KR101097459B1 - Building micro-grid system and operation method thereof - Google Patents
Building micro-grid system and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101097459B1 KR101097459B1 KR1020100012297A KR20100012297A KR101097459B1 KR 101097459 B1 KR101097459 B1 KR 101097459B1 KR 1020100012297 A KR1020100012297 A KR 1020100012297A KR 20100012297 A KR20100012297 A KR 20100012297A KR 101097459 B1 KR101097459 B1 KR 101097459B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- ess
- load
- commercial
- building
- Prior art date
Links
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
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
-
- 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
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
- H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
-
- 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
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
- H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
-
- 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
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
-
- 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
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
- H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
- H02J2310/62—The condition being non-electrical, e.g. temperature
- H02J2310/64—The condition being economic, e.g. tariff based load management
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
- Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/248—UPS systems or standby or emergency generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
본 발명은 신재생에너지전원 출력을 최대로 유지하면서, 상시적으로 계통에 연계되어 추후 도입될 실시간 전력요금제 또는 시간대별 변동 요금제에 연동하여 경제적으로 운전하며, 계통 고장 등의 비상시에 독립운전으로 전환하여 건물부하에 정전없이 안정적으로 전력을 공급하기 위한 건물용 마이크로그리드 시스템 및 운전방법에 관한 것이다.The present invention operates economically in conjunction with a real-time power plan or a time-varying plan that will be introduced in the future while maintaining the output of renewable energy power to the maximum, and switch to independent operation in case of emergency such as system failure. The present invention relates to a building microgrid system and a driving method for stably supplying power to a building load without power failure.
Description
본 발명은 신재생에너지전원과 에너지저장장치를 이용한 건물용 마이크로그리드시스템 및 운전방법에 관한 것으로서, 특히, 신재생에너지전원 출력을 최대로 유지하면서, 상시적으로 계통에 연계되어 추후 도입될 실시간 전력요금제 또는 시간대별 변동 요금제에 연동하여 경제적으로 운전하며, 계통 고장 등의 비상시에 독립운전으로 전환하여 건물부하에 정전없이 안정적으로 전력을 공급하기 위한 건물용 마이크로그리드 시스템 및 운전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a building microgrid system and a method of operation using a renewable energy source and an energy storage device, and in particular, real-time power to be introduced in the future in conjunction with the system at all times while maintaining the maximum output of the renewable energy source The present invention relates to a building microgrid system and an operation method for supplying electric power stably without a power failure by switching to independent operation in case of an emergency such as a system breakdown and operating economically in connection with a tariff or time-varying variable tariff.
(1) 건물용 전원공급시스템(1) Power supply system for buildings
기존의 병원, 상가, 관공서 등 건물의 전원공급시스템은 상시적으로 계통에 연계되어 전력을 공급받고, 정전고장 등의 비상시에 건물에 설치된 비상엔진발전기나 무정전전원공급장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)를 통하여 일부 부하에 전력을 공급하는 방식을 취하고 있다. 전력요금 시간대에 관계없이 건물부하가 필요하는 만큼 계통의 전력을 사용하고 있는 것이다.The power supply system of existing buildings such as hospitals, shopping centers, and public offices is always connected to the grid to supply power, and an emergency engine generator or uninterruptible power supply (UPS) installed in the building in case of an emergency such as a power failure. It takes a way to supply power to some loads through. Regardless of the time of the electricity bill, the system load is being used as much as the building load is needed.
(2) 마이크로그리드(2) microgrid
일반적으로 마이크로그리드는 분산전원과 에너지저장장치를 포함하는 저압배전시스템을 의미한다. 기본적으로 계통연계 운전모드로 운전되지만, 상위 계통의 고장과 같은 계통외란에 의해 초래되는 독립운전모드에서도 정상적인 전력공급이 가능하여야 한다. 또한, 각 운전 모드 간의 모드전환 시에도 일정수준 이상의 전력품질(전압, 주파수)을 유지할 수 있어야 한다. 일반적인 마이크로그리드의 운영목표는 첫째, 신재생전원 이용 극대화 및 화석연료 전원 최소화 등을 통한 수용가의 경제적 이익 극대화, 둘째, 상위계통의 고장 경우에도 정전없는 지속적인 전력공급을 통한 신뢰도 향상, 셋째, 마이크로그리드 계통의 주파수 및 전압의 안정적 유지를 통한 품질 개선 등이다.In general, microgrid refers to a low voltage distribution system including a distributed power supply and an energy storage device. Basically, it operates in grid-connected operation mode, but normal power supply should be available in independent operation mode caused by system disturbance such as failure of upper system. In addition, it should be possible to maintain a certain level of power quality (voltage, frequency) even when switching modes between each operation mode. The operational goals of general microgrids are: first, maximizing the economic benefits of consumers by maximizing the use of renewable energy and minimizing fossil fuel power; second, improving reliability through continuous power supply without power failure even in the event of failure of upper system; Quality improvement through stable maintenance of system frequency and voltage.
