트 한다.

2) 무효전력 능력 최대화

마이크로그리드가 계통에 연계될 때, 계통연계지점(Point of Common Coupling, PCC)에서 무효전력의 최대 출력량은 유효전력의 출력량에 따라 제한된다.

국가별로 무효전력 능력곡선은 다르지만, 일반적으로 유효전력이 0.5[PU] 이하일 경우 출력 가능한 무효전력의 크기는 줄어들게 된다.

그러므로, 다중 마이크로그리드 내 마이크로그리드의 무효전력 능력을 최대화하기 위해서는 유효전력 0.5[PU]를 기준으로 그 이상의 유효전력을 내는 마이크로그리드만 다중 마이크로그리드 제어기의 분배 지령에 따라 주파수 제어에 참여할 수 있다.

여기서, 0.5[PU]라는 기준은 국가별 무효전력 능력 곡선 기준에 따라 변동될 수 있으며, 모든 마이크로그리드의 발전량이 0.5[PU] 이하일 때는 '유효전력 평균값 기준 방법'으로 전환하여 사용한다.

3) 비율 평균화 방법

다중 마이크로그리드에 포함되는 마이크로그리드들의 정격 출력량은 다를 수 있다.

그러므로, 각 마이크로그리드의 출력을 Per Unit(PU)로 변환하여 PU값의 평균을 기준으로 평균 PU 이상을 갖는 마이크로그리드만 제어에 참여하도록 한다.

이상에서와 같이 참여 마이크로그리드를 제어기준에 따라 선정한 후, 선정된 마이크로그리드를 대상으로 총 요구 출력을 기준으로 출력지령을 계산하게 된다.

출력지령을 계산하는 방법으로 3가지 방안을 제시하며, 이하에서 3가지 계산방법을 차례로 설명한다.

1) 출력 비율 계산 방법

다중 마이크로그리드 제어기의 분배 지령을 받아 주파수 제어에 기여하기 위해 출력을 제어하는 마이크로그리드와 별다른 제어 없이 기존의 출력 패턴을 그대로 유지하는 마이크로그리드가 구분되면, 다중 마이크로그리드에 의한 제어에 참여하는 마이크로그리드의 출력지령은 수학식 1의 출력비율계산식과 같이 각 마이크로그리드의 현재 출력과 제어에 참여하는 마이크로그리드의 총 요구 출력지령 간 비율에 의해 결정된다.

[수학식 1]

여기서, 제어에 참여하는 마이크로그리드의 총 출력은 주파수 제어를 위한 다중 마이크로그리드의 총 출력과 제어에 참여 안 하는 마이크로그리드의 총 출력의 차이이다.

2) 동등 비율 분배 방법

이 방법은 다중 마이크로그리드 제어기의 분배 지령을 받아 주파수 제어에 기여하기 위해 제어에 참여하는 마이크로그리드의 출력지령을 수학식 2의 동등비율분배식과 같이 1/n 하여 각 마이크로그리드의 출력지령을 결정한다.

[수학식 2]

이 때, 제어에 참여하는 마이크로그리드의 출력 가능량이 수학식 2에서 결정된 마이크로그리드의 출력지령보다 적을 수 있는데, 이를 위해서 도 5와 같이 모자란 출력부분에 대한 계산을 통해서 수학식 1을 사용하여 다시 연산한 후 출력 분배를 한다.

이와 같은 플로우를 도 6에 도시하였다.

즉, 출력지령을 계산하기 위해서 동등비율분배식 연산을 수행하고,(S31) 각 마이크로그리드가 동등비율분배식 결과를 출력 가능한지를 판단한다.(S32)

판단결과, 출력이 가능하다면, 그에 따라 출력지령이 분배되도록 한다.(S37)

그러나, 출력이 가능하지 않다면, 출력 불가능한 마이크로그리드들로 총 부족량을 계산한다.(S33)

