KR101982123B1 - System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system - Google Patents
System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system Download PDFInfo
- Publication number
- KR101982123B1 KR101982123B1 KR1020140184945A KR20140184945A KR101982123B1 KR 101982123 B1 KR101982123 B1 KR 101982123B1 KR 1020140184945 A KR1020140184945 A KR 1020140184945A KR 20140184945 A KR20140184945 A KR 20140184945A KR 101982123 B1 KR101982123 B1 KR 101982123B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- storage device
- output
- power storage
- power
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title abstract description 19
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 172
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 28
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000013486 operation strategy Methods 0.000 abstract description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
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
- H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of DC sources
-
- 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
- H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of DC sources
- H02J1/109—Scheduling or re-scheduling the operation of the DC sources in a particular order, e.g. connecting or disconnecting the sources in sequential, alternating or in subsets, to meet a given demand
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
양 출력단에 각각 연결되어 교류 전압을 직류 전압으로 변환시켜 부하에 전달하는 계통연계 컨버터를 포함하는 양극성 직류배전시스템에 있어서, 양단 출력단 중 적어도 하나에 연결되어 해당 출력단에 전력을 공급하는 신재생전원 및 양단 출력단에 각 연결되어 해당 출력단에서의 충전과 방전을 수행하는 전력저장장치 중 적어도 하나에 결합되어 해당 장치의 운전을 제어하는 보조 제어부; 및 양극성 직류배전시스템을 모니터링하며 일정 상황이 발생하면 기 설정된 운전전략에 따라 계통연계 컨버터 및 보조 제어부 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하며, 일정 상황은 양극성 직류배전시스템 출력 양단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 출력 일단은 계통연계모드로 출력 타단은 독립운전모드로 동작하는 경우 및 출력 양단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 방법이 개시된다.A bipolar DC power distribution system including a grid-connected converter connected to both output terminals and converting an AC voltage into a DC voltage to be transmitted to a load, the bipolar DC power distribution system comprising: a new renewable power source connected to at least one of the output terminals of both ends and supplying power to a corresponding output terminal; An auxiliary control unit coupled to at least one output terminal connected to each of both ends and coupled to at least one of a power storage device configured to perform charging and discharging at an output terminal; And a main control unit for monitoring the bipolar DC distribution system and controlling at least one of the grid-connected converter and the auxiliary control unit according to a preset operation strategy when a certain situation occurs. When operating in the mode, one end of the output in the grid-connected mode, the other end of the output in the independent operation mode, and both ends of the output of the bipolar DC distribution system characterized in that it comprises at least one of the operation in the independent operation mode Complementary power control systems and methods are disclosed.
Description
본 발명은 양극성 직류배전시스템의 전력 제어 방법에 관한 것으로, 특히 독립운전상황이 발생했을 경우 기존보다 향상된 전력공급능력과 전압유지능력을 제공하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power control method of a bipolar DC power distribution system, and more particularly, to a method of providing an improved power supply capacity and a voltage holding capability in the case of an independent operation situation.
최근 데이터센터 및 통신센터 등과 같이 직류부하중심의 건물이 다수 설치되고 일반 수용가, 빌딩에도 PC나 조명과 같은 직류부하의 비중이 날로 증가하고 있다. 또한, 전세계적인 에너지 및 화석연료 사용절감 열풍에 부응하여 차세대 전력계통으로 직류배전 시스템이 유력한 대안으로 제시되고 있다.Recently, many DC load-centered buildings such as data centers and telecommunications centers are installed, and the proportion of DC loads such as PCs and lighting is increasing day by day. In addition, the DC distribution system is proposed as a viable alternative to the next generation power system in response to the global wind energy and fossil fuel use reduction.
이러한 직류배전시스템은 다양한 직류기반의 분산전원(태양광, 연료전지, 전력저장장치)이 연계되기 용이하며, 무효전력문제가 없다는 특징이 있으며, 최근의 연구결과에 의하면 직류배전시스템의 유력한 토폴로지는 양극성(bipolar)으로, 두 종류의 전압레벨을 제공하며 단극성보다 높은 공급용량을 지니게 된다.This DC distribution system is easy to connect various DC-based distributed power sources (solar, fuel cell, power storage device), and there is no reactive power problem, according to the recent research results, the strong topology of DC distribution system Bipolar, it offers two voltage levels and has a higher supply capacity than unipolar.
그 동안의 직류배전 시스템은 전압레벨, 토폴로지, DC 기반 구성요소 등의 개발이 주요 관심사였으나 기술이 점차 성숙되고 시장이 확대됨에 따라 운영시스템에 대한 수요가 생기고 그에 따른 연구가 활발히 이루어지고 있다.The development of voltage distribution, topology, DC-based components, etc. has been a major concern in the past, but as the technology matures and the market expands, the demand for operating systems arises and the researches are actively conducted.
기존의 직류배전시스템 운영전략은 교류 마이크로그리드에 근간을 둔 제어방식으로 주파수, 무효전력을 고려하지 않아도 되는 직류시스템의 특성을 반영하여 수립되었으며 단극성(unipolar) 방식의 시스템을 위한 운영전략이 대부분 제시되어 왔다.The existing DC distribution system operation strategy is a control method based on AC microgrid and reflects the characteristics of DC system that does not need to consider frequency and reactive power. Most of the operation strategies for unipolar system are Has been presented.
이러한 단극성 직류배전시스템의 전력 제어는 기존 직류 마이크로그리드의 제어방법과 거의 흡사하다. 즉, 계통연계시 전력저장장치를 활용하여 수요관리를 하고 독립운전시에는 부하에 비상전원을 공급하는 것이 주요 내용이다.Power control of such a monopolar DC power distribution system is almost similar to the control method of the existing DC microgrid. In other words, the main purpose is to manage the demand by using the power storage device in grid connection, and to supply emergency power to the load in independent operation.
독립운전의 경우, 전력저장장치는 충전량만큼 부하급전을 수행할 수 있으며 계통이 연계되거나 신재생전원의 출력량이 부하출력량보다 높지 않는 한 재충전할 방법은 없다. 계통연계의 경우에도 전력저장장치의 용량만큼만 수요관리에 참여할 수 있다는 제약이 있다.In stand-alone operation, the power storage device can perform load feeding by the amount of charge, and there is no way to recharge as long as the system is linked or the output of renewable power is not higher than the load output. In the case of grid linkage, there is a restriction that only the capacity of the power storage device can participate in demand management.
하지만 양극성 직류배전시스템의 경우에는 상·하시스템에 각기 설치된 전력저장장치의 연계방법과 운전전략에 따라 각각 설치된 용량 이상으로 활용할 수 있기 때문에 각 시스템에 공급신뢰도를 증가시킨다. 모든 전력저장장치는 정해진 상황에 따라 제어전략이 결정되기 때문에 시스템의 안정성에 영향을 주지 않으면서 활용도를 극대화시킬 수 있다.However, in the case of the bipolar DC distribution system, supply reliability is increased in each system because it can be used beyond the installed capacity according to the connection method and operation strategy of the power storage devices respectively installed in the upper and lower systems. Since all power storage devices have a control strategy based on a given situation, the utilization can be maximized without affecting the stability of the system.
즉, 양극성 직류배전시스템은 상위시스템(upper-side)과 하위시스템(lower-side)이 연결방식에 따라 서로 분리되거나, 연계된 시스템으로 구성할 수 있기 때문에 전력저장장치를 활용하여 상호보완적인 전력 제어가 가능하도록 운영전략을 수립할 수 있다.In other words, the bipolar DC distribution system uses the power storage device because the upper-side and the lower-side can be separated or connected to each other according to the connection method. An operational strategy can be established to enable control.
따라서 양극성 직류배전시스템의 특성을 이용하여 복수의 전력저장장치를 활용한 전력 제어기법은 상·하시스템의 독립운전시 단극성 직류배전시스템보다 향상된 전력공급능력과 전압유지능력을 가져다 줄 수 있으며, 본 발명은 이를 위한 전력저장장치 및 분산전원의 제어기법에 관한 것이다.
Therefore, the power control method using a plurality of power storage devices by using the characteristics of the bipolar DC distribution system can bring improved power supply capacity and voltage holding capability than the monopolar DC distribution system in the independent operation of the up and down system, The present invention relates to a power storage device and a control method of a distributed power supply.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 그 방법은 보다 향상된 전력공급능력을 제공하는 것을 목적으로 한다.Complementary power control system and method in a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention is to provide an improved power supply capability.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 그 방법은 보다 향상된 전압유지능력을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the complementary power control system and method in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention is to provide an improved voltage holding capability.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템은,Complementary power control system in a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention,
양 출력단에 각각 연결되어 교류 전압을 직류 전압으로 변환시켜 부하에 전달하는 계통연계 컨버터를 포함하는 양극성 직류배전시스템에 있어서, 상기 양 출력단 중 적어도 하나에 연결되어 해당 출력단에 전력을 공급하는 신재생전원 및 상기 양 출력단에 각 연결되어 해당 출력단에서의 충전과 방전을 수행하는 전력저장장치에 결합되어 상기 신재생전원 또는 상기 전력저장장치의 운전을 제어하는 보조 제어부; 및 상기 양극성 직류배전시스템을 모니터링하며 일정 상황이 발생하면 기 설정된 운전전략에 따라 상기 계통연계 컨버터 및 보조 제어부 중 적어도 하나를 제어하는 주 제어부를 포함하며, 상기 일정 상황은 상기 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 출력 일단은 계통연계모드로 출력 타단은 독립운전모드로 동작하는 경우 및 상기 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.A bipolar DC power distribution system including a grid-connected converter connected to both output terminals and converting an AC voltage into a DC voltage to be transmitted to a load, wherein the new renewable power source is connected to at least one of the two output terminals to supply power to the corresponding output terminal. And an auxiliary control unit coupled to each of the two output terminals and coupled to a power storage device for performing charging and discharging at the corresponding output terminal and controlling the operation of the new renewable power source or the power storage device. And a main controller for monitoring the bipolar DC distribution system and controlling at least one of the grid-connected converter and the auxiliary controller according to a preset operation strategy when a predetermined situation occurs, wherein both of the output terminals are grid-connected. When operating in the mode, the output end may include at least one of the grid-connected mode and the other output terminal in the independent operation mode and both output terminals in the independent operation mode.