(3) 수용가 전력요금제(3) Consumer power plan
계약종별은 전기사용계약단위의 전기사용 용도에 따라 주택용전력, 일반용전력, 교육용전력, 산업용전력, 농사용전력, 가로등, 예비전력, 임시전력으로 구분한다. 우리나라의 전기요금체계는 전기를 사용하는 용도에 따라 주택용, 일반용, 산업용, 교육용, 농사용, 가로등의 6가지 종별로 구분하여 운영하고 있으며, 종별간 요금수준에 차이가 있으나, 산업용과 일반용을 제외하면 해당 종별의 전기요금은 고정되어 있다. 도 1과 같이 300kW이상의 산업용 수용가와 1000kW이상의 일반용 수용가에 대해서는 계절과 시간대에 따라 최대 3.8배의 차등률을 적용하고 있다. 향후, 전력설비 신규투자비 절감 및 설비사용 효율화를 통한 전기요금 절감 등의 자원의 효율적 이용 관점에서 이러한 시간대별 요금은 거의 모든 수용가에 확대되고 더욱더 세분화될 것으로 전망되고 있다.Contract types are classified into residential power, general power, educational power, industrial power, agricultural power, street light, backup power, and temporary power, depending on the electricity use of the contract. Korea's electricity tariff system is divided into six types of residential, general, industrial, educational, agricultural, and streetlights, depending on the purpose of using electricity. The electricity bill for the category is fixed. As shown in FIG. 1, a maximum difference rate of 3.8 times is applied to an industrial consumer of 300 kW or more and a general consumer of 1000 kW or more depending on season and time. In the future, in view of the efficient use of resources such as the reduction of the new investment cost of electric power facilities and the reduction of electric bills through the efficient use of facilities, these hourly rates are expected to be expanded to almost all customers and become more fragmented.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 건물에 건물용 마이크로그리드시스템으로 구성하여, 신재생에너지전원의 출력을 최대한 이용하면서 상시적으로 계통에 연계되어 추후 도입될 실시간 전력요금제 또는 시간대별 변동 요금제에 연동하여 경제적으로 운전하며, 계통 고장 등의 비상시에 독립운전으로 전환하여 건물부하에 정전없이 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 건물용 마이크로그리드 시스템 및 운전방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to construct a microgrid system for buildings in a building, and to be introduced in the future in conjunction with the system at any time while maximizing the output of renewable energy power source It operates economically in conjunction with the real-time electricity rate plan or the time-varying rate plan, and provides a microgrid system and operation method for building that can supply power stably without power failure by switching to independent operation in case of an emergency such as system breakdown. There is.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법은, 신재생에너지전원 출력을 최대로 유지하고 전력요금 시간대에 연동하여 경제적으로 운전하며 정전 시에도 건물에 안정적인 전력을 공급하기 위한 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법으로서, 전력요금이 높은 시간대이고, 건물 부하가 신재생에너지전원의 출력 보다 크며, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)의 용량이 최소용량보다 큰 경우에, 전력계통으로부터 전력을 받지 않고, 상기 상용 ESS를 이용하여 상기 건물 부하에 대한 수급을 맞추기 위하여 신재생에너지전원 출력과 상기 건물 부하의 차이만큼을 충전하고 충전 전력을 상기 건물 부하로 방전하는 제1 모드 운전 단계; 운전 중, 전력요금이 낮은 시간대(경부하 시간대)이거나 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물 부하보다 크고, 상기 상용 ESS가 완충전이 아닌 경우, 상기 상용 ESS를 이용하여 상기 건물부하에 전력을 공급하고 남는 상기 신재생에너지전원의 출력을 충전하는 제2 모드 운전 단계; 및 운전 중, 상기 제1 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 작아지는 경우, 또는 상기 제2 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS가 완충전되는 경우, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하 보다 크면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로 상기 신재생에너지전원의 출력을 공급하고, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하보다 작으면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로부터 전력을 받아 상기 건물부하로 전력을 공급하는 제3 모드 운전 단계를 포함한다.First, to summarize the features of the present invention, the operation method of the building microgrid system according to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, maintaining the maximum renewable energy power output and the power bill time zone Operation method of building microgrid system to provide stable power to buildings even in case of power failure and operate economically by interlocking. If the capacity of the device (commercial ESS) is larger than the minimum capacity, the difference between the renewable energy power output and the building load does not receive power from the power system, so as to meet the supply and demand for the building load using the commercial ESS. A first mode driving step of charging a battery and discharging charging power to the building load; During operation, when the power rate is low (light load time zone) or the output of the renewable energy power is greater than the building load, and the commercial ESS is not fully charged, power is supplied to the building load using the commercial ESS. And a second mode operation step of charging the remaining output of the renewable energy power source. And during operation, when the capacity of the commercial ESS becomes smaller than the minimum capacity in the first mode operation step, or when the commercial ESS is fully charged in the second mode operation step, the output of the renewable energy power source is If the building load is greater than the building load, the output of the renewable energy power supply is supplied to the power system by the difference, and if the output of the renewable energy power supply is less than the building load, the building receives power from the power system by the difference. And a third mode operation step of supplying power to the load.
상기 제2 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS가 충전하는 전력량은, 수학식, (최대부하 또는 중간부하 시간대 필요 부하량)-(경부하 시간대 신재생에너지전원 공급량)+(경부하 시간대 건물 부하량)에 의하여 결정된다.The amount of power charged by the commercial ESS in the second mode operation step is expressed by a formula, (maximum load or medium load time required load amount)-(light load time zone renewable energy power supply) + (light load time zone building load amount). Is determined.
상기 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법은, 운전 중에, 상기 전력계통에 고장이 발생하는 경우, 상기 전력계통과의 비연계상태로 전환하고, 상기 상용 ESS를 대체하여 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)를 이용하여 상기 신재생에너지전원의 출력을 조절하여 일정 범위의 전압과 주파수로 상기 건물부하로 전력을 공급하는 단독 운전이 이루어지는 제4 모드 운전 단계를 더 포함한다.In the operation method of the building microgrid system, when a failure occurs in the power system during operation, the system is switched to a non-connected state with the power system and replaces the commercial ESS to replace an emergency energy storage device (emergency ESS). And a fourth mode operation step of controlling the output of the renewable energy power source to provide power to the building load at a voltage and frequency within a predetermined range.
상기 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법은, 상기 비상용 ESS가 상기 전압과 주파수의 조건을 유지하지 못하는 경우에, 상기 신재생에너지전원의 출력의 이용없이 상기 비상용 ESS만으로 상기 건물부하에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.The operation method of the building microgrid system is to supply power to the building load using only the emergency ESS without using the output of the renewable energy power source when the emergency ESS does not maintain the condition of the voltage and frequency. It further comprises a step.
