WO2022231022A1 - 공유형 ess 마이크로그리드 - Google Patents

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WO2022231022A1
WO2022231022A1 PCT/KR2021/005350 KR2021005350W WO2022231022A1 WO 2022231022 A1 WO2022231022 A1 WO 2022231022A1 KR 2021005350 W KR2021005350 W KR 2021005350W WO 2022231022 A1 WO2022231022 A1 WO 2022231022A1
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WO
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power
ess
microgrid
shared
microgrids
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/005350
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김춘성
고재하
이우형
박용운
오현주
이유경
여서현
김종철
오정식
방석오
안준재
Original Assignee
재단법인 녹색에너지연구원
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a shared type ESS microgrid, and more particularly, to a shared type ESS microgrid that shares power between a plurality of microgrids.
  • ESS Electronicgy Storage System
  • This ESS can supply power to the load in the microgrid.
  • the amount of power used in the load in the microgrid is small compared to the amount of power supplied to the microgrid by the solar power generation facility, a part of the power supplied to the ESS is stored in the microgrid. If the amount of power used by the internal load increases, it can serve to supply the power stored in the ESS to the load.
  • the prior art is a system that supplies the power generated by distributed power to the microgrid to the load, stores the remaining power in the ESS, and supplies the power stored in the ESS to the load when the amount of power used in the load increases. power is operated.
  • An object of the present invention is to provide a shared ESS microgrid that stably supplies power.
  • a shared ESS microgrid includes a plurality of DC microgrids including at least one load; ESS connected to the plurality of DC microgrids; and EMS for dividing the virtual space in the ESS by the number of the plurality of DC microgrids, and calculating the amount of power allocated to each of the plurality of DC microgrids of the ESS.
  • the shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention further includes a PV that provides local power generation to the plurality of DC microgrids, and the PV provides power to the load and uses the remaining power. It may be configured to store in the ESS.
  • the shared ESS microgrid may be configured to further include a BTB connecting the ESS and the ESS connected to another shared ESS microgrid.
  • the present invention can flexibly control the power flow between microgrids by sharing one ESS by multiple microgrids, so that the power stored in the ESS of the microgrid with low power consumption can be shared with the microgrid with insufficient power supply. can This can improve the power supply stability of the microgrid.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a PV and load circuit diagram of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a simulation circuit diagram of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an input and output diagram of input variables and output variables of a simulation of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an input value setting diagram of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a power generation pattern graph of PV 1 of a shared ESS microgrid according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a power generation pattern graph of PV 2 of a shared ESS microgrid according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a power usage pattern graph of DC microgrid 1 of a shared ESS microgrid according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a power usage pattern graph of DC microgrid 2 of a shared ESS microgrid according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a power usage pattern graph of DC microgrid 3 of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a power usage pattern graph of DC microgrid 4 of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph of a change in the amount of power storage state of DC microgrid 1 allocated to ESS of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph of a change in the amount of power storage state of a DC microgrid 2 allocated to the ESS of a shared ESS microgrid according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a graph showing a change in the amount of power storage state of a DC microgrid 3 allocated to the ESS of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 16 is a graph showing a change in the amount of power storage state of a DC microgrid 4 allocated to the ESS of a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 17 is a power sharing generation graph of DC microgrid 1 allocated to the ESS of the shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 19 is a power sharing generation graph of DC microgrid 3 allocated to the ESS of the shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 20 is a power sharing generation graph of DC microgrid 4 allocated to the ESS of the shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
  • FIGS. 1 to 20 a shared ESS microgrid according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 20 .
  • descriptions of previously known matters will be omitted or simplified.
  • the shared ESS microgrid (1) includes a plurality of DC microgrids (11-14), ESS (20), DC/DC (30), EMS (40), and TOC (50). may include DC microgrids 11 to 14 may be grid-connected.
  • ESS Energy Storage System
  • EMS Energy Management System
  • TOC Total Operating Center
  • Each of the DC microgrids 11 to 14 may include a load 100 , that is, a consumer, and the load 100 may be at least one or more.
  • the load 100 may be connected to a DC network, and may be connected to an AC network according to the conditions of the connected load 100 .
  • the PV 200 may be further included in the DC microgrids 11 to 14, and the PV 200 supplies the generated power to the load 100, and the remaining power after supplying the load 100 will be described later. can be stored in the ESS (20).
  • the PV 200 generates power through solar power generation, and converts the generated power into power appropriate for the load 100 through the DC/DC 300 to supply the required power to the load 100 .
  • the PV 200 is included according to a preferred embodiment of the present invention, it may include a renewable energy power plant such as a wind power plant depending on the installation location.
  • the DC microgrids 11 to 14 are configured in a grid-connected type, so that power can be supplied in connection with the distributed power source 400 in addition to the self-produced power power plant.
  • the distributed power source 400 may be a small-scale power generation facility, or may be a centralized power generation facility.
  • the power required by the load 100 in the DC microgrid 11 to 14 can be supplied from the PV 200, but when the amount of power required by the load 100 is higher than the amount of power that can be supplied from the PV 200, Power may be supplied from the ESS 20 to be described later, and power may be supplied from the distributed power supply 400 .
  • the power supplied from the distributed power source 400 is converted to DC by the AC/DC 500 , and the converted power may be supplied to the load 100 through the DC network.
  • Each component is connected to the VSC 600 to receive power converted into an appropriate voltage for each component receiving power, and VSC means a Voltage Source Converter.
  • a bidirectional AMI meter (not shown) may be installed together with the VSC 600 . You can check the amount of power supplied from the PV 200 through the interactive AMI meter (not shown), check the amount of power supplied from the distributed power source 400 and electricity rates, etc., and check the amount of power used by the load 100 in real time can be checked with
  • a plurality of DC microgrids 11 to 14 may be connected to one ESS 20 .