상기 보조 제어부는 상기 신재생전원에 결합되어 해당 전원의 운전을 제어하는 제1 컨버터 및 상기 전력저장장치에 결합되어 해당 장치의 운전을 제어하는 제2 컨버터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The auxiliary control unit may include at least one of a first converter coupled to the new renewable power source to control the operation of the power source and a second converter coupled to the power storage device to control the operation of the device.
상기 주 제어부는 상기 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 상기 양극성 직류배전시스템의 출력 전압을 일정 범위로 유지하도록 상기 계통연계 컨버터에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 상기 제1 컨버터가 결합된 각 신재생전원이 최대출력을 내도록 상기 제1 컨버터를 제어할 수 있다.The main control unit controls the grid-connected converter to operate in a voltage control mode to maintain the output voltage of the bipolar DC power distribution system in a predetermined range when both output terminals operate in the grid-connected mode, and the first converter. The first converter may be controlled such that each of the new and renewable power sources combined with the maximum output power is combined.
상기 주 제어부는 상기 신재생전원이 태양광발전인 경우 최고 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)에 따른 최대출력 운전을 제어하며, 상기 신재생전원이 풍력발전인 경우 가변운전(variable speed control)에 따른 최대출력 운전을 제어하는 것을 포함할 수 있다.The main controller controls the maximum output operation according to the maximum power point tracking (MPPT) when the renewable power is solar power, and variable speed control when the renewable power is wind power It may include controlling the maximum output operation according to).
상기 주 제어부는 시간대별 전기 요금 정보를 바탕으로 상기 제2 컨버터에 대해, 충전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 계통으로부터 전력을 수전받아 충전되도록 제어하고, 방전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 방전하도록 제어할 수 있다.The main control unit controls the second converter to receive power from the system in the charge time period corresponding to the charge rate range and to charge the second converter based on the electric charge information for each time period, and discharge the charge during the charge time period corresponding to the discharge rate range. Can be controlled.
상기 주 제어부는 기상정보 및 신재생전원정보 중 적어도 하나를 이용한 상기 신재생전원의 출력예측 및 과거부하데이터와 미래 이벤트 정보를 통한 부하예측을 바탕으로 상기 전력저장장치에 대해 일간 스케쥴링을 할 수 있다.The main controller may schedule the power storage device on a daily basis based on an output prediction of the new renewable power using at least one of weather information and new renewable power information, and a load prediction through past load data and future event information. .
상기 주 제어부는 상기 양 출력단 중 일단은 계통연계모드로 타단은 독립운전모드로 운전하는 경우, 상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 타단으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하며, 상기 제1 전력저장장치를 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어할 수 있다.When the main control unit operates one of the two output stages in a grid-connected mode and the other end operates in an independent operation mode, the main controller of the first power storage device connected to the other output terminal has a state of charge less than or equal to a predetermined replacement remaining capacity. When lowered, the second power storage device connected to the one end of the output is switched to the other end and connected, the second power storage device is controlled to be operated in a voltage control mode, and the first power storage device is connected to the one end of the output. Alternately connect and control to be charged at one end of the output.
상기 주 제어부는 상기 출력 일단으로 절체하여 연계된 상기 제1 전력저장장치가 상기 제2 전력저장장치의 방전기울기보다 높은 수준으로 충전되도록 제어할 수 있다.The main controller may control the first power storage device to be charged to a higher level than the discharge slope of the second power storage device by switching to one end of the output.
상기 전력 제어 시스템은 상기 양 출력단 중 일단에 연결된 내연엔진 발전기를 더 포함하고, 상기 보조 제어부는 상기 내연엔진 발전기의 운전을 제어하는 제3 컨버터를 더 포함하며, 상기 주 제어부는 상기 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우, 상기 내연엔진 발전기가 연결되어 있지 않는 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 최대잔존용량 이상이면, 상기 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 상기 제1 컨버터에 대해 출력제한모드로 운전되도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.The power control system further includes an internal combustion engine generator connected to one of the two output stages, the auxiliary control unit further includes a third converter for controlling the operation of the internal combustion engine generator, and the main control unit has both output stages. When operating in the independent operation mode, when the remaining capacity of the first power storage device (State Of Charge) connected to the other end of the output that is not connected to the internal combustion engine generator is greater than the maximum remaining capacity, the voltage for the first power storage device And controlling to operate in a control mode, and to operate in an output limit mode with respect to the first converter.
상기 주 제어부는 상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 출력 타단으로 절체하여 연계하고, 새롭게 연계된 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하며, 상기 제1 전력저장장치는 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 해당 단에서 충전되도록 제어할 수 있다.The main controller transfers the second power storage device connected to one end of the output to the other end when the state of charge of the first power storage device connected to the other output is lower than a predetermined replacement remaining capacity. And the second power storage device is operated to operate in a voltage control mode with respect to the newly connected second power storage device.
상기 주 제어부는 상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 타단에 연결된 부하를 차단하도록 제어할 수 있다.The main control unit outputs when the remaining capacity of the first power storage device is lower than a predetermined replacement remaining capacity and the remaining capacity of the second power storage device is lower than a load breaking remaining capacity. It can be controlled to cut off the load connected to the other end.
상기 주 제어부는 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하재연계잔존용량 이상으로 높아지면, 상기 차단된 부하를 재연계할 수 있다.The main controller may re-associate the blocked load when the remaining capacity of the second power storage device becomes higher than the load reconnected remaining capacity.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 방법은,Complementary power control method in a bipolar DC distribution system according to an embodiment of the present invention,
양 출력단 중 적어도 하나에 연결되어 해당 출력단에 전력을 공급하는 신재생전원 및 상기 양 출력단에 각 연결되어 해당 출력단에서의 충전 및 방전을 수행하는 전력저장장치에 결합되어 상기 신재생전원 또는 상기 전력저장장치의 운전을 제어하는 보조 제어부를 포함하는 양극성 직류배전시스템에 있어서, 상기 양극성 직류배전시스템의 양 출력단의 운전모드를 모니터링하는 단계; 및 상기 모니터링을 바탕으로 일정 상황이 발생하면 기 설정된 운전전략에 따라 상기 보조 제어부를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 일정 상황은 상기 양극성 직류배전시스템 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 출력 일단은 계통연계모드로 출력 타단은 독립운전모드로 동작하는 경우 및 상기 출력 양단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The new renewable power source or the power storage unit is coupled to at least one output terminal connected to at least one of the output power to supply power to the output terminal and the power storage device connected to each output terminal to perform the charging and discharging of the output terminal; A bipolar DC distribution system comprising an auxiliary control unit for controlling the operation of a device, comprising: monitoring an operation mode of both output terminals of the bipolar DC distribution system; And controlling the auxiliary control unit according to a preset operation strategy when a predetermined situation occurs based on the monitoring, wherein the predetermined situation is output when both output terminals of the bipolar DC distribution system operate in a grid-connected mode. One end of the output in the grid-connected mode, the other end may include at least one of the case of operating in the independent operation mode and the both ends of the output operating in the independent operation mode.
상기 보조 제어부는 상기 신재생전원에 결합되어 해당 전원의 운전을 제어하는 제1 컨버터 및 상기 전력저장장치에 결합되어 해당 장치의 운전을 제어하는 제2 컨버터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The auxiliary control unit may include at least one of a first converter coupled to the new renewable power source to control the operation of the power source and a second converter coupled to the power storage device to control the operation of the device.
모니터링 결과 상기 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 상기 양극성 직류배전시스템의 출력 전압이 일정 범위를 유지하도록 상기 계통연계 컨버터에 대한 전압제어모드로 운전되도록 제어하는 단계; 및 상기 신재생전원이 최대출력을 내도록 상기 제1 컨버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.As a result of monitoring, when both output stages operate in a grid-connected mode, controlling the auxiliary control unit is controlled to operate in a voltage control mode for the grid-connected converter such that the output voltage of the bipolar DC distribution system maintains a predetermined range. Making; And controlling the first converter such that the new and renewable power supply produces the maximum output.