상기 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법은, 상기 전력계통이 복구된 후 계통 정상의 지속 시간이 기준시간을 초과하면, 상기 비상용 ESS는 상기 전력계통과 접속되는 접속점 전압의 크기, 주파수, 및 위상이 각각 상기 전력계통의 전압의 크기, 주파수, 및 위상과 일치되게 한 후, 상기 전력계통과 연계시키며 상기 비상용 ESS를 대체하여 상기 상용 ESS가 상기 건물부하에 전력을 공급하는 제5 모드 운전 단계를 더 포함한다.In the operation method of the building microgrid system, if the duration of the normal state of the system after the power system is restored exceeds the reference time, the emergency ESS is the magnitude, frequency, and phase of the connection point voltage connected to the power system After matching the voltage, magnitude, and phase of the power system, respectively, the fifth mode operation step of connecting the power system and replacing the emergency ESS, the commercial ESS supplies power to the building load is further performed. Include.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템은, 신재생에너지전원 출력을 최대로 유지하고 전력요금 시간대에 연동하여 경제적으로 운전하며 정전 시에도 건물에 안정적인 전력을 공급하기 위한 건물용 마이크로그리드 시스템으로서, 신재생에너지전원 및 상용 에너지저장장치(상용 ESS)을 이용해 건물부하에 전력 공급의 제어를 담당하는 에너지관리시스템을 포함하고, 상기 에너지관리시스템은, 전력요금이 높은 시간대이고, 상기 건물 부하가 상기 신재생에너지전원의 출력 보다 크며, 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 큰 경우에, 전력계통으로부터 전력을 받지 않고, 상기 상용 ESS를 이용하여 상기 건물 부하에 대한 수급을 맞추기 위하여 신재생에너지전원 출력과 상기 건물 부하의 차이만큼을 충전하고 충전 전력을 상기 건물 부하로 방전하도록 제1 모드 운전을 제어하며, 운전 중, 전력요금이 낮은 시간대(경부하 시간대)이거나 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물 부하보다 크고, 상기 상용 ESS가 완충전이 아닌 경우, 상기 상용 ESS를 이용하여 상기 건물부하에 전력을 공급하고 남는 상기 신재생에너지전원의 출력을 충전하도록 제2 모드 운전을 제어하며, 상기 제1 모드 운전 중에 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 작아지는 경우, 또는 상기 제2 모드 운전 중에 상기 상용 ESS가 완충전되는 경우, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하 보다 크면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로 상기 신재생에너지전원의 출력을 공급하고, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하보다 작으면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로부터 전력을 받아 상기 건물부하로 전력을 공급하도록 제3 모드 운전을 제어한다.In addition, the building microgrid system according to another aspect of the present invention, the building microgrid for maintaining the output of renewable energy power to the maximum, driving economically in conjunction with the electricity tariff time, and supplying stable power to the building even in the event of power failure A grid system, comprising: an energy management system for controlling power supply to a building load using a renewable energy power source and a commercial energy storage device (commercial ESS), wherein the energy management system is a time zone having a high power rate, and When the building load is greater than the output of the renewable energy power source and the capacity of the commercial ESS is greater than the minimum capacity, the new building is supplied with the commercial ESS to meet the supply and demand for the building load without receiving power from the power system. The difference between the renewable energy power output and the building load is charged and the charging power is increased. When the first mode operation is controlled to discharge to the building load, and during operation, when the power bill is low (light load time zone) or the output of the renewable energy power is larger than the building load, and the commercial ESS is not fully charged, The second mode operation is controlled to supply power to the building load by using the commercial ESS and to charge the remaining output of the renewable energy power source, and the capacity of the commercial ESS becomes smaller than the minimum capacity during the first mode operation. In case that the commercial ESS is fully charged during the second mode operation, if the output of the renewable energy power is greater than the building load, the output of the renewable energy power is supplied to the power system by a corresponding difference. When the output of the renewable energy power source is less than the building load, the building receives power from the power system by the corresponding difference. And it controls the third operation mode to supply a power up and down.
상기 에너지관리시스템은, 운전 중에, 상기 전력계통에 고장이 발생하는 경우, 상기 전력계통과의 비연계상태로 전환하고, 상기 상용 ESS를 대체하여 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)를 이용하여 상기 신재생에너지전원의 출력을 조절하여 일정 범위의 전압과 주파수로 상기 건물부하로 전력을 공급하는 단독 운전이 이루어지도록 제4 모드 운전을 제어한다.The energy management system, when a failure occurs in the power system during operation, switch to a non-connected state with the power system, and replace the commercial ESS by using the emergency energy storage device (emergency ESS) by using the new renewable By controlling the output of the energy power source to control the fourth mode operation so that a single operation for supplying power to the building load in a range of voltage and frequency is made.
상기 에너지관리시스템은, 상기 비상용 ESS가 상기 전압과 주파수의 조건을 유지하지 못하는 경우에, 상기 신재생에너지전원의 출력의 이용없이 상기 비상용 ESS만으로 상기 건물부하에 전력을 공급하도록 제어한다.The energy management system controls to supply power to the building load with only the emergency ESS without using the output of the renewable energy power source when the emergency ESS does not maintain the condition of the voltage and frequency.
상기 에너지관리시스템은, 상기 전력계통이 복구된 후 계통 정상의 지속 시간이 기준시간을 초과하면, 상기 비상용 ESS가 상기 전력계통과 접속되는 접속점 전압의 크기, 주파수, 및 위상이 각각 상기 전력계통의 전압의 크기, 주파수, 및 위상과 일치시키도록 제어한 후, 상기 전력계통과 연계시키며 상기 비상용 ESS를 대체하여 상기 상용 ESS가 상기 건물부하에 전력을 공급하도록 제5 모드 운전을 제어한다.The energy management system, if the duration of the normal system exceeds the reference time after the power system is restored, the magnitude, frequency, and phase of the connection point voltage of the emergency ESS is connected to the power system, respectively, After controlling to match the magnitude, frequency, and phase of the voltage, the fifth mode operation is controlled so that the commercial ESS supplies power to the building load in association with the power system and replaces the emergency ESS.
본 발명에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템 및 운전방법에 따르면, 또한, 공공기관, 상업용, 주택용 등의 수용가 건물에 건물용 마이크로그리드시스템으로 구성하여, 신재생에너지전원과 에너지저장장치를 이용하여 탄소배출이 없는 신재생에너지전원을 최대한 활용하여 건물의 전력수급을 맞추고, 필요한 경우 전력요금이 저렴한 시간대에 전력계통으로부터 전력을 사와 저장하고, 전력요금이 비싼 시간대에 활용함으로써, 비용을 최소화하는 방식으로 운전할 수 있고 신재생에너지전원의 사용을 최대화하면서 건물수용가 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있다.According to the building microgrid system and operation method according to the present invention, it is also configured as a building microgrid system in a consumer building, such as public institutions, commercial, residential use, carbon emissions using a renewable energy power source and energy storage device To maximize the supply and demand of buildings by maximizing the use of new renewable energy sources without electricity, and to save electricity from the power system at the time when the electricity bill is low, and to use it at the time when the electricity bill is expensive, to operate in a manner that minimizes the cost. The building can provide stable power to the load while maximizing the use of renewable energy sources.
또한, 전력계통의 고장 시에도 계통으로부터 분리하여 자체적으로 전력을 공급함으로써, 상시운전뿐만 아니라 계통 고장 등의 비상시에도 정전없이 운전하여 전력공급의 신뢰도를 높일 수 있다.In addition, by powering itself apart from the system even in the event of a power system failure, it is possible to increase the reliability of power supply by operating without power failure even in case of emergency such as system failure.