출력 불가능한 마이크로그리드들은 기존출력을 계속 출력하는 것으로 설정하여,(S34) 출력지령이 분배되게 하며,(S37) 출력 가능한 마이크로그리드들로 출력 불가능한 마이크로그리드들의 부족량 보상을 위해 출력비율계산식을 연산 수행하여,(S35) 그 결과에 따라 출력 가능한 마이크로그리드들이 기존출력과 보상출력을 하는 것으로 판정하여,(S36) 출력지령이 분배되도록 하는 것이다.(S37)

3) 기준 출력 set-point 차감 방법

기준 출력 set-point 차감 방법은 주파수 제어를 위한 다중 마이크로그리드의 제어에 참여하는 마이크로그리드의 출력에 일정한 출력 값을 차감하도록 제어하는 것이다.

여기서, 기준 출력은 다중 마이크로그리드의 제어에 참여하는 마이크로그리드의 출력 중 최소값을 정할 수도 있고, 다른 임의의 값을 정할 수도 있다.

만약, 다중 마이크로그리드의 출력 제어에 참여하는 마이크로그리드 중 출력이 3번째로 낮은 마이크로그리드의 출력 값을 기준 출력으로 설정하면, 출력이 3번째로 낮은 마이크로그리드보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드들은 이 출력지령 분배 알고리즘에 의해서 2차적으로 제어에 불참하는 결과가 되며, 3번째로 낮은 마이크로그리드보다 높은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드들만 제어의 dispatch에 참여하게 된다.

도 8은 기준 출력 set-point 차감 방법에 대한 플로우를 도시한 것이다.

즉, 기준 출력 마이크로그리드의 현재 출력을 수집하고,(S41) 각 마이크로그리드의 출력에서 기준출력을 차감한 값을 연산하여,(S42) 그 결과가 양수인지 여부를 판단한다.(S43)

계산결과, 양수인 경우에는 출력이 가능하므로 그에 따라 출력지령이 분배가 된다.(S48)

그런데, 계산결과 음수인 마이크로그리드로 인한 출력 부족량을 계산하고,(S44) 계산결과 음수인 마이크로그리드는 제어에 불참하는 것으로 판정하여,(S45) 그에 따른 출력지령이 분배되게 하며,(S48) S44에 의한 부족량에 대해서는 계산결과 양수인 마이크로그리드들로 음수인 마이크로그리드들의 부족량 보상을 위해 출력비율계산식을 통해 연산을 수행하여,(S46) 계산결과 양수인 마이크로그리드들이 기존출력과 보상출력을 하는 것으로 판정하여,(S47) 출력지령이 분배되게 하는 것이다.(S48)

이상과 같이 본 발명은 다중 마이크로그리드가 주파수 제어에 의한 요구 출력에 대해서 제어 참여 가능한 마이크로그리드를 선정하는 기준과, 선정된 마이크로그리드의 출력지령을 분배하는 기준을 제시함으로써 다중 마이크로그리드를 효율적으로 제어할 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

* 부호의 설명

S11 : MG 출력정보 수집

S12 : 주파수 제어용 다중MG 총 출력 계산

S13 : MG 상태정보 수집

S14 : Dispatch 참여 MG 분류

S15 : 참여 MG 출력지령 계산

S16 : 참여 MG 출력지령 분배

S21 : MG 출력가능 확인

S22 : 제어기준과 MG 출력 비교

S23 : MMC 지령 출력

S31 : 동등비율분배식 연산

S32 : 각 MG 동등비율분배식 연산 결과 출력 가능 확인

S33 : 출력 불가능한 MG들로 총 부족량 계산

S34 : 출력 불가능한 MG들 기존출력 계속 출력

S35 : 출력 가능한 MG들로 출력 불가능한 MG들의 부족량 보상 위해 출력비율계산식 연산

S36 : 출력 가능한 MG들 기존출력과 보상출력 함

S37 : 출력지령 분배

S41 : 기준 출력 MG 현재 출력 수집

S42 : 각 MG 출력과 기준 출력 비교

S43 : 각 MG 계산 결과 판단

S44 : 계산결과 음수인 MG로 인한 출력 부족량 계산

S45 : 계산결과 음수인 MG의 제어 불참

S46 : 계산결과 양수인 MG들로 음수인 MG들의 부족량 보상 위해 출력비율계산식 연산

S47 : 계산결과 양수인 MG들 기존출력과 보상출력 함

S48 : 출력지령 분배

Claims

다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집하는 단계;