상기 제1 컨버터를 제어하는 단계는 상기 신재생전원이 태양광발전인 경우 최고 전력점 추종(MPPT)에 따른 최대출력 운전을 제어하고, 상기 신재생전원이 풍력발전인 경우 가변운전(variable speed control)에 따른 최대출력 운전을 제어하는 것을 포함할 수 있다. The controlling of the first converter may be configured to control the maximum output operation according to the highest power point following (MPPT) when the renewable energy is photovoltaic power generation, and variable speed control when the renewable energy is wind power generation. It may include controlling the maximum output operation according to).
상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 시간대별 전기요금 정보를 바탕으로 상기 제2 컨버터에 대해, 충전 요금 범위에 해당하는 시간대에는 계통으로부터 전력을 수전받아 충전되도록 제어하고, 방전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 방전하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The controlling of the auxiliary control unit controls the second converter to receive and charge power from the system at a time period corresponding to a charge rate range, based on time-based electricity rate information, and charge rate time periods corresponding to a discharge rate range. The method may further include controlling to discharge.
상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 기상정보 및 신재생전원정보 중 적어도 하나를 이용한 상기 신재생전원의 출력예측과 과거부하 데이터 및 향후 이벤트 정보 중 적어도 하나를 이용한 부하 예측을 바탕으로 상기 전력저장장치에 대한 일간 스케쥴링을 할 수 있다.The controlling of the auxiliary control unit may be performed based on an output prediction of the new renewable power using at least one of weather information and new renewable power information, and a load prediction using at least one of past load data and future event information. Schedule for the day.
모니터링 결과 상기 양 출력단 중 출력 일단은 계통연계모드로 출력 타단은 독립운전모드로 운전하는 경우, 상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 출력 타단으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어하는 단계; 및 상기 제1 전력저장장치는 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.As a result of monitoring, when one end of the output of the two output stages is connected to the grid-connected mode and the other end is operated in the independent operation mode, the controlling of the auxiliary control unit may include a state of charge of the first power storage device connected to the other output. Switching to a second power storage device connected to one end of the output to the other end of the output, and controlling operation of the second power storage device in a voltage control mode when the amount is lower than the predetermined replacement remaining capacity; And controlling the first power storage device to be connected to the one end of the output and to be charged at the one end of the output.
상기 충전되도록 제어하는 단계는 상기 제1 전력저장장치가 상기 제2 전력저장장치의 방전기울기보다 높은 수준으로 충전되도록 제어할 수 있다.The controlling to be charged may control the first power storage device to be charged at a higher level than the discharge slope of the second power storage device.
상기 양극성 직류배전시스템은 상기 양 출력단 중 일단에 연결된 내연엔진 발전기를 더 포함하고, 상기 보조 제어부는 상기 내연엔진 발전기에 결합되어 운전을 제어하는 제3 컨버터를 더 포함하며, 모니터링 결과 상기 양극성 직류배전시스템의 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우, 상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 상기 내연엔진 발전기가 연결되어 있지 않는 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 최대잔존용량 이상인 경우 상기 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 상기 제1 컨버터에 대해 출력제한모드로 운전되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The bipolar direct current distribution system further includes an internal combustion engine generator connected to one end of the both output stages, and the auxiliary control unit further includes a third converter coupled to the internal combustion engine generator to control operation of the bipolar direct current distribution. When both output stages of the system operate in the independent operation mode, the controlling of the auxiliary controller may include maximum state of charge of the first power storage device connected to the other output stage to which the internal combustion engine generator is not connected. If the residual capacity is greater than or equal to the first power storage device may be controlled to operate in the voltage control mode, and the first converter may be controlled to operate in the output limit mode.
상기 보조 제어부를 제어하는 단계는 상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량을 초과하는 경우, 상기 제2 전력저장장치를 상기 출력 타단 계통으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하는 단계; 및 상기 제1 전력저장장치는 상기 출력 일단 계통으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In the controlling of the auxiliary control unit, the remaining capacity of the first power storage device is lower than a predetermined replacement remaining capacity, and the remaining capacity of the second power storage device connected to one end of the output is the load breaking residual. If the capacity is exceeded, switching the second power storage device to the output other end system and connecting the second power storage device, and controlling the second power storage device to operate in a voltage control mode; And the first power storage device is connected to the output one end system, connected to the system, and controlled to be charged at the one end of the output.
상기 전압제어모드로의 운전을 제어하는 단계는 상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 부하차단잔존용량 이하인 경우, 상기 출력 타단에 연결된 부하를 차단하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the controlling of the operation in the voltage control mode, the remaining capacity of the first power storage device is lowered below a predetermined replacement remaining capacity, and the remaining capacity of the second power storage device is stored. ) May further include controlling to cut off the load connected to the other end of the output.
상기 부하를 차단하도록 제어하는 단계는 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하재연계잔존용량 이상으로 높아지면, 상기 차단된 부하를 재연계하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The controlling to cut off the load may further include re-linking the blocked load when the remaining capacity of the second power storage device becomes higher than the load reconnected remaining capacity.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 그 방법은 보다 향상된 전력공급능력을 제공할 수 있다.Complementary power control system and method in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention can provide improved power supply capability.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 그 방법은 보다 향상된 전압유지능력을 제공할 수 있다.
In addition, the complementary power control system and method in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention can provide improved voltage holding capability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상황별 상호보완적인 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우의 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단 중 일단이 계통연계모드로, 타단이 독립운전모드로 동작하는 경우의 상호보완적인 전력 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우의 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템 구성요소의 제어블럭도이다.1 is a diagram illustrating a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a complementary power control method for each situation in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a power control method when both output terminals operate in a grid-connected mode in a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a complementary power control method when one of two output terminals is in a grid-connected mode and the other end is operated in an independent operation mode in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a power control method when both output terminals operate in an independent operation mode in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
6 is a control block diagram of a bipolar DC power distribution system component according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.
본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.The term 'part' used in this embodiment refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and 'part' plays a role. But wealth is not limited to software or hardware. The 'unit' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors. Thus, as an example, a 'part' may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within the components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or further separated into additional components and 'parts'.
일반적으로 저압직류배전시스템의 구조는 단극성(unipolar)과 양극성(bipolar)으로 구분된다. 양극성은 단극성에 비해 용량이 크며(시스템이 상·하시스템 두 종류로 구성) 상·하 시스템에 걸쳐 구성요소가 연계될 수 있기 때문에 부스트 컨버터 없이도 더 높은 레벨의 전압을 추가로 제공할 수 있다.In general, the structure of a low voltage DC distribution system is divided into unipolar and bipolar. Bipolarity has a higher capacity than unipolarity (system consists of two types of top and bottom systems), and components can be linked across top and bottom systems, providing additional levels of voltage without the need for a boost converter. .
따라서 최근 학계의 동향은 이러한 양극성의 기능적 장점들이 단극성의 경제성을 상회하기 때문에, 직류배전시스템을 양극성으로 구성하는 것이 중론으로 받아들여지는 상황이다.Therefore, the recent academic trend is that the bipolar functional advantages outweigh the economics of unipolarity.
이에 부응하여, 2009년부터 국제 직류배전 표준 위원회(IEC SMB SG4)는 데이터센터, 상업용빌딩, 전기차 등 다양한 분야에 대해 표준화작업을 수행해오고 있으며, IEC SG4에 의하면 저압직류전압의 최대치를 1,500V로 규정하고 있다.In response to this, since 2009, the International Commission for Standards of Direct Distribution (IEC SMB SG4) has been standardizing a wide range of fields, including data centers, commercial buildings and electric vehicles. It is prescribed.
이러한 저압직류배전시스템은 그 출력 양단 상·하 시스템(Upper & Lower-Side)에 각각 계통연계 컨버터가 존재하도록 구성함으로써 상·하시스템이 각기 독립적인 성격의 시스템으로 운전하게 할 수 있으며, 또한 상·하시스템에 걸쳐 연계된 장치를 둠으로써 두 시스템이 하나의 시스템처럼 운전되도록 할 수도 있다.The low-voltage DC distribution system can be configured to have a grid-connected converter in each of the upper and lower systems (Upper and Lower-Side) of the output so that the upper and lower systems can operate as independent systems. By having associated devices across subsystems, the two systems can be operated as if they were one system.
이러한 시스템에 대한 전력 제어 방법, 그 중 단극성 직류배전시스템의 전력 제어는 기존 직류 마이크로그리드의 제어방법도 거의 흡사하다. 계통연계운전시에는 전력저장장치를 활용하여 수요관리를 하고, 독립운전시에는 부하에 비상전원을 공급하는 것이 그 전력 제어 방법의 주요 내용이다.The power control method for such a system, among which the power control of the unipolar DC distribution system is almost the same as the control method of the conventional DC microgrid. It is the main contents of the power control method to manage demand by using the power storage device in grid-connected operation and to supply emergency power to the load in independent operation.
따라서, 독립운전의 경우, 전력저장장치는 충전량만큼 부하급전을 수행할 수 있으며 계통이 연계되거나 신재생전원 출력량이 부하출력량보다 높지 않는 한 재충전할 방법은 없다. 또한, 계통연계운전의 경우에도 전력저장장치의 용량만큼만 수요관리에 참여할 수 있다는 제약이 있다.Therefore, in the case of independent operation, the power storage device may perform load feeding as much as the charging amount, and there is no method for recharging unless the system is linked or the renewable power output is higher than the load output amount. In addition, in the case of grid-connected operation, there is a restriction that only the capacity of the power storage device can participate in the demand management.