도 1은 일반적인 계절별 및 시간대별 산업용/일반용 전력요금의 차등을 나타낸 표이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2의 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전모드를 구분한 표이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템의 동작 설명을 위한 운전제어 흐름도이다.1 is a table showing the difference between the general seasonal and hourly industrial / general electricity rates.
2 is a block diagram of a building microgrid system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a table illustrating operation modes of the building microgrid system of FIG. 2.
4 is a flowchart illustrating operation of a building microgrid system according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템(100)의 구성도이다. 2 is a block diagram of a
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템(100)은, 신재생에너지전원(110), 상용 에너지저장장치(Energy Storage System)(상용 ESS)(120), 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130), 정지형 절제 스위치(STS: Static Transfer Switch)(140), 스위치(141), 자동부하전환스위치(ALTS: Automatic Load Transfer Switch)(150) 및 에너지관리시스템(160)을 포함한다.2, the
신재생에너지전원(110)은 태양광, 태양열, 조력, 또는 풍력 등 신재생에너지원을 이용한 발전장치 또는 시스템으로서, 건물의 부하, 계통연계 여부, 다른 구성요소의 운전상태에 관계없이 조력, 풍속 또는 일사량 등의 기상조건에 따라 얻을 수 있는 최대출력을 내도록 운전한다.Renewable
상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)는 건물 부하가 전력계통에 연계되어 상시 운전되는 동안 방전을 통해서 건물의 부하에 안정한 전력을 공급하거나 전력요금이 저렴한 시간대에 충전하여 필요한 전력량을 확보하기 위한 충방전 에너지 저장장치로서, 2차전지, 초전도 저장장치, 플라이 휠, 슈퍼커패시터 등의 다양한 형태가 활용될 수 있다. 또한, 이러한 저장장치들을 단일하게 사용하거나 2개 이상의 조합으로 구성할 수도 있다.Commercial energy storage device (commercial ESS) 120 is to supply a stable power to the load of the building through the discharge while the building load is connected to the power system at all times, or to secure the required amount of electricity by charging at a low time period As the charge / discharge energy storage device, various forms such as a secondary battery, a superconducting storage device, a fly wheel, a supercapacitor, and the like may be utilized. In addition, these storage devices may be used singly or in combination of two or more.
비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)는 전력계통의 정전 등의 비상 시에 전력계통에 연계되지 않고 독립 운전할 때, 건물 부하에 안정한 전력을 공급하기 위한 충방전 에너지 에너지 저장장치로서, 2차전지, 초전도 저장장치, 플라이 휠, 슈퍼커패시터 등의 다양한 형태가 활용될 수 있다. 여기서도 이러한 저장장치들을 단일하게 사용하거나 2개 이상의 조합으로 구성할 수도 있다.The emergency energy storage device (emergency ESS) 130 is a charge / discharge energy energy storage device for supplying stable power to a building load when operating independently without being connected to the power system in an emergency such as a power failure of the power system. Various forms of batteries, superconducting storage devices, fly wheels, supercapacitors, etc. may be utilized. Again, these storage devices can be used singly or in combination of two or more.
정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력계통의 고장 여부를 판별하여 건물용 마이크로그리드 시스템(100)을 전력계통으로부터 1사이클(공급 주파수의 1싸이클) 이내에 자동으로 차단하는 역할과 전력계통이 복구된 후 건물용 마이크로그리드 시스템(100)을 전력계통에 물리적으로 재접속시켜주는 역할을 수행하는 지능형 스위치에 해당한다. 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력계통으로부터 차단 후 에너지관리시스템(160)으로 차단 신호를 전송하고 이에 따른 에너지관리시스템(160)의 제어에 따라 스위치(141)가 턴오프되도록 하며, 전력계통의 복구 후 재접속 시 에너지관리시스템(160)의 명령을 받아 스위치(141)를 턴온하여 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 전력계통으로부터의 전원의 재투입을 실행할 수 있다.The stationary ablation switch (STS) 140 determines whether the power system is broken and automatically shuts down the
자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 건물용 마이크로그리드 시스템(100)에서 건물내 계통과 연동하여, 전력계통 또는 신재생에너지전원(110)으로부터의 전원이 상용 에너지저장장치(120) 또는 비상용 에너지저장장치(130)로 전달되어 건물 부하에 공급되도록 물리적 연결을 자동으로 전환한다.The automatic load changeover switch (ALTS) 150 is interlocked with the building system in the
에너지관리시스템(160)은 건물용 마이크로그리드 시스템(100)의 전반적인 운전 상태를 감시하고, 시스템(100)의 각 구성요소에 운전지령을 보내어 시스템(100) 전체의 운전을 관리한다. 에너지관리시스템(160)과 시스템(100)의 각 구성요소는 통신으로 연계되어 있으며, 기본적으로 모드 운전 중 또는 모드 전환 시(도 3 및 도 4 참조)에 일정수준 이상의 전력품질을 유지하도록 각 구성요소의 출력 및 상태를 감시 및 제어하며, 시스템(100)의 최적운전을 위하여 각 구성요소에 출력 및 운전상태를 지령한다.The
도 3은 도 2의 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전모드를 구분한 표이다.FIG. 3 is a table illustrating operation modes of the building microgrid system of FIG. 2.