  • the ESS 20 is connected to a plurality of DC microgrids 11 to 14, and among the power produced by the PV 200 of each DC microgrid 11 to 14, the surplus power remaining after being supplied to the load 100 is stored. and can supply power to the load 100 of each DC microgrid 11 to 14 .
  • the ESS 20 supplies the load 100 and can store the remaining surplus power. .
  • the power stored in the ESS 20 can be supplied to the load 100 .
  • the PV 200 supplies the load 100 and the remaining surplus power is transferred to the ESS (20). can be stored in If the amount of power used by the load 100 compared to the amount of power supplied by the PV 200 in the DC microgrid 2 (12) is large, the power stored in the ESS 20 can be supplied to the load 100 of the DC microgrid 2 (12). . In addition, the power supplied from the ESS 20 to the load 100 of the DC microgrid 1 11 may be supplied to the load 100 of the DC microgrid 2 12 .
  • the power between different DC microgrids 11 to 14 can be grasped by grasping the amount of power generated and consumed by each DC microgrid 11 to 14. This can be shared, and the power flow between the different DC microgrids 11 to 14 generated by this can be grasped.
  • the EMS 40 can separate the virtual space within the ESS 20 as many as the number of connected DC microgrids 11 to 14, and based on the power usage pattern used by each DC microgrid 11 to 14, the ESS ( 20) The size of the virtual space can be calculated.
  • Each size of the virtual space of the ESS 20 may be the size of a power allocation amount distributed to each of the DC microgrids 11 to 14 .
  • the size of the virtual space of the ESS 20 distributed to each DC microgrid 11 to 14 may be adjusted based on the power usage changed by time of the DC microgrid 11 to 14 .
  • power is supplied to each DC microgrid 11 to 14 by the setting of the EMS 40 , and the supplied power may be distributed in a virtual space on the system of the ESS 20 .
  • the storage capacity of the ESS 20 is 100 kWh, and based on the power usage pattern of each DC microgrid 11 to 14,
  • the ESS 20 virtual space may be allocated to 40%, 30%, 15%, and 15%, respectively. This may be 40 kWh, 30 kWh, 15 kWh, 15 kWh of each power amount of the ESS 20 that can be used in each DC microgrid 11 to 14 .
  • the storage capacity of the ESS 20 is 100 kWh, which is a value according to an embodiment and may be changed according to the power usage pattern of the DC microgrids 11 to 14 and the surrounding conditions.
  • the size of the virtual space of the ESS 20 may be adjusted according to the power usage of each DC microgrid 11-14 that varies by time based on the power usage pattern of the DC microgrid 11-14.
  • a change in the size of the virtual space of the ESS 20 may mean that the amount of power distributed to each DC microgrid 11 to 14 changes.
  • the power consumption of DC microgrid 1(11) decreases, the power usage of DC microgrid 2(12) increases, and the power consumption of DC microgrid 3(13) and DC microgrid (11 ⁇ 14) 4
  • the virtual space allocated to each DC microgrid (11 ⁇ 14) will be adjusted from 40%, 30%, 15%, 15% to 20%, 50%, 15%, and 15%, respectively. This can be adjusted from 40 kWh, 30 kWh, 15 kWh, and 15 kWh to 20 kWh, 50 kWh, 15 kWh, and 15 kWh of the ESS 20 that can be used in each DC microgrid 11 to 14.
  • the virtual space of the ESS 20 may be redistributed.
  • the amount of power stored in the virtual space of the ESS 20 of DC microgrid 1(11) has a margin compared to the amount of power used by the load 100 of DC microgrid 1(11), and DC microgrid 2(12)
  • the amount of electricity stored in the ESS 20 virtual space of the EMS 40 decreases below the reference value set by the EMS 40, the size of the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 1(11) is reduced and the DC microgrid 2(12) ), the amount of ESS 20 power supplied to the load 100 of the DC microgrid 2 12 may increase by increasing the size of the virtual space of the ESS 20 allocated to the ESS 20 .
  • the amount of power supplied to the DC microgrids 11 to 14 is changed. This may be due to power sharing from DC microgrid 1 (11) to DC microgrid 2 (12).
  • the ESS 20 distributes the amount of power allocated to each DC microgrid 11 to 14 as a virtual space on the system, the amount of power supplied to each DC microgrid 11 to 14 can be adjusted by adjusting only the size of the virtual space.
  • This can be seen as power sharing between different DC microgrids 11 to 14, and since the amount of power supplied is changed only by adjusting the size of the virtual space, power sharing between DC microgrids 11 to 14 is not possible. can happen in an instant.
  • power sharing occurs by adjusting the size of the virtual space in the ESS 20, power loss may not occur.
  • the ESS 20 of the stand-alone microgrid calculates the storage capacity of the ESS 20 based on the power usage pattern used in the microgrids 11-14.
  • the ESS 20 can be efficiently operated with a smaller ESS 20 capacity compared to the ESS 20 capacity of the stand-alone microgrid as power sharing between different DC microgrids 11 to 14 is possible.
  • the shared ESS microgrid (1) By constructing the shared ESS microgrid (1) in this way, it is possible to convert the load power through power sharing of the DC microgrid (11 to 14) without a large-scale ESS (20), and thus the maximum peak reduction effect can be obtained. It is possible to optimize the economic benefits of ESS microgrid (1) operation and users.
  • the shared ESS microgrid 1 can improve power supply stability.
  • the ESS 20 may be of a DC type, and after power conversion in the DC/DC 30 , power may be supplied to the load 100 and power may be supplied from the PV 200 .