하지만 양극성 직류배전시스템의 경우에는 상·하시스템에 각기 설치된 전력저장장치의 절체·연계방법과 운전전략에 따라 각각 설치된 용량 이상으로 활용할 수 있으며, 따라서 각 시스템에 공급신뢰도를 증가시킬 수 있다. 즉, 정해진 상황 발생에 따라, 전력저장장치에 대한 제어전략이 결정되고, 이에 따라 제어함으로써 시스템의 안정성에 영향을 주지 않으면서 전력공급 활용도를 극대화시킬 수 있다.However, in the case of the bipolar DC distribution system, it can be used beyond the installed capacity according to the switching and linking method and operation strategy of the power storage devices installed in the upper and lower systems, and thus can increase the supply reliability in each system. That is, depending on the occurrence of a predetermined situation, a control strategy for the power storage device is determined, thereby controlling the power supply utilization without affecting the stability of the system.
본 발명은 전력저장장치(210), 신재생전원(220), 내연엔진 발전기(230) 등을 포함하는 양극성 직류배전시스템에 있어서, 계통연계운전 및 독립운전 상황에 따른 전력저장장치(210) 및 다른 구성요소들의 운영방법을 제시하여 전력저장장치(210)의 활용도를 극대화하였으며, 이를 통해 전체시스템에 대한 전력공급능력과 전압유지능력을 향상시키는 효과를 가져오도록 하였다.The present invention is a bipolar DC power distribution system including a
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템은 계통연계 컨버터(100), 보조 제어부(200), 및 주 제어부(300) 등으로 이루어질 수 있다.As shown, the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention may be composed of a grid-connected
계통연계 컨버터(100)는 양극성 직류배전시스템의 출력단에 각각 연결되어 교류 전압을 직류 전압으로 변환시켜 부하에 전달할 수 있다.The grid-connected
보조 제어부(200)는 전력저장장치(210), 신재생전원(220) 및 내연엔진 발전기(240) 각각에 결합된 컨버터 등을 포함할 수 있다.The
또한, 보조 제어부(200)는 AC/DC 계통연계 컨버터(100)와 상기 전력저장장치(210), 신재생전원(220) 및 내연엔진 발전기(240)를 더 포함할 수도 있다.In addition, the
상기 신재생전원(220)은 태양광, 풍력, 지열, 바이오매스, 조력 발전 등을 포함할 수 있으며, 상기 내연엔진 발전기(240)는 디젤엔진 발전기, 가솔린엔진 발전기 및 가스엔진 발전기 등을 포함할 수 있다.The new
상기 태양광발전시스템은 부스트 DC/DC 컨버터를 사용해서 양극성 직류배전시스템의 출력단과 연계될 수 있으며, 풍력발전시스템과 디젤엔진 발전기는 AC/DC 컨버터를 사용하여 연계될 수 있다. 또한, 전력저장장치(2100는 양방향으로 전력흐름이 가능한 Bidirectional DC/DC 컨버터를 사용하여 양극성 직류배전시스템의 출력단과 연결될 수 있으며, 부하는 해당 부하가 지원하는 전압레벨에 맞춰 DC/DC 컨버터나 DC/AC 컨버터를 사용하여 연결될 수 있다.The photovoltaic system may be linked to the output stage of the bipolar DC power distribution system using a boost DC / DC converter, and the wind power system and the diesel engine generator may be linked using an AC / DC converter. In addition, the power storage device 2100 can be connected to the output terminal of the bipolar DC distribution system using a bidirectional DC / DC converter capable of power flow in both directions, and the load is DC / DC converter or DC according to the voltage level supported by the load. It can be connected using the / AC converter.
이러한 각각의 컨버터는 각 결합된 신재생전원, 내연엔진 발전기, 전력저장장치 등의 운전모드를 제어하여 지정된 전압 또는 전력을 유지할 수 있도록 운전된다.Each of these converters is operated to maintain the specified voltage or power by controlling the operation mode of each of the combined new renewable power source, internal combustion engine generator, power storage device and the like.
주 제어부(300)는 상기 양극성 직류배전시스템을 모니터링(계통연계운전여부, 독립운전여부, 각 전원별 성능 및 운전상황, DC전압레벨, 부하상황 등)하며, 그를 바탕으로 상황에 맞춰 기 설정된 운전전략에 따라 각 보조 제어부(200) 및 전원 등을 제어할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상황별 상호보완적인 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a complementary power control method for each situation in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상황별 상호보완적인 전력 제어 방법은 상황에 따라 크게 3가지로 나눌 수 있다.As shown in FIG. 1, the situationally complementary power control method in the bipolar DC power distribution system according to the embodiment of the present invention may be classified into three types according to circumstances.
자세하게는, 상기 상황은 양극성 직류배전시스템에서의 상·하시스템 모두 계통연계되어 운전하는 경우(Both sides are Grid-Connected, 이하 'BGC 모드'라한다.), 시스템 내에서 특정 장치의 오동작이나 계통에서의 사고 발생 등으로 인해, 한 시스템은 계통연계되었으나, 다른 시스템은 독립운전상황인 경우(one is Grid-Connected and another is ISlanded, 이하 'GC-IS 모드'라 한다.), 두 시스템 모두 독립운전상황인 경우(Both sides are ISlanded, 이하 'BIS 모드'라 한다.)를 포함할 수 있다.Specifically, the above situation is a case where both sides of the bipolar DC power distribution system are operated in a grid-connected manner (Both sides are Grid-Connected, hereinafter referred to as 'BGC mode'). If one system is grid-connected due to an accident in Esau, but the other system is in independent operation (one is Grid-Connected and another is ISlanded), both systems are independent. It may include a driving situation (Both sides are ISlanded, hereinafter referred to as 'BIS mode').
주 제어부(300)는 전체 양극성 직류배전시스템을 모니터링하며, 시스템 내에서 특정 장치의 오동작이나 계통에서의 사고 발생 등으로 인해 상기 상황이 발생하면 기 설정된 운전전략에 따라 상기 계통연계 컨버터(100) 및 보조 제어부(200)를 제어할 수 있다.The
이러한, 주 제어부(300)에 의한 시스템 운전 제어는, 보조 제어부(200)에 해당하는 각 컨버터에 대한 제어를 통해 할 수 있으며, 각 신재생전원, 내연엔진 발전기에 대한 직접 제어를 통해서도 할 수 있다.The system operation control by the
특히, 본 발명에서 상기 상황에 대해 제안하는 상호보완적인 전력 제어 방법은 상·하시스템에 연결된 전력저장장치(210)를 절체·연결시키며 각 시스템의 신뢰도를 향상시키는 방법으로써, GC-IS, BIS 모드에서 더욱 주요하게 적용될 수 있다.In particular, the complementary power control method proposed by the present invention for the above situation is a method of switching and connecting the
구체적으로, 첫째, 양극성 직류배전시스템의 상·하시스템이 모두 계통연계되어 운전하는 경우(BGC 모드), 주 제어부(300)는 출력 전압을 일정 범위로 유지시키기 위해, 계통연계 컨버터(100)에 대한 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다. 또한, 주 제어부(300)는 전력저장장치(210)에 대해 수요반응에 따른 충전·방전을 제어할 수 있으며, 신재생전원(220)에 대해 최대출력운전, 출력제한운전 등을 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해 보다 효율적으로 부하에 전력을 공급할 수 있으며, 이와 관련하여 아래에서 도 3을 참고하여 자세히 설명한다.Specifically, first, when both the upper and lower systems of the bipolar DC distribution system is grid-connected to operate (BGC mode), the
둘째, 양극성 직류배전시스템의 상·하시스템 중 한 시스템은 독립운전모드이나, 다른 시스템은 계통연계운전 중인 경우(GC-IS 모드), 주 제어부(300)는 계통연계된 출력단에 연결되어 있는 제2 전력저장장치에 대해서는 충전되도록 제어하며, 독립운전하고 있는 출력단에 연결된 제1 전력저장장치와의 절체·연결을 준비할 수 있다. 이러한 제어를 통해 안정적으로 부하에 전력을 공급함으로써, 보다 신뢰성 있는 시스템을 구현할 수 있으며, 이와 관련하여 아래에서 도 4를 참고하여 자세히 설명한다.Second, when one of the upper and lower systems of the bipolar DC distribution system is in the independent operation mode, but the other system is in grid-connected operation (GC-IS mode), the
셋째, 두 시스템 모두 독립운전상황인 경우(BIS 모드), 주 제어부(300)는 내연엔진 발전기(230)가 연결된 출력단에 연결된 전력저장장치와, 내연엔진 발전기(230)가 연결되지 않은 출력단에 연결된 전력저장장치에 대한 절체·연결 및 부하차단 등을 통해 두 시스템간 상호보완하여 전력을 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해 안정적으로 부하에 전력을 공급함으로써, 보다 신뢰성 있는 시스템을 구현할 수 있다. 이와 관련하여 아래에서 도 5를 참고하여 자세히 설명한다.Third, if both systems are in an independent operation (BIS mode), the
상술한 각 상황별 상호보완적인 전력 제어 방법에 대해, 도 3, 도 4 및 도 5를 참고하여 자세히 설명한다.The above-described complementary power control method for each situation will be described in detail with reference to FIGS. 3, 4, and 5.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우(BGC 모드)의 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a power control method in a case where both output terminals operate in a grid-connected mode (BGC mode) in a bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 상·하 시스템 모두가 계통에 연계되어 있는 경우, 주 제어부(300)는 각 시스템에 결합된 계통연계 컨버터(100)에 대해 시스템의 전압을 일정 범위 안에서 유지하도록 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다. 또한, 주 제어부(300)는 신재생전원(220)이 최대출력을 내도록 제어할 수 있으며, 시스템에 내연엔진 발전기(230)가 연결되어 있는 경우, 해당 내연엔진 발전기(230)는 가동되지 않도록 제어할 수 있다.As shown, when both the upper and lower systems are connected to the grid, the
자세하게는, 주 제어부(300)는 상기 신재생전원(220)이 태양광발전인 경우 최고 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)에 따른 최대출력 운전을 제어할 수 있으며, 풍력발전인 경우 가변운전(variable speed control)에 따른 최대출력 운전을 제어할 수 있다.In detail, the
또한, 주 제어부(300)는 시간대별 요금제에 따른 시간대별 요금정보를 바탕으로, 각 시스템의 전력저장장치에 대해 전기요금을 최소화시키도록 수요관리모드로의 운전을 제어할 수 있다. 즉, 주 제어부(300)는 각 전력저장장치(210)에 대해 저렴한 전기요금 시간대에는 계통으로부터 전력을 수전받고, 비싼 요금 시간대에 방전하도록 제어함으로써 계통으로부터의 수전전력량을 최소화 할 수 있다.In addition, the
상기 저렴한 전기요금 시간대 및 비싼 요금 시간대는, 사용자에 의한 충전 요금 또는 방전 요금값 지정으로 설정해질 수 있다.The low electricity rate time period and the high rate time period may be set by the user to specify a charge rate or a discharge rate value.