건물용 마이크로그리드 시스템(100)이 건물의 전기요금을 최소화하고, 전력계통의 정전 시에도 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 하기 위하여, 에너지관리시스템(160)은 계통연계 유무, 부하의 크기, 에너지저장장치들(120,130)의 운전상태에 따라서 시스템(100)의 운전제어모드를 도 3과 같이 5가지로 구분하여 운영한다.In order for the
신재생에너지전원(110)은 경제적 운전을 위하여 운전모드에 관계없이 얻을 수 있는 최대출력을 내도록 운전하며, 각 운전모드의 운전전략과 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120), 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130), 정지형 절제 스위치(STS)(140), 자동부하전환스위치(ALTS)(150)의 운전 및 연결 상태는 다음과 같다.The renewable
먼저, 제1 운전모드는, 전력계통 연계 운전 시 전력요금이 비싼 도 3과 같은 최대부하 또는 중간부하 시간대의 운전전략 모드로서, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)는 건물과 전력계통이 연계되는 접속점(시스템과 전력계통이 접속되는 점)의 전력을 에너지관리시스템(160)이 전송하는 지령값으로 제어한다. 이 경우는 에너지관리시스템(160)으로부터의 지령값을 0으로 두어 전력계통으로부터 전력을 받지 않고, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)에 충전된 전원을 사용하여 건물 부하에 대한 수급을 맞춤으로써 전력사용 요금을 절감할 수 있다. 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다. First, the first operation mode is a driving strategy mode of the maximum load or the medium load time zone as shown in FIG. 3, which is expensive when the power system is linked, and the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 is a building and a power system. The power of the connected connection point (the point where the system and the power system are connected) is controlled by the command value transmitted by the
다음에, 제2 운전모드는, 계통연계 운전 시 전력요금이 싼 도 3과 같은 경부하 시간대의 운전전략 모드이다. 여기서 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)는 최대부하 또는 중간부하 시간대에 제1 운전모드에서 운전하기 위해 필요한 전력량만큼을 전력계통으로부터 충전한다. 이 때 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)가 충전하는 전력량은 [수학식 1]에 의하여 결정된다. 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다. Next, the second driving mode is the driving strategy mode in the light load time zone as shown in FIG. Here, the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 is charged from the power system as much as the amount of power required to operate in the first operation mode during the peak load or the medium load time. At this time, the amount of power charged by the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 is determined by [Equation 1]. The stationary ablation switch (STS) 140 maintains a connection state with the power system, and the automatic load switching switch (ALTS) 150 maintains the mode connected to the commercial energy storage device (commercial ESS) 120.
[수학식 1][Equation 1]
(최대부하 또는 중간부하 시간대 필요 부하량)-(경부하 시간대 신재생에너지전원 공급량)+(경부하 시간대 건물 부하량)(Required load during maximum load or medium load)-(renewable energy supply in light load) + (building load in light load)
또한, 제3 운전모드는, 전력계통과의 연계 운전 시 에너지저장장치들(120, 130)이 동작하지 않으며, 신재생에너지전원(110)만이 출력을 내도록 운전하는 모드로서, 에너지저장장치들(120, 130)이 완충전되어 더 이상 충전할 수 없거나, 완전방전되어 더 이상 방전할 수 없는 경우의 운전전략 모드이다. 이 경우 신재생에너지전원(110)의 출력이 건물의 부하보다 클 경우, 그 차이만큼 전력계통으로 신재생에너지전원(110)의 출력을 공급하고, 신재생에너지전원(110)의 출력이 건물의 부하보다 작을 경우에는 그 차이만큼 전력계통으로부터 전력을 받아 건물의 부하로 공급한다. 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다. In addition, the third operation mode is a mode in which the
또한, 제4 운전모드는, 전력계통에서 고장이 발생하여 물리적으로 전력계통으로부터 전력을 차단하고 독립운전하는 모드이다. 이 경우 신재생에너지전원(110) 출력의 직접적인 제어가 불가하므로, 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)가 부하추종운전을 통하여 신재생에너지전원(110) 출력과 건물 부하의 수급 불균형을 담당하여 독립 운전되는 시스템(100)의 전압과 주파수를 적정한 범위에서 안정적으로 유지한다. 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력계통 정전의 순간에 비연계상태로 전환하고, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)로 연결되는 모드를 유지한다. In addition, the fourth operation mode is a mode in which a failure occurs in the power system and physically cuts power from the power system and operates independently. In this case, since the direct control of the output of the renewable
마지막으로, 제5 운전모드는, 전력계통의 고장 후 그 원인이 제거되어 전력계통이 복구가 되면, 전력계통에 재접속하기 위하여 건물 마이크로그리드시스템(100)의 전압의 크기, 주파수, 위상각을 전력계통의 그것들과 일치시키는 재동기화과정을 수행하고, 일치됐을 때 전력계통과 물리적인 재접속을 수행한다. 제5 운전모드에서는 에너지관리시스템(160)으로부터 재접속 신호가 오면 비상용에너지 저장장치(비상용 ESS)(130)가 이러한 재동기 운전을 수행하게 된다. 이와 같은 재동기가 이루어지는 순간 정지형 절제 스위치(STS)(140)를 통해 전력계통에 연계되고, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)에서 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드로 전환한다.Finally, in the fifth operation mode, if the cause is eliminated after the failure of the power system and the power system is restored, the fifth operation mode uses the magnitude, frequency, and phase angle of the voltage of the
이하, 도 3과 같은 5가지 모드 운영되는 본 발명의 일실시예에 따른 건물용 마이크로그리드 시스템(100)의 동작 설명을 위하여 도 4의 운전제어 흐름도를 참조하여 자세히 설명한다. 건물용 마이크로그리드 시스템(100)은 도 4와 같은 제어 흐름도에 의거하여 각 모드를 결정하며, 기본적으로 신재생에너지전원(110)의 출력을 최대한 유지하고, 전력요금 시간대에 따라 에너지저장장치들(120, 130)이 경제적으로 충방전 하면서, 각 모드의 운전 중이나 모드의 전환 시 전력공급이 건물 부하로 끊김없이 안정적으로 공급되도록 한다. Hereinafter, the operation of the
도 4를 참조하면, 건물용 마이크로그리드 시스템(100)을 위와 같은 여러 가지 운전모드 중 어떤 모드로 운전할 것인가는 도 4에 제시된 흐름도와 같이 결정되는데, 이 방식에 의거하여 에너지관리시스템(160)은 각 구성요소에 필요한 운전지시를 한다. 최초 상태에서 순간 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력계통과의 연계 상태를 유지하고, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결하는 모드를 유지하며, 신재생에너지전원(110)은 최대출력을 발생한다(S410). 먼저, 에너지관리시스템(110)은 전력계통이 고장없이 운전 중인지를 판별하고, 정상인 경우 전력요금이 높은 시간대(최대 부하 또는 중간 부하 시간대) 인지 여부를 판별한다(S411). Referring to FIG. 4, which of the various operation modes is operated in the
이때 전력요금이 높은 시간대(최대부하 또는 중간부하 시간대)인 경우(S412), 에너지관리시스템(110)은 신재생에너지전원(110)의 출력(전력량)과 건물 부하(건물의 부하에서 소모되는 전력량)를 비교한다(S413). 이후 건물부하가 더 크며, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)의 용량이 최소용량(운영에 필요한 기준이 되는 일정 최소 용량)보다 큰 경우(S414), 시스템(100)은 제1 운전모드로 운전하여 에너지관리시스템(160)으로부터의 지령값을 0으로 두어 전력계통으로부터 전력을 받지 않고, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)에 충전된 전원을 사용하여 건물 부하에 대한 수급을 맞춤으로써 전력사용 요금을 절감할 수 있다(S420). 이때, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)는 전력계통의 전력을 사용하지 않고, 신재생에너지전원(110) 출력과 건물 부하의 차이만큼을 충전하고 충전 전력을 부하로 방전할 수 있다. 제1 운전모드에서 에너지관리시스템(110)의 제어에 따라 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다. At this time, when the power bill is high time period (maximum load or medium load time zone) (S412), the