  • the shared ESS microgrid 1 can share power with other shared ESS microgrids 1 by connecting a BTB (not shown).
  • BTB may mean Back To Back DC/DC Converter.
  • the shared ESS microgrid (1) receives power from other shared ESS microgrids (1) connected by BTB (not shown) when the amount of power consumption in the shared ESS microgrid (1) increases, stably operating the power supply system This can keep
  • the sharing of power between the shared ESS microgrids 1 may be a power transaction between the shared ESS microgrids 1, and through this, an economical benefit can be obtained from the operation of the shared ESS microgrid 1 .
  • the shared ESS microgrid 1 may further include a TOC 50 , and the TOC 50 may control the shared ESS microgrid 1 to efficiently operate energy. In addition, it is possible to control the power traded between the shared ESS microgrids (1) and to act as an intermediary for power trade.
  • the following is a construction simulation of the shared ESS microgrid 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the shared ESS microgrid 1 includes a plurality of PVs 200 and loads 100 for regional power generation, and a plurality of PVs 200 are connected in parallel. have.
  • a plurality of loads 100 may be connected in parallel and included in one DC microgrid 11 to 14 .
  • the shared ESS microgrid 1 may share one ESS 20 by connecting a plurality of DC microgrids 11 to 14 and a plurality of PVs 200 .
  • the simulation input value according to a preferred embodiment of the present invention may be the value shown in FIG. 6 .
  • PV 200 is installed and connected to DC microgrid 1 (11) and DC microgrid 2 (12), and ESS 20 is installed to DC microgrid 1 (11) and connected to DC microgrid 1 (11). It can be shared with the grids 11 to 14.
  • PCS may be a power conversion device including DC/DC 300 and AC/DC 500 included in each DC microgrid 11 to 14 .
  • DC/DC 30 can convert the power of the ESS 20 included in the DC microgrid 1 (11) to match the DC voltage of the load 100 of each DC microgrid (11 ⁇ 14).
  • BTB (not shown) matches the DC voltage of the shared ESS microgrid 1 in which the power shared in the shared ESS microgrid 1 is shared to enable power sharing between the shared ESS microgrid 1 can be converted as much as possible.
  • the PV 200 may change the amount of power generated according to changes in surrounding conditions and circumstances, for example, changes in the amount of sunlight, and may increase or decrease the amount of power generated over time. have.
  • 9, 10, 11, and 12 may be power usage patterns of each DC microgrid 11 to 14.
  • a change in the amount of charging of the ESS 20 based on FIGS. 7, 8 and 9, 10, 11, and 12 may be in FIGS. 13 to 16 .
  • FIG. 13 shows the change in the power storage state of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 1 (11), and 200 (kWh) when the load 100 of the DC microgrid 1 (11) is not using power. ) is stored, and as the load 100 uses the power, the power stored in the ESS 20 is supplied to the load 100 so that the stored power of the ESS 20 decreases, and the PV 200 ) power may be stored in the ESS 20 as the amount of power generation increases. It can be seen that the amount of stored power reaches 300 (kwh) between 10(s) and 15(s), and then the stored power drops sharply, which may be due to power sharing.
  • FIG 14 shows the change in the power storage state of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 2 (12), and is 150 (kWh) when the load 100 of the DC microgrid 2 (12) is not using power. ) is stored, and as the load 100 uses the power, the power stored in the ESS 20 is supplied to the load 100 so that the stored power of the ESS 20 decreases, and the PV 200 ) As the amount of power generation gradually increases, power may be stored in the ESS 20 . As the amount of power generation of the PV 200 decreases, the power of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 2 12 is supplied to the load 100 , so that the stored power of the ESS 20 may decrease. When the load 100 no longer uses power, a certain amount of power may be stored in the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 2 12 according to the setting of the EMS 40 .
  • the 15 shows a change in the power storage state of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 3 (13).
  • the load 100 of the DC microgrid 3 (13) is not using power, it is approximately 75 ( kWh) is stored, and as the load 100 uses the power, the power stored in the ESS 20 is supplied to the load 100 , so that the stored power of the ESS 20 may be reduced.
  • the amount of power stored in the ESS 20 is reduced to less than a preset reference value under the control of the EMS 40, the surplus power of each DC microgrid 11 to 14 is transferred to the ESS 20 allocated to the DC microgrid 3 13. It can be stored in virtual space.
  • the power of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 3 ( 13 ) is supplied to the load 100 , so that the stored power of the ESS 20 may decrease.
  • a certain amount of power may be stored in the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 3 13 according to the setting of the EMS 40 .
  • Figure 16 shows the change in the power storage state of the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 4 (14).
  • the load 100 of the DC microgrid 4 (14) is not using power, it is approximately 75 ( kWh) is stored, and as the load 100 uses the power, the power stored in the ESS 20 is supplied to the load 100 , so that the stored power of the ESS 20 may be reduced.
  • Power sharing may occur between 10(s) and 15(s) as the amount of power stored in the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 4(14) decreases to less than a preset value.
  • the power of the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 4 14 is supplied to the load 100, and the stored power of the ESS 20 decreases. can do.
  • a certain amount of power may be stored in the ESS 20 virtual space allocated to the DC microgrid 4 14 according to the setting of the EMS 40 .
  • the power of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 1 11 may be momentarily shared and escaped.
  • the power of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 2 ( 12 ) may not change or there may be a slight change in power compared to the change in power during power sharing.
  • the power of the virtual space of the ESS 20 allocated to the DC microgrid 3 ( 13 ) may not change or there may be a slight change in power compared to the change in power during power sharing.
  • the power of the virtual space allocated to the DC microgrid 4 14 in the ESS 20 may be instantaneously shared and stored.