또한, 주 제어부(300)는 이에 더하여 신재생전원(220)에 대한 출력예측과 부하량 예측을 통해 보다 극대화된 수요관리를 수행할 수도 있다.In addition, the
일례로, 일사량, 풍속 등에 대한 정보 및 관련 신재생전원(220), 즉 태양광발전, 풍력발전기 등에 대한 정보를 바탕으로, 해당 신재생전원(220)의 출력을 예측하고, 과거부하 정보와 현재 및 미래(이벤트 정보 등)의 부하 정보를 토대로 부하 사용량을 예측하여, 상기 전력저장장치(210)의 충전 및 방전을 더 효율적으로 스케쥴링할 수 있다.For example, on the basis of information on solar radiation, wind speed and the like and related
이러한 판단 및 제어는 주 제어부(300)의 시스템에 대한 모니터링 및 상기 모니터링에 따른 판단과 제어를 통해서 이루어질 수 있다.Such determination and control may be made through monitoring of the system of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단 중 출력 일단은 독립운전모드로, 출력 타단은 계통연계운전모드로 동작하는 경우(GI-IS)의 상호보완적인 전력 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a complementary power control method in the case where one end of the output of the output terminal in the bipolar direct current distribution system according to an embodiment of the present invention in the independent operation mode, the other end in the grid-connected operation mode (GI-IS) It is a flow chart showing.
이러한 GI-IS 모드는 상·하 두 시스템 중 한쪽이 계통으로부터 전력을 수전받지 못하는 경우에 발생하며, 계통연계 컨버터(100)나 변압기의 고장 등이 주요 원인이 될 수 있다. 이러한 경우, 계통으로부터 전력을 수전받지 못하는 출력 일단에 연결된 시스템은 독립운전모드로, 출력 타단은 계통연계모드로 운전하게 된다.The GI-IS mode occurs when one of the upper and lower systems does not receive power from the grid, and the main cause may be a breakdown of the grid-connected
도시된 바와 같이, GI-IS의 상황이 발생한 경우 각 시스템, 즉, 독립운전모드로 운전하는 일단과, 계통연계모드로 운전하는 타단 각각에 대한 전력 제어방법이 개시될 수 있다.As illustrated, when a situation of GI-IS occurs, a power control method may be disclosed for each system, that is, one end operating in an independent operation mode and the other end operating in a grid-connected mode.
즉, 출력 일단에서 독립운전이 발생하면 BGC 모드에서 수행하던 수요관리모드 대신 부하 공급신뢰도 확보에 최우선적인 가치를 두어 운영하게 되며, 이는 각 출력단에 연결된 전력저장장치(210)에 대한 절체 및 연계를 통해 이루어질 수 있다.In other words, if independent operation occurs at one end of output, it puts priority on securing load supply reliability instead of demand management mode performed in BGC mode, and this is performed by switching and linking the
이와 관련하여 독립운전을 하는 시스템을 시스템 1, 계통연계운전을 하는 시스템을 시스템 2로 칭하며, 아래에서 구체적으로 설명한다.In this regard, a system for independent operation is referred to as System 1, and a system for grid-connected operation is referred to as System 2, which will be described in detail below.
양극성 직류배전시스템에서 GI-IS 모드 상황이 발생한 경우,In case of GI-IS mode situation in the bipolar DC power distribution system,
S410 단계에서, 양극성 직류배전시스템에서 독립운전을 하고 있는 시스템 1에 연결된 신재생전원(220) 및 제1 전력저장장치에 대해, 상기 신재생전원(220)에 대한 최대출력모드로의 운전을 제어하고, 상기 제1 전력저장장치에 대한 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.In step S410, for the new
또한, S410' 단계에서, 상기 양극성 직류배전시스템에서 계통연계운전을 하고 있는 시스템 2에 연결된 신재생전원(220) 및 제2 전력저장장치에 대해, 상기 신재생전원(220)에 대한 최대출력모드로의 운전을 제어하고, 상기 제2 전력저장장치에 대한 강제충전모드로의 운전을 제어할 수 있다.In operation S410 ′, the maximum output mode for the new
상기 제2 전력저장장치에 대한 강제충전모드로의 운전시 충전 기울기는 제1 전력저장장치의 방전 기울기보다 높은 수준으로 충전되도록 할 수 있다.The charging slope in operation of the forced charging mode for the second power storage device may be charged to a level higher than the discharge slope of the first power storage device.
S420 단계에서, 시스템 1에 연결된 제1 전력저장장치와, 시스템 2에 연결된 제 2 전력저장장치의 잔존용량이 최대 잔존용량 이상인지 여부를 판단할 수 있다.In operation S420, it may be determined whether the remaining capacity of the first power storage device connected to the system 1 and the second power storage device connected to the system 2 is greater than or equal to the maximum remaining capacity.
판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대 잔존용량 이상인 경우, 제1 전력저장장치에 연결된 신재생전원에 대해 출력제한모드로의 운전을 제어하고, 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.As a result of the determination, when the remaining capacity of the first power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity, the operation in the output limit mode is controlled for the new renewable power source connected to the first power storage device, and the voltage control mode is set for the first power storage device. Can control the operation of.
또한, S420' 단계에서, 판단 결과 제2 전력저장장치의 잔존용량이 최대 잔존용량 이상인 경우, 제2 전력저장장치에 대한 강제충전모드로의 운전을 정지할 수 있다.In operation S420 ′, when the remaining capacity of the second power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity, the operation in the forced charging mode for the second power storage device may be stopped.
S430 단계에서, S420 단계에서의 판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대 잔존용량 이상이 아닌 경우, 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량 이하인지 여부를 판단할 수 있다.In operation S430, when it is determined in operation S420 that the remaining capacity of the first power storage device is not greater than or equal to the maximum remaining capacity, it may be determined whether the remaining capacity of the first power storage device is less than or equal to the replacement remaining capacity.
판단 결과, 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량 이하인 경우, 제2 전력저장장치의 운전을 정지시키고, 시스템 1로 절체·연계한 후, 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.As a result of determination, when the remaining capacity of the first power storage device is less than the replacement remaining capacity, the operation of the second power storage device is stopped, the switching and linkage to the system 1, and the operation of the second power storage device in the voltage control mode. Can be controlled.
그 후, 제1 전력저장장치의 운전을 정지시키고, 시스템 2로 절체·연계한 후, 잔존용량이 교체잔존용량 이하인 상기 제1 전력저장장치에 대해 충전이 시작되도록 할 수 있다.Thereafter, after the operation of the first power storage device is stopped, the switching and linking to the system 2 is performed, and charging may be started for the first power storage device having a remaining capacity less than or equal to the replacement remaining capacity.
상기 교체잔존용량은 각 전력저장장치의 최소잔존용량보다 높게 설정될 수 있으며, 상술한 단계들에서의 판단 및 제어는 주 제어부에 의해 이루어질 수 있다.The replacement remaining capacity may be set higher than the minimum remaining capacity of each power storage device, and the determination and control in the above-described steps may be made by the main controller.