그러나, 제1 운전모드에서 운전 중 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)가 완전 방전되어 잔존용량이 최소용량보다 작아지면, 시스템(100)은 제3 운전모드로 전환하고, 이때 신재생에너지전원(110)만 출력을 발생한다(S430). 제3 운전모드에서 신재생에너지전원(110)의 출력이 건물의 부하보다 클 경우, 그 차이만큼 전력계통으로 신재생에너지전원(110)의 출력을 공급하고, 신재생에너지전원(110)의 출력이 건물의 부하보다 작을 경우에는 그 차이만큼 전력계통으로부터 전력을 받아 건물의 부하로 공급한다. 이때 에너지관리시스템(110)의 제어에 따라 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다.However, if the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 is completely discharged during operation in the first operation mode and the remaining capacity becomes smaller than the minimum capacity, the
S413 단계에서, 신재생에너지전원(110) 출력이 건물부하보다 큰 경우(S413), 에너지관리시스템(110)은 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)의 완충전여부를 판별하여 완충전상태가 아니면 제2 운전모드로 전환하여, 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 건물부하에 전력을 공급하고 남는 신재생에너지전원(110)의 출력을 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)에 충전한다(S440). 이후 완충전되면 제3 운전모드로 전환된다(S430). In step S413, when the output of the renewable
제2 운전모드에서 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)가 충전하는 전력량은 [수학식 1]에 의하여 결정된다. 이때에는 에너지관리시스템(110)의 제어에 따라 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력 계통과의 연계상태를 유지하며, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드를 유지한다. The amount of power charged by the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 in the second operation mode is determined by [Equation 1]. At this time, under the control of the
S412 단계에서, 전력요금이 낮은 시간대(경부하 시간대)의 경우, 바로 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)의 충전상태를 판별하여 완충전이 아니면 제2 운전모드로 전환하고(S440), 완충전이 되면 제3 운전모드로 전환되어 운전된다(S430).In the step S412, in the case of a low power time zone (light load time zone), immediately determine the state of charge of the commercial energy storage device (commercial ESS) 120 to switch to the second operation mode if not fully charged (S440), When the transition to the third operation mode is switched to operate (S430).
이 후, 각 운전 모드에서 운전 중에, S411 단계에서 전력계통에 고장이 발생하는 경우, 에너지관리시스템(110)의 제어에 따라 시스템(100)은 제4 운전모드 전환되고, 정지형 절제 스위치(STS)(140)는 전력계통 정전의 순간에 비연계상태로 개방되도록 전환하고, 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)로 연결되는 모드를 유지한다(S450). 이 경우 신재생에너지전원(110) 출력의 직접적인 제어가 불가하므로, 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)가 부하추종운전을 통하여 신재생에너지전원(110) 출력과 건물 부하의 수급 불균형을 담당하여 독립 운전되는 시스템(100)의 전압과 주파수를 적정한 범위에서 안정적으로 유지한다. 즉, 전력계통으로부터 분리된 건물의 부하와 신재생에너지전원(110) 출력의 불균형을 맞추면서 일정 범위에서 유지되는 전압과 주파수로 전력이 신재생에너지전원(110) 출력이 건물 부하로 공급되도록 조절한다.Thereafter, during operation in each operation mode, when a failure occurs in the power system in step S411, the
만약, 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)가 전압 및 주파수 요건을 만족시키지 못할 경우, 에너지관리시스템(110)은 스위치(141)를 턴오프하여 신재생에너지전원(110)의 출력을 정지시키고, 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)만이 부하로 전력을 공급하여 전압 및 주파수 유지를 원활하게 한다(S452).If the emergency energy storage device (emergency ESS) 130 does not meet the voltage and frequency requirements, the
에너지관리시스템(110)은 전력계통의 상태를 계속 감시하면서, 계통이 복구된 후(S453) 계통 정상의 지속 시간이 기준시간(현재 분산전원의 경우 한국전력공사에서 제시한 기준은 5분)을 초과하게 되기 전까지는 제4 운전모드로 운전을 유지하고, 계통 정상의 지속 시간이 기준시간을 초과하게 되면(S454) 제5 운전모드로 전환하여 재동기 운전을 시도한다(S460). 이 때 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)는 접속점 전압의 크기 및 주파수, 위상이 각각 전력계통 전압의 크기, 주파수, 위상과 일치되게 하고, 일치되면 에너지관리시스템(110)은 정지형 절제 스위치(STS)(140)를 턴온하여 전력계통에 연계되도록 하며 자동부하전환스위치(ALTS)(150)는 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)(130)에서 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)로 연결되는 모드로 전환하여 상용 에너지저장장치(상용 ESS)(120)가 건물 부하에 전력을 공급하도록 한다(S461).The
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
110: 신재생에너지전원
120: 상용 에너지저장장치(Energy Storage System)(상용 ESS)
130: 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)
140: 정지형 절제 스위치(STS: Static Transfer Switch)
141: 스위치
150: 자동부하전환스위치(ALTS: Automatic Load Transfer Switch)
160: 에너지관리시스템110: renewable energy power source
120: Commercial Energy Storage System (Commercial ESS)
130: emergency energy storage device (emergency ESS)
140: static transfer switch (STS)
141: switch
150: Automatic Load Transfer Switch (ALTS)
160: energy management system
Claims (10)
운전 중, 전력요금에 의해 구분된 경부하 시간대이거나, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물 부하보다 크고 상기 상용 ESS가 완충전이 아닌 경우, 상기 건물부하에 전력을 공급하고 남는 상기 신재생에너지전원의 출력을 상기 상용 ESS를 이용하여 충전하는 제2 모드 운전 단계;
운전 중, 상기 제1 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 작아지는 경우, 또는 상기 제2 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS가 완충전되는 경우, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하 보다 크면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로 상기 신재생에너지전원의 출력을 공급하고, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하보다 작으면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로부터 전력을 받아 상기 건물부하로 전력을 공급하는 제3 모드 운전 단계;
운전 중에, 상기 전력계통에 고장이 발생하는 경우, 상기 전력계통과의 비연계상태로 전환하고, 상기 상용 ESS를 대체하여 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)를 이용하여 상기 신재생에너지전원의 출력을 조절하여 일정 범위의 전압과 주파수로 상기 건물부하로 전력을 공급하는 단독 운전이 이루어지는 제4 모드 운전 단계; 및
상기 전력계통이 복구된 후 계통 정상의 지속 시간이 기준시간을 초과하면, 상기 비상용 ESS는 상기 전력계통과 접속되는 접속점 전압의 크기, 주파수, 및 위상이 각각 상기 전력계통의 전압의 크기, 주파수, 및 위상과 일치되게 한 후, 상기 전력계통과 연계시키며 상기 비상용 ESS를 대체하여 상기 상용 ESS가 상기 건물부하에 전력을 공급하는 제5 모드 운전 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법.When the building load is greater than the output of the renewable energy source and the capacity of the commercial energy storage device (commercial ESS) is greater than the minimum capacity at the maximum load or the medium load time period divided by the electric charge, power is not received from the power system. And a first mode driving step of charging the electric power by the difference between the renewable energy power output and the building load using the commercial ESS, and discharging the charging power to the building load in order to meet the supply and demand for the building load.