  • the ESS 20 distributes the amount of power allocated to each DC microgrid 11 to 14 as a virtual space on the system, the amount of power supplied to each DC microgrid 11 to 14 can be adjusted by adjusting only the size of the virtual space. can This can be seen as power sharing between the different DC microgrids 11 to 14, and since the amount of power supplied is changed only by adjusting the size of the virtual space, power sharing can occur in an instant. In addition, since power sharing occurs by adjusting the size of the virtual space in the ESS 20, power loss may not occur.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 공유형 ESS 마이크로그리드에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드는 적어도 하나의 부하를 포함하는 다수의 DC마이크로그리드; 상기 다수의 DC마이크로그리드와 연결되는 ESS; 및 상기 다수의 DC마이크로그리드의 수만큼 상기 ESS 내에 가상 공간을 분리하고, 상기 ESS의 상기 다수의 DC마이크로그리드 각각에 분배되는 전력 할당량을 산정하는 EMS를 포함할 수 있다. 본 발명은 다수의 마이크로그리드가 하나의 ESS를 공유하여 마이크로그리드 간 전력 흐름을 유연하게 제어할 수 있어, 전력 소비량이 적은 마이크로그리드의 ESS에 저장되어 있던 전력을 전력 공급량이 부족한 마이크로그리드에 공유 할 수 있다. 이로써 마이크로그리드의 전력 공급 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

공유형 ESS 마이크로그리드
본 발명은 공유형 ESS 마이크로그리드에 관한 것으로 보다 상세하게는, 다수의 마이크로그리드 간 전력을 공유하는 공유형 ESS 마이크로그리드에 관한 것이다.
ESS(Energy Storage System)는 글자 그대로 해석하면 에너지 저장 시스템으로, 전기에너지를 저장하여 필요할 때 사용함으로써 에너지 이용 효율 향상 및 신재생 에너지 활용이 가능한 장점이 있다. 이러한 ESS는 마이크로그리드 내의 부하에 전력을 공급할 수 있는데, 태양광 발전설비에서 마이크로그리드로 공급하는 전력량 대비 마이크로그리드 내의 부하에서 사용되는 전력량이 적을 때, ESS에 공급 전력의 일부를 저장하며, 마이크로그리드 내의 부하에서 사용되는 전력량이 급증하면 ESS에 저장되어 있는 전력을 부하에 공급하는 역할을 할 수 있다.
다만, 부하에서 사용되는 전력량에 대비하여 연계된 전력 공급원으로부터의 전력 공급 부족에 대해서 다른 마이크로그리드의 ESS으로부터 전력을 공급받아야 한다.
종래의 기술은 마이크로그리드에 분산전원에 의하여 생성된 전력을 부하에 공급하고 남은 전력을 ESS에 저장하며, 부하에서 사용하는 전력량이 증가하면 ESS에 저장되어있던 전력을 부하에 공급하는 시스템으로 마이크로그리드 전력이 운영된다.
마이크로그리드 내의 부하에서 사용하는 전력량이 급증하여 공급 전력이 부족하게 되면 마이크로그리드 내의 ESS뿐만 아니라 다른 마이크로그리드와의 연계를 통하여 전력을 공급을 받아야하는 문제점이 있다.
본 발명은 안정적으로 전력을 공급하는 공유형 ESS 마이크로그리드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드는 적어도 하나의 부하를 포함하는 다수의 DC마이크로그리드; 상기 다수의 DC마이크로그리드와 연결되는 ESS; 및 상기 다수의 DC마이크로그리드의 수만큼 상기 ESS 내에 가상 공간을 분리하고, 상기 ESS의 상기 다수의 DC마이크로그리드 각각에 분배되는 전력 할당량을 산정하는 EMS를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드는 상기 다수의 DC마이크로그리드에 지역 발전 전력을 제공하는 PV을 더 포함하고, 상기 PV는 상기 부하에 전력을 제공하고 남는 전력을 상기 ESS에 저장하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드는 상기 ESS와 다른 공유형 ESS 마이크로그리드에 연결된 ESS를 연결하는 BTB를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 다수의 마이크로그리드가 하나의 ESS를 공유하여 마이크로그리드 간 전력 흐름을 유연하게 제어할 수 있어, 전력 소비량이 적은 마이크로그리드의 ESS에 저장되어 있던 전력을 전력 공급량이 부족한 마이크로그리드에 공유할 수 있다. 이로써 마이크로그리드의 전력 공급 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 개념도.
도 2는 도1의 DC마이크로그리드1 확대도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 PV 및 부하 회로도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 시뮬레이션 회로도.
도 5은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 시뮬레이션의 입력 변수 및 출력 변수 입출력도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 입력값 설정도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 PV 1의 발전 패턴 그래프.
도 8는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 PV 2의 발전 패턴 그래프.
도 9은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 DC마이크로그리드 1의 전력 사용 패턴 그래프.
도 10는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 DC마이크로그리드 2의 전력 사용 패턴 그래프.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 DC마이크로그리드 3의 전력 사용 패턴 그래프.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 DC마이크로그리드 4의 전력 사용 패턴 그래프.
도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 1의 전력 저장 상태량 변화 그래프.
도 14는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 2의 전력 저장 상태량 변화 그래프.
도 15은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 3의 전력 저장 상태량 변화 그래프.
도 16는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 4의 전력 저장 상태량 변화 그래프.
도 17은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 1의 전력 공유 발생 그래프.
도 18는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 2의 전력 공유 발생 그래프.
도 19은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 3의 전력 공유 발생 그래프.