자세하게는, 주 제어부(300)는 독립운전모드로 동작하는 출력 일단에 연결된 신재생전원(220)에 대해 최대출력모드로의 운전을, 상기 출력 일단에 연결된 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.In detail, the
따라서, 부하량이 신재생전원(220)의 출력합보다 큰 경우, 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge, SOC)는 점차 감소하게 된다. 주 제어부는 이렇게 감소되는 제1 전력저장장치의 잔존용량을 모니터링하며, 상기 잔존용량이 기 설정된 교체잔존용량 이하인 경우 제2 전력저장장치의 운전을 정지시키고 상기 독립운전모드로 운전 중인 출력단으로 절체·연결할 수 있다.Therefore, when the load is greater than the sum of the output of the new
이렇게 절체·연결된 제2 전력저장장치는 전압제어모드로의 운전을 제어받게 되며, 제1 전력저장장치는 상기 계통연계모드로 운전 중인 출력 단에 연결되어 충전될 수 있다.The switching and connection of the second power storage device is controlled to operate in the voltage control mode, and the first power storage device may be connected to the output terminal operating in the grid-connected mode and charged.
또한, 계통연계모드로 절체·연계된 제1 전력저장장치는 전력제어모드로의 운전이 제어되며, 독립운전모드로 절체·연계된 제2 전력저장장치의 방전기울기보다 높은 수준으로 충전될 수 있다. In addition, the first power storage device switched to and connected to the grid-connected mode is controlled to operate in the power control mode, and can be charged to a level higher than the discharge slope of the second power storage device to be switched / connected to the independent operation mode. .
이러한 제어를 통해 두 시스템은 전력저장장치(210)의 활용도를 극대화하여 독립운전모드가 발생한 상황에서, 기존의 독립운전전략보다 향상된 전력공급신뢰도와 전압유지능력을 보여줄 수 있다.Through such control, the two systems can maximize the utilization of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우(BIS 모드)의 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a power control method when both output terminals operate in an independent operation mode (BIS mode) in the bipolar DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
이 모드는 상·하 두 시스템 모두 계통으로부터 전력을 수전받지 못하는 경우에 발생할 수 있으며, 상위계통의 사고가 주요 원인이 된다.This mode can occur when both the upper and lower systems do not receive power from the system, and an upper system accident is the main cause.
이러한 경우, 상·하시스템은 모두 독립운전모드로 동작하게 되며, 독립운전모드 운전을 대비하여 시스템에 구비된 내연엔진 발전기와 각 전력저장장치(210) 등을 통해 본 발명에 따른 상호보완적인 전력 제어 방법을 실행할 수 있다.In this case, both the upper and lower systems operate in the independent operation mode, and complementary power according to the present invention through the internal combustion engine generator and each
특히, 본 발명에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 방법에 있어, 상·하시스템 모두 독립운전모드로 동작하는 경우의 상호보완적인 전력 제어 방법은 상·하시스템 중 한 쪽에만 내연엔진 발전기(230)가 존재하는 경우에 유용하게 사용될 수 있으며, 이를 통해 양 시스템 모두를 운영하는 것을 가능하게 할 수 있다.Particularly, in the complementary power control method in the bipolar DC power distribution system according to the present invention, the complementary power control method in the case where both the upper and lower systems operate in the independent operation mode is only internal combustion of one of the upper and lower systems. It may be useful when the
BIS 모드에서, 이러한 내연엔진 발전기(230)는 GC-IS모드의 계통과 같은 역할을 하게 되며, 전압제어모드로 운전할 수 있다. 각 시스템에 연결된 전력저장장치의 시스템간 이동조건은 GC-IS 모드와 일치하나, 양 시스템에서의 독립운전이 장시간 지속될 경우, 내연엔진 발전기(230)와 신재생전원(220)만으로 상·하 시스템 상의 부하 모두를 수용하지 못하는 경우가 발생할 수도 있으므로, 전력저장장치(210)의 시스템간 절체·연계에 더하여 부하차단(Load shedding) 절차를 추가로 마련할 수 있다.In the BIS mode, the internal
이에 관하여, 양극성 직류배전시스템에서 독립운전을 하며 내연엔진 발전기(230)가 연결되어 있지 않는 시스템을 시스템 1, 독립운전을 하며 내연엔진 발전기(230)가 연결되어 있는 시스템을 시스템 2로 칭하여 아래에서 구체적으로 설명한다.In this regard, the system 1, which operates independently in the bipolar DC power distribution system and is not connected to the internal
양극성 직류배전시스템에서 BIS 모드 상황이 발생한 경우,When the BIS mode situation occurs in the bipolar DC power distribution system,
S510 단계에서, 독립운전모드인 시스템 1에 연결된 신재생전원에 대해 최대출력모드로의 운전을 제어하고, 시스템 1에 연결된 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전하도록 제어할 수 있다.In operation S510, the operation of the new renewable power source connected to the system 1 that is the independent operation mode may be controlled in the maximum output mode, and the first power storage device connected to the system 1 may be controlled to operate in the voltage control mode.
또한, S510' 단계에서, 독립운전모드인 시스템 2에 연결된 신재생전원에 대해 최대출력모드로의 운전을 제어하고, 제2 전력저장장치에 대해 강제충전모드로 운전을 제어하며, 내연엔진 발전기에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.Further, in step S510 ', the operation in the maximum output mode for the new renewable power source connected to the system 2 in the independent operation mode, the operation in the forced charging mode for the second power storage device, and controls the internal combustion engine generator The operation in the voltage control mode can be controlled.
제2 전력저장장치에 대한 충전 제어시, 그 충전 기울기는 제1 전력저장장치의 방전 기울기 보다 높은 수준에 해당하도록 제어할 수 있다.In the charging control of the second power storage device, the charging slope may be controlled to correspond to a level higher than the discharge slope of the first power storage device.
S520 단계에서, 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상인지를 판단할 수 있다.In operation S520, it may be determined whether the remaining capacity of the first power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity.
판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상인 경우, 시스템 1에 연결된 신재생전원에 대하여 출력제한모드로의 운전을, 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전을 제어할 수 있다.If it is determined that the remaining capacity of the first power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity, it is possible to control the operation in the output limit mode for the new renewable power source connected to the system 1 and the operation in the voltage control mode for the first power storage device. Can be.
또한, S520' 단계에서, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상인지를 판단할 수 있다.In operation S520 ′, it may be determined whether the remaining capacity of the second power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity.
판단 결과, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상인 경우 제2 전력저장장치에 대한 강제충전모드를 정지하고, 대기모드로 전환할 수 있다.As a result, when the remaining capacity of the second power storage device is greater than or equal to the maximum remaining capacity, the forced charging mode for the second power storage device may be stopped, and the standby mode may be switched.
S530 단계에서, S520 단계에서의 판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상이 아닌 경우, 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량 이하인지를 판단할 수 있다.In operation S530, when it is determined in operation S520 that the remaining capacity of the first power storage device is not greater than or equal to the maximum remaining capacity, it may be determined whether the remaining capacity of the first power storage device is less than or equal to the replacement remaining capacity.
판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량 이하인 경우, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하인지 여부를 판단할 수 있다.As a result of the determination, when the remaining capacity of the first power storage device is less than or equal to the replacement remaining capacity, it may be determined whether the remaining capacity of the second power storage device is less than or equal to the load breaking remaining capacity.
또한, 판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량을 초과하는 경우 다시 S510 단계부터 진행할 수 있다.In addition, if it is determined that the remaining capacity of the first power storage device exceeds the replacement remaining capacity, it may proceed again from step S510.
S540 단계에서, S530 단계에서의 판단 결과 제1 전력저장장치의 잔존용량이 교체잔존용량 이하인 경우, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하인지 여부를 판단할 수 있다.In operation S540, when the remaining capacity of the first power storage device is less than or equal to the replacement remaining capacity, it may be determined whether the remaining capacity of the second power storage device is less than or equal to the load blocking remaining capacity.
판단 결과 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량을 초과하는 경우, 상기 제2 전력저장장치의 운전을 정지시켜 시스템 1로 절체·연계한 후, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로의 운전 시작을 제어할 수 있다.If it is determined that the remaining capacity of the second power storage device exceeds the load breaking remaining capacity, the operation of the second power storage device is stopped, the switching and linkage to the system 1 is performed, and then the voltage control mode is performed for the second power storage device. The start of operation of the furnace can be controlled.
그 후, 잔존용량이 교체잔존용량 이하인 상기 제1 전력저장장치의 운전을 정지시킨 후 시스템 2로 절체·연계하여 충전을 시작할 수 있다.Thereafter, after the operation of the first power storage device whose remaining capacity is equal to or less than the replacement remaining capacity is stopped, switching to and linking with the system 2 may start charging.
또한, 판단 결과 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하인 경우에는 시스템 1에 연결된 부하에 대한 차단을 수행할 수 있다.In addition, when the determination result indicates that the remaining capacity of the second power storage device is less than or equal to the load blocking remaining capacity, the load connected to the system 1 may be blocked.
S550 단계에서, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하재연계잔존용량 이상인지 여부를 판단할 수 있다.In operation S550, it may be determined whether the remaining capacity of the second power storage device is greater than or equal to the load reconnection remaining capacity.