During operation, when the light load time zone divided by the electricity bill or when the output of the renewable energy power is greater than the building load and the commercial ESS is not fully charged, the renewable energy power supply remaining to supply the power to the building load. A second mode operation step of charging the output of the power using the commercial ESS;
During operation, when the capacity of the commercial ESS becomes smaller than the minimum capacity in the first mode operation step, or when the commercial ESS is fully charged in the second mode operation step, the output of the renewable energy power source is generated in the building. When the load is greater than the load, the output of the renewable energy power is supplied to the power system by the corresponding difference, and when the output of the renewable energy power is smaller than the building load, the power is received from the power system by the difference. A third mode operating step of supplying power to the furnace;
During operation, when a failure occurs in the power system, the power system switches to a non-connected state with the power system, and controls the output of the renewable energy power source by using an emergency energy storage device (emergency ESS) in place of the commercial ESS. A fourth mode operation step of performing a single operation of supplying power to the building load at a voltage and frequency in a predetermined range; And
After the power system is restored, if the duration of the normal state of the system exceeds the reference time, the emergency ESS has the magnitude, frequency, and phase of the connection point voltage connected to the power system, respectively. And a fifth mode operation step in which the commercial ESS supplies electric power to the building load by connecting with the power system and replacing the emergency ESS after matching with the phase.
Driving method of a building microgrid system comprising a.
상기 제2 모드 운전 단계에서 상기 상용 ESS가 충전하는 전력량은
수학식
(최대부하 또는 중간부하 시간대 필요 부하량)-(경부하 시간대 신재생에너지전원 공급량)+(경부하 시간대 건물 부하량)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법.The method of claim 1,
The amount of power charged by the commercial ESS in the second mode operation step is
Equation
(Required load during maximum load or medium load)-(renewable energy supply in light load) + (building load in light load)
A method of operating a microgrid system for buildings, characterized in that determined by.
상기 비상용 ESS가 상기 전압과 주파수의 조건을 유지하지 못하는 경우에, 상기 신재생에너지전원의 출력의 이용없이 상기 비상용 ESS만으로 상기 건물부하에 전력을 공급하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템의 운전 방법.The method of claim 1,
Supplying power to the building load with only the emergency ESS without using the output of the renewable energy power source when the emergency ESS cannot maintain the condition of the voltage and frequency.
Method of driving a microgrid system for buildings, characterized in that it further comprises.
전력요금에 의해 구분된 최대부하 또는 중간부하 시간대에, 상기 건물 부하가 상기 신재생에너지전원의 출력 보다 크며, 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 큰 경우에, 전력계통으로부터 전력을 받지 않고, 상기 건물 부하에 대한 수급을 맞추기 위하여 신재생에너지전원 출력과 상기 건물 부하의 차이만큼을 상기 상용 ESS를 이용하여 충전하고 충전 전력을 상기 건물 부하로 방전하도록 제1 모드 운전을 제어하며,
운전 중, 전력요금에 의해 구분된 경부하 시간대이거나 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물 부하보다 크고, 상기 상용 ESS가 완충전이 아닌 경우, 상기 건물부하에 전력을 공급하고 남는 상기 신재생에너지전원의 출력을 상기 상용 ESS를 이용하여 충전하도록 제2 모드 운전을 제어하며,
상기 제1 모드 운전 중에 상기 상용 ESS의 용량이 최소용량보다 작아지는 경우, 또는 상기 제2 모드 운전 중에 상기 상용 ESS가 완충전되는 경우, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하 보다 크면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로 상기 신재생에너지전원의 출력을 공급하고, 상기 신재생에너지전원의 출력이 상기 건물부하보다 작으면, 해당 차이만큼 상기 전력계통으로부터 전력을 받아 상기 건물부하로 전력을 공급하도록 제3 모드 운전을 제어하고,
운전 중에, 상기 전력계통에 고장이 발생하는 경우, 상기 전력계통과의 비연계상태로 전환하고, 상기 상용 ESS를 대체하여 비상용 에너지저장장치(비상용 ESS)를 이용하여 상기 신재생에너지전원의 출력을 조절하여 일정 범위의 전압과 주파수로 상기 건물부하로 전력을 공급하는 단독 운전이 이루어지도록 제4 모드 운전을 제어하며,
상기 전력계통이 복구된 후 계통 정상의 지속 시간이 기준시간을 초과하면, 상기 비상용 ESS가 상기 전력계통과 접속되는 접속점 전압의 크기, 주파수, 및 위상이 각각 상기 전력계통의 전압의 크기, 주파수, 및 위상과 일치시키도록 제어한 후, 상기 전력계통과 연계시키며 상기 비상용 ESS를 대체하여 상기 상용 ESS가 상기 건물부하에 전력을 공급하도록 제5 모드 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템.A renewable energy source and a commercial energy storage device (commercial ESS) using an energy management system for controlling the power supply to the building load, the energy management system,
When the building load is greater than the output of the renewable energy power source and the capacity of the commercial ESS is greater than the minimum capacity at the maximum load or the medium load time period divided by the electric charge, the electric power is not received from the power system. In order to meet the demand for building load, the first mode operation is controlled to charge the difference between the renewable energy power output and the building load by using the commercial ESS and discharge the charging power to the building load.