도 20는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드의 ESS에 할당된 DC마이크로그리드 4의 전력 공유 발생 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 설명하였다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속 되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 공유형 ESS 마이크로그리드에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도1 및 도2를 참조하면 공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 다수의 DC마이크로그리드(11~14), ESS(20), DC/DC(30), EMS(40), TOC(50)를 포함할 수 있다. DC마이크로그리드(11~14)는 계통연계형일 수 있다.
참고적으로 ESS는 Energy Storage System를, EMS는 Energy Management System, TOC는 Total Operating Center를 의미한다.
DC마이크로그리드(11~14) 각각에는 부하(100), 즉 수용가가 포함될 수 있으며, 부하(100)는 적어도 한 개 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로 DC형으로 구성된 마이크로그리드를 구축한 것으로써 부하(100)는 DC망으로 연결될 수 있으며, 연결된 부하(100)의 여건에 맞추어 AC망으로 연결될 수 있다.
또한, DC마이크로그리드(11~14)에 PV(200)가 더 포함될 수 있으며, PV(200)는 생산하는 전력을 부하(100)에 공급하고, 부하(100)에 공급하고 남은 여유전력은 후술하는 ESS(20)에 저장할 수 있다.
PV(200)는 태양광 발전을 통하여 전력을 생산하며, 생산한 전력을 DC/DC(300)를 통하여 부하(100)에 적절한 전력으로 변환하여 부하(100)에 필요 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 PV(200)를 포함하였으나 이는 설치 장소에 따라 풍력 발전소 등의 신재생 에너지 발전소를 포함할 수 있다.
DC마이크로그리드(11~14)는 계통연계형으로 구성되어, 자체적으로 생산하는 전력 발전소 외에 분산전원(400)과 연계하여 전력을 공급받을 수 있다. 분산전원(400)은 소규모의 발전 설비일 수 있고, 중앙집중식 발전 설비일 수 있다.
DC마이크로그리드(11~14) 내의 부하(100)에서 필요한 전력은 PV(200)에서 공급받을 수 있으나, PV(200)에서 공급할 수 있는 전력량보다 부하(100)가 필요로 하는 전력량이 높은 경우, 후술하는 ESS(20)에서 전력을 공급받을 수 있으며, 분산전원(400)에서 전력을 공급받을 수 있다.
분산전원(400)에서 공급하는 전력은 AC/DC(500)에 의하여 DC로 변환되며, 변환된 전력은 DC망을 통하여 부하(100)에 공급될 수 있다.
각 구성은 VSC(600)로 연결되어 전력을 공급받는 구성 각각에 적절한 전압으로 변환된 전력을 공급받을 수 있는데, VSC는 Voltage Source Converter를 의미한다.
또한, VSC(600)와 더불어 양방향 AMI계측기(미도시)가 설치될 수 있다. 양방향 AMI계측기(미도시)를 통하여 PV(200)에서 공급되는 전력량을 확인할 수 있고, 분산전원(400)에서 공급되는 전력량 및 전기요금 등을 확인할 수 있으며, 부하(100)에서 사용되고 있는 전력량을 실시간으로 확인할 수 있다.
다수의 DC마이크로그리드(11~14)는 하나의 ESS(20)에 연결될 수 있다.
ESS(20)는 다수의 DC마이크로그리드(11~14)과 연결되며, 각 DC마이크로그리드(11~14)의 PV(200)가 생산한 전력 중 부하(100)에 공급되고 남은 잉여전력을 저장할 수 있고 각 DC마이크로그리드(11~14)의 부하(100)에 전력을 공급할 수 있다.
ESS(20)는 각 DC마이크로그리드(11~14)의 PV(200)에서 생산하는 전력량이 부하(100)에서 사용되는 전력량보다 많을 때, 부하(100)에 공급하고 남은 잉여 전력을 저장할 수 있다.
그리고 각 DC마이크로그리드(11~14)의 PV(200)에서 생산하는 전력량이 부하(100)에서 사용되는 전력량보다 적을 때는 ESS(20)에 저장되어 있던 전력을 부하(100)에 공급할 수 있다.
예를 들어, DC마이크로그리드 1(11)에서 PV(200)의 공급 전력량 대비 부하(100)의 사용 전력량이 적으면 PV(200)에서 부하(100)에 공급하고 남은 잉여 전력을 ESS(20)에 저장할 수 있다. DC마이크로그리드 2(12)에서 PV(200)의 공급 전력량 대비 부하(100)의 사용 전력량이 많으면 ESS(20) 저장되어 있던 전력을 DC마이크로그리드 2(12)의 부하(100)에 공급할 수 있다. 더불어, ESS(20)에서 DC마이크로그리드 1(11)의 부하(100)에 공급하고 있던 전력을 DC마이크로그리드 2(12)의 부하(100)에 공급할 수 있다.
ESS(20)가 다수의 DC마이크로그리드(11~14)와 연결되어 있어 각 DC마이크로그리드(11~14)의 발전 전력량, 소비 전력량 등의 파악함으로써 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14)간 전력이 공유될 수 있고, 이로 인하여 발생하는 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 흐름을 파악할 수 있다.
또한, DC마이크로그리드(11~14) 간 전력을 공유하여 PV(200) 시스템 및 부하(100)의 전력 변동에 유연하게 대응할 수 있다. 즉, 기상의 영향을 받는 PV(200)의 특성으로 인하여 발전량이 감소한 PV(200)의 공급 전력을 대신하여 다른 DC마이크로그리드의 PV(200)가 생산한 전력을 ESS(20)을 통하여 공급받을 수 있다. 이로 인하여 전체 PV(200) 활용도가 향상되는 효과를 볼 수 있다.