판단 결과 제2 전력저장장치의 잔존용량이 충전을 통해 부하재연계잔존용량 이상으로 된 경우, 차단했던 시스템 1의 부하를 재연계하고, S540 단계로 진행하여, 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하인지 여부를 다시 판단하며, 판단 결과에 따라 각 전력저장장치에 대한 시스템간 절체·연계를 수행할 수 있다.If it is determined that the remaining capacity of the second power storage device becomes greater than the load reconnected remaining capacity through charging, the load of the system 1 that was cut off is re-associated, and the flow proceeds to step S540, and the remaining capacity of the second power storage device is increased. It is judged again whether it is less than the load interruption remaining capacity, and the intersystem switching and linkage can be performed for each power storage device according to the determination result.
상술한 단계들에서의 판단 및 제어는 주 제어부(300)에 의해 계속적으로 이루어질 수 있다.Judgment and control in the above-described steps may be continuously performed by the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템 구성요소의 제어블럭도이다. 이는 양극성 직류배전시스템 구성요소의 제어블럭도로써 참고 도면으로 제시한 것이며, 본 발명은 도시된 제어블럭도에 한정되지 않고, 위에서 기재한 기능들의 지령치를 전달받을 수 있는 구조이면 적용가능하다.6 is a control block diagram of a bipolar DC power distribution system component according to an embodiment of the present invention. This is shown in the reference drawings as a control block diagram of a bipolar DC power distribution system component, and the present invention is not limited to the control block diagram shown, and may be applied as long as it can receive the command values of the above-described functions.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 양극성 직류배전시스템에서의 상호보완적인 전력 제어 시스템 및 방법에 의해 양극성 직류배전시스템에서 계통연계모드 및 독립운전모드 발생 상황에 대처할 수 있으며, 특히 전력저장장치의 활용도를 극대화하여 전체시스템에 대한 전력공급능력과 전압유지능력을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.As described above, by the complementary power control system and method in the bipolar DC distribution system according to an embodiment of the present invention, it is possible to cope with the occurrence of the grid connection mode and the independent operation mode in the bipolar DC distribution system. By maximizing the utilization, it can bring the effect of improving the power supply capacity and the voltage holding capacity for the entire system.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
100 : 계통연계 컨버터
200 : 보조 제어부 210 : 전력저장장치
220 : 신재생전원 230 : 내연엔진 발전기
300 : 주 제어부100: Grid Connected Converter
200: auxiliary control unit 210: power storage device
220: renewable power 230: internal combustion engine generator
300: main control unit
Claims (24)
상기 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 상기 주 제어부는, 출력 전압을 일정 범위로 유지하도록 상기 계통연계 컨버터에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 각 신재생전원이 최대출력을 내도록 상기 제1 컨버터를 제어하며,
상기 양 출력단 중 일단은 계통연계모드로 타단은 독립운전모드로 운전하는 경우, 상기 주 제어부는, 상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 타단으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하며, 상기 제1 전력저장장치를 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어하고,
상기 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우, 상기 주 제어부는, 상기 내연엔진 발전기가 연결되어 있지 않는 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상이면, 상기 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 상기 제1 컨버터에 대해 출력제한모드로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
Grid-connected converters connected to both output terminals, respectively, converting an AC voltage into a DC voltage and transferring the same to a load; Operation of a renewable power generator connected to at least one of the two output stages through a first converter, a power storage device connected to each of the two output stages through a second converter, and an internal combustion engine generator connected to one of the two output stages through a third converter; An auxiliary control unit for controlling the; And a main controller for controlling at least one of the grid-connected converter and the auxiliary controller in accordance with a predetermined driving strategy corresponding to the driving mode of both output terminals.
When both output stages operate in the grid-connected mode, the main controller controls the grid-connected converter to operate in the voltage control mode to maintain the output voltage in a predetermined range, so that each new and renewable power source outputs the maximum output. To control the first converter,
When one end of both output stages is operated in a grid-connected mode and the other end is operated in an independent operation mode, the main controller, when the remaining capacity of the first power storage device connected to the output other end is lower than a predetermined replacement remaining capacity, Switching the second power storage device connected to one end of the output to the other end, controlling the second power storage device to operate in a voltage control mode, switching the first power storage device to the one end of the output, and And control to be charged at one end of the output,
When the both output stages operate in the independent operation mode, the main controller is configured to control the first power when the remaining capacity of the first power storage device connected to the output other end to which the internal combustion engine generator is not connected is greater than or equal to the maximum remaining capacity. And controlling the storage device to be operated in the voltage control mode and controlling the storage device to be operated in the output limit mode.
상기 주 제어부는
상기 신재생전원이 태양광발전인 경우 최고 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)에 따른 최대출력 운전을 제어하며,
상기 신재생전원이 풍력발전인 경우 가변운전(variable speed control)에 따른 최대출력 운전을 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 1, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
The main control unit
When the new renewable power source is photovoltaic power generation, it controls the maximum output operation according to the maximum power point tracking (MPPT),
The bipolar DC power distribution system, characterized in that for controlling the maximum output operation according to variable speed (variable speed control) when the new renewable power source is wind power.
상기 주 제어부는
시간대별 전기 요금 정보를 바탕으로 상기 제2 컨버터에 대해,
충전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 계통으로부터 전력을 수전받아 충전되도록 제어하고, 방전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 방전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 1, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
The main control unit
For the second converter based on time-based electricity rate information,
A bipolar DC power distribution system, characterized in that the charge time range corresponding to the charge rate range is controlled to receive power from the system to charge, and to discharge during the charge time period corresponding to the discharge rate range.
상기 주 제어부는
기상정보 및 신재생전원정보 중 적어도 하나를 이용한 상기 신재생전원의 출력예측 및 과거부하데이터와 미래 이벤트 정보를 통한 부하예측을 바탕으로 상기 전력저장장치에 대해 일간 스케쥴링을 하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 1, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
The main control unit
A bipolar direct current, wherein the power storage device is scheduled daily based on an output prediction of the renewable power using at least one of weather information and renewable power information and load prediction through past load data and future event information. Power distribution system.
상기 주 제어부는
상기 출력 일단으로 절체하여 연계된 상기 제1 전력저장장치가 상기 제2 전력저장장치의 방전기울기보다 높은 수준으로 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 1, wherein when one end of both output terminals is operated in a grid connection mode and the other end is operated in an independent operation mode,
The main control unit
And controlling the first power storage device to be charged to a higher level than the discharge slope of the second power storage device by switching to one end of the output.
상기 주 제어부는
상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면,
상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 출력 타단으로 절체하여 연계하고, 새롭게 연계된 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하며,
상기 제1 전력저장장치는 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 해당 단에서 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 1, wherein when both output terminals operate in the independent operation mode,
The main control unit
When the remaining capacity (State Of Charge) of the first power storage device connected to the other end is lower than the predetermined replacement remaining capacity,
Transfer the second power storage device connected to one end of the output to the other end of the output, and control the second power storage device to operate in a voltage control mode with respect to the newly connected second power storage device;
And the first power storage device is connected to one end of the output and connected to each other, and controlled to be charged at the corresponding end.
상기 주 제어부는
상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량 이하로 낮아지면,
상기 출력 타단에 연결된 부하를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 10,
The main control unit
When the remaining capacity of the first power storage device (State Of Charge) is lower than the predetermined replacement remaining capacity, and the remaining capacity of the second power storage device is lower than the load blocking remaining capacity,
And controlling to cut off the load connected to the other end of the output.
상기 주 제어부는
상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하재연계잔존용량 이상으로 높아지면, 상기 차단된 부하를 재연계하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템.
The method of claim 11,
The main control unit
And when the remaining capacity of the second power storage device becomes higher than the load reconnected remaining capacity, reconnecting the disconnected load.
상기 양극성 직류배전시스템의 양 출력단의 운전모드를 모니터링하는 단계; 및 상기 양 출력단의 운전모드에 대응하여 소정의 운전전략에 따라 상기 계통연계 컨버터와 상기 보조 제어부 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하며,
상기 양 출력단이 모두 계통연계모드로 동작하는 경우, 상기 제어하는 단계에서, 출력 전압을 일정 범위로 유지하도록 상기 계통연계 컨버터에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 각 신재생전원이 최대출력을 내도록 제1 컨버터를 제어하며,
상기 양 출력단 중 일단은 계통연계모드로 타단은 독립운전모드로 운전하는 경우, 상기 제어하는 단계에서, 상기 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지면, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치를 상기 타단으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하며, 상기 제1 전력저장장치를 상기 출력 일단으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어하고,
상기 양 출력단이 모두 독립운전모드로 동작하는 경우, 상기 제어하는 단계에서, 상기 내연엔진 발전기가 연결되어 있지 않는 출력 타단에 연결된 제1 전력저장장치의 잔존용량이 최대잔존용량 이상이면, 상기 제1 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하고, 제1 컨버터에 대해 출력제한모드로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
Grid-connected converters connected to both output terminals, respectively, converting an AC voltage into a DC voltage and transferring the same to a load; And an auxiliary control unit configured to control operation of a renewable energy source connected to at least one of the two output terminals, a power storage device respectively connected to the both output terminals, and an internal combustion engine generator connected to one of the two output terminals through a third converter. In DC distribution system,
Monitoring operation modes of both output terminals of the bipolar DC power distribution system; And controlling at least one of the grid-connected converter and the auxiliary controller in accordance with a predetermined driving strategy corresponding to the driving modes of both output terminals.