전체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 상기 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산하는 단계;

상기 다중 마이크로그리드 중 상기 주파수 제어에 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계;

상기 총 출력을 계산하는 단계에서 계산된 총 출력에 대한 상기 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계에 의해 분류된 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계; 및

상기 출력지령을 계산하는 단계에 의해 계산된 출력지령을 상기 참여 마이크로그리드에 분배하는 단계를 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는,

상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

상기 참여 마이크로그리드 중 상기 기준 출력보다 높은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는,

계통연계지점(Point of Common Coupling, PCC)에서 무효전력의 출력량이 최대화될 수 있도록 일정 기준 이상의 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드는 0.5[PU]를 초과하는 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드인 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 출력 가능한 유효전력이 0.5[PU] 이하일 경우, 상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

상기 참여 마이크로그리드 중 상기 기준 출력보다 높은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 18에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는,

상기 다중 마이크로그리드 내의 각 마이크로그리드의 출력을 Per Unit(PU)로 변환하여 상기 PU 값의 평균을 기준으로 평균 PU 이상을 갖는 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 22에 있어서,

상기 마이크로그리드 중 상기 출력지령의 계산 결과에 의한 출력지령 값보다 작은 출력량을 가지는 마이크로그리드가 있는 경우, 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

출력 가능한 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 23에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 25에 있어서,

상기 출력 불가능한 마이크로그리드의 총 부족량을 계산하는 단계; 및

상기 참여 마이크로그리드 중 상기 기준 출력보다 높은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 26에 있어서,

상기 출력 가능한 마이크로그리드는 상기 총 부족량에 대한 비율을 계산하는 단계에 의해 계산된 보상출력을 추가로 출력하는 것으로 출력지령을 계산하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
다중 마이크로그리드의 각 마이크로그리드의 출력정보를 수집하는 단계;

전체 전력계통 주파수의 주파수 제어를 위해 요구되는 상기 다중 마이크로그리드의 총 출력을 계산하는 단계;

상기 다중 마이크로그리드 중 상기 주파수 제어에 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계;

상기 총 출력을 계산하는 단계에서 계산된 총 출력에 대한 상기 참여 가능한 마이크로그리드를 분류하는 단계에 의해 분류된 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계; 및

상기 출력지령을 계산하는 단계에 의해 계산된 출력지령을 상기 참여 마이크로그리드에 분배하는 단계를 포함하고,

상기 마이크로그리드를 분류하는 단계는,

상기 다중 마이크로그리드 내의 전체 마이크로그리드의 유효전력의 평균을 계산하여 평균 유효전력 이상의 출력이 가능한 마이크로그리드 또는 계통연계지점(Point of Common Coupling, PCC)에서 무효전력의 출력량이 최대화될 수 있도록 일정 기준 이상의 유효전력을 출력 가능한 마이크로그리드 또는 상기 다중 마이크로그리드 내의 각 마이크로그리드의 출력을 Per Unit(PU)로 변환하여 상기 PU 값의 평균을 기준으로 평균 PU 이상을 갖는 마이크로그리드를 상기 참여 마이크로그리드로 분류하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.
청구항 28에 있어서,

상기 참여 마이크로그리드의 출력지령을 계산하는 단계는,

상기 참여 마이크로그리드 각각의 현재 출력과 상기 참여 마이크로그리드 전체의 총 요구 출력에 대한 비율로 계산하거나, 상기 참여 마이크로그리드의 총 출력을 상기 참여 마이크로그리드의 수로 나눈 값으로 계산하거나, 상기 참여 마이크로그리드 중 기준 출력보다 낮은 출력 가능량을 갖는 마이크로그리드는 출력 불가능한 마이크로그리드로 판단하는 것을 특징으로 하는,

다중 마이크로그리드의 마이크로그리드 간 유효전력 분배 방법.