During operation, when the light load time zone divided by the electricity charge or the output of the renewable energy power is greater than the building load, and the commercial ESS is not fully charged, the renewable energy power source remaining after supplying power to the building load. To control the second mode of operation to charge the output of the battery using the commercial ESS;
When the capacity of the commercial ESS becomes smaller than the minimum capacity during the first mode operation, or when the commercial ESS is fully charged during the second mode operation, when the output of the renewable energy power source is greater than the building load, Supply the output of the renewable energy power to the power system by a difference, and if the output of the renewable energy power is less than the building load, receive power from the power system by the difference to supply power to the building load. To control the third mode operation,
During operation, when a failure occurs in the power system, the power system switches to a non-connected state with the power system, and controls the output of the renewable energy power source by using an emergency energy storage device (emergency ESS) in place of the commercial ESS. To control the fourth mode of operation so that a single operation of supplying power to the building load is performed at a voltage and frequency within a predetermined range.
After the power system is restored, if the duration of the normal state of the system exceeds the reference time, the magnitude, frequency, and phase of the connection point voltage at which the emergency ESS is connected to the power system are respectively the magnitude, frequency, and phase of the voltage of the power system. And controlling to coincide with the phase, and in connection with the power system, controlling the fifth mode of operation so that the commercial ESS supplies power to the building load by replacing the emergency ESS. .
상기 제2 모드 운전 중에 상기 상용 ESS가 충전하는 전력량은
수학식
(최대부하 또는 중간부하 시간대 필요 부하량)-(경부하 시간대 신재생에너지전원 공급량)+(경부하 시간대 건물 부하량)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템.The method of claim 6,
The amount of power charged by the commercial ESS during the second mode operation is
Equation
(Required load during maximum load or medium load)-(renewable energy supply in light load) + (building load in light load)
Building microgrid system, characterized in that determined by.
상기 에너지관리시스템은,
상기 비상용 ESS가 상기 전압과 주파수의 조건을 유지하지 못하는 경우에, 상기 신재생에너지전원의 출력의 이용없이 상기 비상용 ESS만으로 상기 건물부하에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건물용 마이크로그리드 시스템.The method of claim 6,
The energy management system,
When the emergency ESS does not maintain the conditions of the voltage and frequency, the building microgrid system for controlling to supply power to the building load with only the emergency ESS without using the output of the renewable energy power source. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100012297A KR101097459B1 (en) | 2010-02-10 | 2010-02-10 | Building micro-grid system and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100012297A KR101097459B1 (en) | 2010-02-10 | 2010-02-10 | Building micro-grid system and operation method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110092714A KR20110092714A (en) | 2011-08-18 |
KR101097459B1 true KR101097459B1 (en) | 2011-12-23 |
Family
ID=44929518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100012297A KR101097459B1 (en) | 2010-02-10 | 2010-02-10 | Building micro-grid system and operation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101097459B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101277303B1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-06-20 | 인하대학교 산학협력단 | Microgrid system |
KR101277317B1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-06-24 | 인하대학교 산학협력단 | Microgrid system |
CN105048630A (en) * | 2015-09-24 | 2015-11-11 | 国网天津武清供电有限公司 | Intelligent scheduling control system and method based on data automatic analysis system |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103683511A (en) * | 2013-12-23 | 2014-03-26 | 国家电网公司 | Method and system for processing fault of integrated monitoring platform based on power distribution network |
KR101674433B1 (en) | 2014-12-22 | 2016-11-09 | 주식회사 효성 | System for SOC Management of Energy Storage System and Method Thereof |
KR101677832B1 (en) | 2015-02-11 | 2016-11-18 | 엘에스산전 주식회사 | Control device for eneregy storage system and opreating method thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002101554A (en) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Sharp Corp | Solar energy generation control system, solar energy generation control server used therein, solar energy generation device, solar energy generation control method and machine readable record medium recorded with program to achieve the same method |
JP2006149037A (en) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Seiko Electric Co Ltd | Power storage system |
-
2010
- 2010-02-10 KR KR1020100012297A patent/KR101097459B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002101554A (en) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Sharp Corp | Solar energy generation control system, solar energy generation control server used therein, solar energy generation device, solar energy generation control method and machine readable record medium recorded with program to achieve the same method |
JP2006149037A (en) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Seiko Electric Co Ltd | Power storage system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101277303B1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-06-20 | 인하대학교 산학협력단 | Microgrid system |
KR101277317B1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-06-24 | 인하대학교 산학협력단 | Microgrid system |
CN105048630A (en) * | 2015-09-24 | 2015-11-11 | 国网天津武清供电有限公司 | Intelligent scheduling control system and method based on data automatic analysis system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110092714A (en) | 2011-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102113194B (en) | Storage system that maximizes the utilization of renewable energy | |
CN102355042B (en) | Super-capacitor-based direct current power device of power station and power supply method thereof | |
KR101097459B1 (en) | Building micro-grid system and operation method thereof | |
KR100958610B1 (en) | Uninterrupted power supply connected with alternative energy source | |
US11205902B2 (en) | Energy storage system | |
WO2011152249A1 (en) | Utility interconnection system and distributor | |
EP2566004B1 (en) | Photovoltaic powered system with adaptive power control and method of operating the same | |
CN102324583A (en) | Lithium ion storage battery charging method based on sequential shunt switching regulation (S3R) | |
KR101380530B1 (en) | Grid-connected energy storaging system | |
CN105470997A (en) | Microgrid control system | |
KR102222560B1 (en) | An energy storage system | |
KR20170038640A (en) | Power control system and method for ESS apparatus | |
JP2010178611A (en) | System interconnection type photovoltaic power generating system with self-sustaining function | |
JP2014121151A (en) | Power storage system and power supply system | |
KR20210048942A (en) | Power supply system for island area using auto transfer switch (ats), and method for the same | |
JP2013153572A (en) | Apparatus and method for controlling power supply | |
KR102257906B1 (en) | An energy storage system | |
JP5895231B2 (en) | Control device | |
KR101633754B1 (en) | Energy storage system with ups function | |
KR101982123B1 (en) | System and Method for Complementary Power Control in Bipolar DC distribution system | |
JP6556482B2 (en) | Power storage control system | |
CN110829492B (en) | Combined energy supply method based on grid-connected energy storage and island triple co-generation | |
KR102323937B1 (en) | An energy storage system | |
CN219372085U (en) | Rural household solar power system | |
KR102594004B1 (en) | Microgrid system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141216 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151215 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161215 Year of fee payment: 6 |