When both output stages operate in the grid-connected mode, the controlling step includes controlling the grid-connected converter to operate in the voltage control mode to maintain the output voltage in a predetermined range, and each new and renewable power supply operates at the maximum output. To control the first converter,
When one end of the two output stages are operated in the grid-connected mode and the other end is operated in the independent operation mode, when the remaining capacity of the first power storage device connected to the output other end is lower than the predetermined replacement remaining capacity in the controlling step, A second power storage device connected to one end of the output is transferred to the other end and connected, and the second power storage device is controlled to operate in a voltage control mode, and the first power storage device is connected to the one end of the output. Control to be charged at one end of the output,
When the both output stages operate in the independent operation mode, in the controlling step, if the remaining capacity of the first power storage device connected to the other end of the output not connected to the internal combustion engine generator is greater than or equal to the maximum remaining capacity, the first And controlling the electric power storage device to operate in a voltage control mode, and controlling the electric power storage device to operate in an output limit mode with respect to the first converter.
상기 제1 컨버터를 제어하기 위하여,
상기 신재생전원이 태양광발전인 경우 최고 전력점 추종(MPPT)에 따른 최대출력 운전을 제어하고,
상기 신재생전원이 풍력발전인 경우 가변운전(variable speed control)에 따른 최대출력 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 13, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
In order to control the first converter,
When the new renewable power source is photovoltaic power generation, the maximum output operation according to the highest power point tracking (MPPT) is controlled,
The method of controlling power in a bipolar direct current distribution system, characterized in that for controlling the maximum output operation according to a variable speed (control variable speed) when the new renewable power source is wind power generation.
상기 제어하는 단계에서,
시간대별 전기요금 정보를 바탕으로 제2 컨버터에 대해, 충전 요금 범위에 해당하는 시간대에는 계통으로부터 전력을 수전받아 충전되도록 제어하고, 방전 요금 범위에 해당하는 요금 시간대에는 방전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 13, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
In the controlling step,
The second converter is controlled to receive power from the system to be charged at a time period corresponding to a charge rate range, and to discharge at a charge time period corresponding to a discharge rate range, for the second converter based on time period electric charge information. Power Control Method in Bipolar DC Distribution System.
상기 제어하는 단계에서,
기상정보 및 신재생전원정보 중 적어도 하나를 이용한 상기 신재생전원의 출력예측과 과거부하 데이터 및 향후 이벤트 정보 중 적어도 하나를 이용한 부하 예측을 바탕으로 상기 전력저장장치에 대한 일간 스케쥴링을 하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 13, wherein when both output terminals operate in a grid-connected mode,
In the controlling step,
And daily scheduling for the power storage device based on an output prediction of the renewable power using at least one of weather information and renewable power information, and a load prediction using at least one of past load data and future event information. Power control method in a bipolar DC power distribution system.
상기 제1 전력저장장치 충전되도록 제어하기 위하여,
상기 제1 전력저장장치가
상기 제2 전력저장장치의 방전기울기보다 높은 수준으로 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 13, wherein when one end of both output terminals is operated in a grid connection mode and the other end is operated in an independent operation mode,
In order to control the first power storage device to be charged,
The first power storage device
Power control method in a bipolar DC distribution system characterized in that the control to be charged to a higher level than the discharge slope of the second power storage device.
상기 제어하는 단계에서, 상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 출력 일단에 연결된 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하차단잔존용량을 초과하는 경우,
상기 제2 전력저장장치를 상기 출력 타단 계통으로 절체하여 연계하고, 상기 제2 전력저장장치에 대해 전압제어모드로 운전되도록 제어하는 단계; 및
상기 제1 전력저장장치는 상기 출력 일단 계통으로 절체하여 연계하고, 상기 출력 일단에서 충전되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 13, wherein when both output terminals operate in the independent operation mode,
In the controlling step, the remaining capacity of the first power storage device is lower than a predetermined replacement remaining capacity, and the remaining capacity of the second power storage device connected to one end of the first power storage device reduces the load breaking remaining capacity. If exceeded,
Switching the second power storage device to the output other end system, and controlling the second power storage device to operate in a voltage control mode with respect to the second power storage device; And
The first power storage device includes a step of switching to the output one end system, the power control method comprising a step of controlling to be charged at the output end.
상기 전압제어모드로의 운전을 제어하는 단계는
상기 제1 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 기 설정된 교체잔존용량 이하로 낮아지고, 상기 제2 전력저장장치의 잔존용량(State Of Charge)이 부하차단잔존용량 이하인 경우, 상기 출력 타단에 연결된 부하를 차단하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.
The method of claim 22,
Controlling the operation in the voltage control mode
The other end of the output when the state of charge of the first power storage device is lower than the predetermined replacement remaining capacity and the state of charge of the second power storage device is less than or equal to the load breaking remaining capacity; And controlling to cut off the load connected to the bipolar direct current distribution system.
상기 부하를 차단하도록 제어하는 단계는
상기 제2 전력저장장치의 잔존용량이 부하재연계잔존용량 이상으로 높아지면, 상기 차단된 부하를 재연계하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양극성 직류배전시스템에서의 전력 제어 방법.The method of claim 23, wherein
Controlling to cut off the load
And reconnecting the interrupted load if the remaining capacity of the second power storage device becomes higher than the load reconnected remaining capacity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140184945A KR101982123B1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140184945A KR101982123B1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160075999A KR20160075999A (en) | 2016-06-30 |
| KR101982123B1 true KR101982123B1 (en) | 2019-08-29 |
Family
ID=56352530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140184945A Active KR101982123B1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101982123B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020178328A1 (en) | 2019-03-04 | 2020-09-10 | Katholieke Universiteit Leuven | System and method for controlling the voltage of bipolar dc power systems |
| KR102643132B1 (en) * | 2019-04-11 | 2024-03-04 | 한국전기연구원 | Method for evaluating islanding operation sustainability of small scaled power system and apparatus thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013070585A (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-18 | Hot Plan:Kk | Power supply apparatus and power supply system using the same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101097260B1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-12-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | Grid-connected energy storage system and method for controlling grid-connected energy storage system |
| KR101225198B1 (en) * | 2011-06-03 | 2013-01-22 | (주)인텍에프에이 | Grid connected power conversion system |
| KR101851931B1 (en) * | 2011-12-12 | 2018-04-26 | 삼성전자주식회사 | Power consumption control apparatus and method |
| KR101375761B1 (en) * | 2012-06-14 | 2014-04-01 | 주식회사 케이디파워 | Grid-connected distribution system and grid-connetion method for decentralized power supply system using the same |
-
2014
- 2014-12-19 KR KR1020140184945A patent/KR101982123B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013070585A (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-18 | Hot Plan:Kk | Power supply apparatus and power supply system using the same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE Communications Magazine · December 2011, "PLC Concept for LVDC Distribution Systems". |
| IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS 학회지, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 28, NO. 4,, 2013.04.(제1544면 내지 제1554면) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160075999A (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2715904B1 (en) | System and method for integrating and managing demand/response between alternative energy sources, grid power, and loads | |
| US11205902B2 (en) | Energy storage system | |
| US11411400B2 (en) | DC power supply system | |
| KR101380530B1 (en) | Grid-connected energy storaging system | |
| CN104821773A (en) | Novel solar power generation system | |
| CN104882906A (en) | Distributed micro-grid black-start control system and method based on photovoltaic and energy storage | |
| JP2005506817A (en) | Method and system for controlling and recovering bridge power in a short time to maximize backup power | |
| CN103545905A (en) | A Coordinated Energy Control Method for Photovoltaic DC Microgrid | |
| JP2015195674A (en) | Storage battery assembly control system | |
| CN103457514A (en) | Dual-mode solar photovoltaic power generation system | |
| CN113725848B (en) | An off-grid solar-storage-diesel power supply system and method for avoiding frequent switching of operation modes | |
| CN117458556A (en) | New energy micro-grid power station operation system and method | |
| JP5539094B2 (en) | Emergency power supply | |
| CN111354991A (en) | Battery maintenance system and method and microgrid system capable of maintaining batteries on line | |
| CN105978025A (en) | Microgrid management system | |
| KR20190062812A (en) | An energy storage system | |
| KR101982123B1 (en) | System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system | |
| US20190044335A1 (en) | Microgrid controllers and associated methodologies | |
| Pradhan et al. | Coordinated control strategy for a DC microgrid with low bandwidth communication | |
| CN109861200A (en) | Off-grid black-start optical storage direct current network system and operation method thereof | |
| JP2016116428A (en) | Autonomous operation system for distributed power source | |
| Ali et al. | Intelligent hybrid energy system and grid integration using microcontrollers | |
| KR102053812B1 (en) | Method and system for controlling power conversion system connected to hybrid battery | |
| KR102257906B1 (en) | An energy storage system | |
| Mhamdi et al. | A power management strategy for hybrid photovoltaic diesel system with battery storage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20141219 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20170623 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20141219 Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180917 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20190325 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20190520 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20190521 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220520 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20230518 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20240520 Start annual number: 6 End annual number: 6 |