EMS(40)는 연결된 DC마이크로그리드(11~14)의 수만큼 ESS(20) 내에 가상 공간을 분리할 수 있고, 각 DC마이크로그리드(11~14)에서 사용하는 전력 사용 패턴을 기반으로 ESS(20) 가상 공간의 크기를 산정할 수 있다.
ESS(20) 가상 공간의 각각의 크기는 DC마이크로그리드(11~14) 각각에 분배되는 전력 할당량의 크기일 수 있다.
또한, DC마이크로그리드(11~14)의 시간대별로 변경되는 전력 사용량을 기반으로 각 DC마이크로그리드(11~14)에 분배되는 ESS(20) 가상 공간의 크기가 조정될 수 있다.
ESS(20)는 EMS(40)의 설정에 의하여 각 DC마이크로그리드(11~14)에 전력이 공급되며, 공급되는 전력은 ESS(20)의 시스템 상의 가상의 공간에 분배되어 있을 수 있다.
예를 들어, ESS(20)에 DC마이크로그리드(11~14) 4개가 연결되어 있고, ESS(20)의 저장용량이 100kWh이고, 각 DC마이크로그리드(11~14)의 전력 사용패턴을 기반으로 하여 ESS(20) 가상 공간이 각 40%, 30%, 15%, 15%로 할당될 수 있다. 이는 각 DC마이크로그리드(11~14)에서 사용할 수 있는 ESS(20)의 각 전력량이 40kWh, 30kWh, 15kWh, 15kWh일 수 있다.
ESS(20)의 저장용량 100kWh인 것은 일 실시예에 따른 값으로 DC마이크로그리드(11~14)의 전력 사용 패턴 및 주변 여건에 따라 변경될 수 있다.
DC마이크로그리드(11~14)의 전력 사용패턴을 기반으로 시간대별로 달라지는 각 DC마이크로그리드(11~14) 전력 사용량에 맞게 ESS(20) 가상 공간의 크기가 조정될 수 있다. ESS(20) 가상 공간의 크기가 달라지는 것은 각 DC마이크로그리드(11~14)에 분배되는 전력량이 변화하는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, DC마이크로그리드 1(11)의 전력 사용량이 줄어들고, DC마이크로그리드 2(12)의 전력 사용량이 늘어나고, DC마이크로그리드 3(13)과 DC마이크로그리드(11~14) 4의 전력 사용량에 변동이 없다면, 각 DC마이크로그리드(11~14)에 할당되었던 ESS(20) 가상 공간이 각 40%, 30%, 15%, 15%에서 20%, 50%, 15%, 15%로 조정될 수 있고, 이는 각 DC마이크로그리드(11~14)에서 사용할 수 있는 ESS(20)의 각 전력량이 40kWh, 30kWh, 15kWh, 15kWh에서 20kWh, 50kWh, 15kWh, 15kWh로 조정 될 수 있다.
DC마이크로그리드(11~14) 각각에 분배된 ESS(20) 가상공간에 저장되어있는 전력량이 EMS(40)에 의해 설정된 기준치 미만으로 감소하면, ESS(20) 가상 공간이 재분배될 수 있다.
예를 들어, DC마이크로그리드 1(11)의 ESS(20) 가상 공간에 저장된 전력량이 DC마이크로그리드 1(11)의 부하(100)에서 사용되는 전력량 대비 여유가 있고, DC마이크로그리드 2(12)의 ESS(20) 가상 공간에 저장된 전력량이 EMS(40)에 의해 설정된 기준치 미만으로 감소한 경우, DC마이크로그리드 1(11)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 크기가 줄어들고 DC마이크로그리드 2(12)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 크기가 늘어남으로써 DC마이크로그리드 2(12)의 부하(100)에 공급되는 ESS(20) 전력량이 증가할 수 있다.
ESS(20) 가상 공간의 크기가 조정됨으로써 DC마이크로그리드(11~14)에 공급되는 전력량이 변화하게 된다. 이는 DC마이크로그리드 1(11)에서 DC마이크로그리드 2(12)로 전력공유가 발생한 것일 수 있다.
ESS(20)는 시스템 상의 가상의 공간으로 각 DC마이크로그리드(11~14)에 할당되는 전력량을 분배하기 때문에 가상 공간의 크기만을 조정함으로써 각 DC마이크로그리드(11~14)로 공급되는 전력량을 조절할 수 있다. 이는 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 공유가 일어나는 것으로 볼 수 있으며, 가상 공간의 크기를 조정하는 것만으로 공급되는 전력량에 변화가 일어나기 때문에 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 공유가 순식간에 일어날 수 있다. 또한, ESS(20)내의 가상 공간의 크기 조정함으로써 전력 공유가 일어난 것이므로 전력 손실이 일어나지 않을 수 있다.
참고적으로 독립형 마이크로그리드의 ESS(20)는 마이크로그리드(11~14)에서 사용하는 전력 사용 패턴을 기반으로 하여 ESS(20)의 저장 용량을 산정하게 되는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 ESS(20)는 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 공유가 가능함에 따라 독립형 마이크로그리드의 ESS(20) 용량 대비 적은 ESS(20) 용량으로 효율적인 운영이 가능할 수 있다.
또한, 전력 피크시 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 공유가 가능함으로써 피크 저감시킬 수 있고 PV(200) 및 분산전원(400)의 전력 출력 변동을 완화시켜 전력 계통을 안정화시킬 수 있으며 변압기 과부하를 방지할 수 있다.
이와 같이 공유형 ESS 마이크로그리드(1)를 구축함으로써 대규모 ESS(20) 없이도 DC마이크로그리드(11~14)의 전력 공유를 통한 부하 전력 전환이 가능하고 이에 따라 최대 피크저감 효과를 얻을 수 있으며 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 운영 및 사용자의 경제적 이점을 최적화 할 수 있다.
따라서 공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 전력 공급 안정성이 향상될 수 있다.
ESS(20)는 DC형일 수 있으며, DC/DC(30)에서 전력 변환을 거친 후, 부하(100)에 전력을 공급할 수 있으며 PV(200)에서 전력을 공급받을 수 있다.
공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 BTB(미도시)를 연결하여 다른 공유형 ESS 마이크로그리드(1)와 전력을 공유할 수 있다. 여기에서 BTB는 Back To Back DC/DC Converter를 의미할 수 있다.
공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 내의 소비 전력량이 급증한 때 BTB(미도시)로 연결된 다른 공유형 ESS 마이크로그리드(1)의 전력을 공유받아 전력 공급 시스템 운영을 안정적이게 유지할 수 있다. 또한, 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 간의 전력 공유는 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 간의 전력 거래일 수 있으며 이를 통하여 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 운영에 경제적인 이득을 얻을 수 있다.
공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 TOC(50)을 더 포함할 수 있으며, TOC(50)는 공유형 ESS 마이크로그리드(1)가 에너지를 효율적으로 운영할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 공유형 ESS 마이크로그리드(1)간의 거래되는 전력을 제어할 수 있으며 전력 거래를 중개하는 역할을 수행할 수 있다.
다음은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 공유형 ESS 마이크로그리드(1)의 구축 시뮬레이션을 수행한 것이다.
도3를 참조하면, 공유형 ESS 마이크로그리드(1)에는 지역 발전을 위한 다수의 PV(200)와 부하(100)가 포함되어 있으며, PV(200)는 다수개가 병렬로 연결되어 구성되어 있을 수 있다. 또한, 부하(100)가 다수 병렬로 연결되어 하나의 DC마이크로그리드(11~14)에 포함되어 있을 수 있다.
도4을 참조하면, 공유형 ESS 마이크로그리드(1)는 다수의 DC마이크로그리드(11~14), 다수의 PV(200)가 연결되어 하나의 ESS(20)를 공유하고 있을 수 있다.
도5을 참조하면, 시뮬레이션을 통하여 PV(200)의 생산 전력, 부하(100)의 소모 전력을 EMS(40)에 입력하면 ESS(20)의 전력량 변화 및 ESS(20)의 전력량 변화을 기반으로 DC마이크로그리드(11~14) 간 전력 공유 발생으로 나타나는 출력 등을 확인 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션 입력값은 도6에 기재된 값일 수 있다.
도6을 참조하면, PV(200)는 DC마이크로그리드 1(11)와 DC마이크로그리드 2(12)에 설치되어 연결되어 있고, ESS(20)은 DC마이크로그리드 1(11)에 설치되어 DC마이크로그리드(11~~14)와 공유될 수 있다. PCS(미도시)는 각 DC마이크로그리드(11~~14)에 포함되어 있는 DC/DC(300), AC/DC(500)를 포함하는 전력 변환 장치일 수 있다. DC/DC(30)는 DC마이크로그리드 1(11)에 포함되어 있는 ESS(20)의 전력을 각 DC마이크로그리드(11~~14)의 부하(100)의 DC전압에 정합되도록 변환할 수 있고, DC마이크로그리드 1(11) 및 DC마이크로그리드 2(12)의 PV(200)로부터 전력을 ESS(20)의 DC전압에 정합되도록 변환할 수 있다. BTB(미도시)는 공유형 ESS 마이크로그리드(1) 간의 전력 공유가 가능하도록 공유형 ESS 마이크로그리드(1)에서 공유되는 전력이 전력을 공유받는 공유형 ESS 마이크로그리드(1)의 DC 전압에 정합되도록 변환할 수 있다.
도7, 도8를 참조하면, PV(200)는 주변의 여건 및 상황의 변화 예를 들어, 일조량의 변화에 따라 생성하는 전력량이 변동될 수 있으며, 시간에 따라 생성하는 전력량이 증가 또는 감소할 수 있다.
도9, 도10, 도11, 도12는 각 DC마이크로그리드(11~14)의 전력 사용 패턴일 수 있다.
도7, 도8 및 도9, 도10, 도11, 도12를 기반으로 한 ESS(20)의 충전량의 변화는 도 13 내지 도16일 수 있다.
도13는 DC마이크로그리드 1(11)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력 저장 상태 변화를 나타낸 것으로 DC마이크로그리드 1(11)의 부하(100)가 전력을 사용하고 있지 않을 때 200(kWh)의 전력이 저장되어 있고, 부하(100)가 전력을 사용함과 동시에 ESS(20)에 저장되어 있던 전력이 부하(100)에 공급이 되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소하며, PV(200) 발전량이 증가함에 따라 ESS(20)에 전력이 저장될 수 있다. 10(s)와 15(s)사이에 저장된 전력량이 300(kwh)에 도달하고 이 후에 저장된 전력이 급감한 것을 확인할 수 있는데, 이는 전력 공유가 일어난 것일 수 있다.
전력 공유가 일어난 후, 다시 DC마이크로그리드 1(11)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 전력이 저장되고, PV(200) 발전량이 감소하는 반면 DC마이크로그리드 1(11)의 부하(100)가 사용하는 전력량이 증가함에 따라 ESS(20)의 저장 전력을 부하(100)에 보낼 수 있다. 부하(100)가 전력 사용을 더 이상 하지 않으면 DC마이크로그리드 1(11)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 EMS(40)의 설정에 따라 일정 전력량 예를 들어 190(kWh) 전력이 저장되어 유지될 수 있다.
도14는 DC마이크로그리드 2(12)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력 저장 상태 변화를 나타낸 것으로 DC마이크로그리드 2(12)의 부하(100)가 전력을 사용하고 있지 않을 때 150(kWh)의 전력이 저장되어 있고, 부하(100)가 전력을 사용함과 동시에 ESS(20)에 저장되어 있던 전력이 부하(100)에 공급이 되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소하며, PV(200) 발전량이 점차 증가함에 따라 ESS(20)에 전력이 저장될 수 있다. PV(200) 발전량이 감소함에 따라 DC마이크로그리드 2(12)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력이 부하(100)에 공급되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소할 수 있다. 부하(100)가 전력 사용을 더이상 하지 않으면 DC마이크로그리드 2(12)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 EMS(40)의 설정에 따라 일정 전력량이 저장될 수 있다.
도15는 DC마이크로그리드 3(13)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력 저장 상태 변화를 나타낸 것으로 DC마이크로그리드 3(13)의 부하(100)가 전력을 사용하고 있지 않을 때 약 75(kWh)의 전력이 저장되어 있고, 부하(100)가 전력을 사용함과 동시에 ESS(20)에 저장되어 있던 전력이 부하(100)에 공급이 되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소할 수 있다. EMS(40)의 제어에 따라 기설정된 기준치 미만으로 ESS(20)에 저장된 전력량이 감소하면 각 DC마이크로그리드(11~14)의 잉여 전력을 DC마이크로그리드 3(13)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 저장할 수 있다. PV(200) 발전량이 감소함에 따라 DC마이크로그리드 3(13)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력이 부하(100)에 공급되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소할 수 있다. 부하(100)가 전력 사용을 더이상 하지 않으면 DC마이크로그리드 3(13)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 EMS(40)의 설정에 따라 일정 전력량이 저장될 수 있다.
도16는 DC마이크로그리드 4(14)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력 저장 상태 변화를 나타낸 것으로 DC마이크로그리드 4(14)의 부하(100)가 전력을 사용하고 있지 않을 때 약 75(kWh)의 전력이 저장되어 있고, 부하(100)가 전력을 사용함과 동시에 ESS(20)에 저장되어 있던 전력이 부하(100)에 공급이 되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소할 수 있다. 10(s)와 15(s)사이에 DC마이크로그리드 4(14)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 저장된 전력량이 기설정된 값 미만으로 감소함에 따라 전력 공유가 일어날 수 있다.
전력 공유가 일어난 후, PV(200) 발전량이 감소함에 따라 DC마이크로그리드 4(14)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력이 부하(100)에 공급되어 ESS(20)의 저장 전력이 감소할 수 있다. 부하(100)가 전력 사용을 더이상 하지 않으면 DC마이크로그리드 4(14)에 할당된 ESS(20) 가상 공간에 EMS(40)의 설정에 따라 일정 전력량이 저장될 수 있다.
도17를 참조하면 DC마이크로그리드 1(11)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력이 순간적으로 공유되어 빠져나간 것일 수 있다.
도18를 참조하면 DC마이크로그리드 2(12)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력은 변화가 없거나 전력 공유시 전력의 변동에 비해 미세한 양의 전력의 변동이 있을 수 있다.
도19를 참조하면 DC마이크로그리드 3(13)에 할당된 ESS(20) 가상 공간의 전력은 변화가 없거나 전력 공유시 전력의 변동에 비해 미세한 양의 전력의 변동이 있을 수 있다.
도20를 참조하면 ESS(20)내 DC마이크로그리드 4(14)에 할당된 가상 공간의 전력이 순간적으로 공유되어 저장된 것일 수 있다.
ESS(20)는 시스템 상의 가상의 공간으로 각 DC마이크로그리드(11~14)에 할당되는 전력량을 분배하기 때문에 가상 공간의 크기만을 조정함으로써 각 DC마이크로그리드(11~14)로 공급되는 전력량을 조절할 수 있다. 이는 서로 다른 DC마이크로그리드(11~14) 간의 전력 공유가 일어나는 것으로 볼 수 있으며, 가상 공간의 크기를 조정하는 것만으로 공급되는 전력량이 변화가 일어나기 때문에 전력 공유가 순식간에 일어날 수 있다. 또한, ESS(20)내의 가상 공간의 크기 조정함으로써 전력 공유가 일어난 것이므로 전력 손실이 일어나지 않을 수 있다.
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
국가연구개발사업 과제고유번호:20183010141110
부처명: 산업통상자원부
연구관리전문기관: 한국에너지기술평가원
연구사업명: 에너지기술개발사업
연구과제명: 산업단지 마이크로그리드 EMS 개발 및 실시간 전력시장 운영서비스 해외 실증
기여율:(과제1건당 1/1)
주관기관: 한국전력공사
연구기간:2018.10.01 ~ 2022.02.28

Claims (3)

  1. 적어도 하나의 부하를 포함하는 다수의 DC마이크로그리드;
    상기 다수의 DC마이크로그리드와 연결되는 ESS; 및
    상기 다수의 DC마이크로그리드의 수만큼 상기 ESS 내에 가상 공간을 분리하고, 상기 ESS의 상기 다수의 DC마이크로그리드 각각에 분배되는 전력 할당량을 산정하는 EMS를 포함하는 공유형 ESS 마이크로그리드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 DC마이크로그리드에 지역 발전 전력을 제공하는 PV을 더 포함하고,
    상기 PV는 상기 부하에 전력을 제공하고 남는 전력을 상기 ESS에 저장하는 것을 특징으로 하는 공유형 ESS 마이크로그리드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ESS와 다른 공유형 ESS 마이크로그리드에 연결된 ESS를 연결하는 BTB를 더 포함하는 공유형 ESS 마이크로그리드.
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