KR101885518B1 - 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템은 전력 계통의 배전선로에 연계되는 분산전원으로부터 공급되는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 배전선로에 공급하는 에너지 저장 장치와, 상기 배전선로와 상기 분산전원간 연계점에서 상기 배전선로를 따라서 흐르는 조류 전력을 측정하는 조류 전력 감시 장치와, 상기 조류 전력 감시 장치에서 측정되는 조류 전력을 토대로 상기 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하는 전력 관리 장치를 포함한다.

Description

분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING POWER GRID LINKAGE OF DISTRIBUTED POWER GENERATOR}
본 발명은 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산전원과 배전선로간 연계점에서 배전선로의 실시간 조류 전력 데이터를 기반으로 배전선로 구간별로 배전선로 한계전력을 초과하지 않도록 각 분산전원의 배전선로 연계 용량을 관리함으로써, 배전선로 이용률을 극대화하고, 단일 배전선로에 연계 가능한 분산전원 용량을 확대하여 신재생 자원 개발 활성화에 기여할 수 있도록 한 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
대용량 발전과 송/변전 시스템을 통한 전력공급방식인 집중발전시스템은 규모의 경제측면에서 유리하여 현재까지 일반적인 전력공급 시스템이 되어 왔으나, 기술의 발전으로 인해 고효율의 전력생산 기계설계 및 제조기술이 진보되어 왔고 다양한 요구에 의해 중소 규모의 분산전원 발전 시스템이 경제성을 가지게 되었다. 또한, 화석연료가 고갈되어 감에 따라서 태양광, 풍력, 조력 등 신재생 에너지를 이용한 분산전원에 대한 관심이 점차 고조되고 있다.
분산전원이 배전선로에 연계되면 배전선로에 주입되는 분산전원의 유효전력에 의해 배전선로와 분산전원간 연계점에서 배전선로의 전압이 상승하게 된다.
여기서 연계점의 전압이 상승하는 이유는 유효전력이 연계점에 주입됨으로 인해 배전선로에 연계점으로부터 변전소 방향으로 즉, 일반적인 배전선로에서의 전력의 흐름과 반대인 역방향으로 전력의 흐름이 생기게 되고 이때의 전류와 선로 임피던스의 곱으로 전압이 상승하기 때문이다. 이에, 전력사업자는 배전선로의 전압이 허용범위를 초과하지 않도록 배전선로의 분산전원 연계 누적 용량을 제한하고 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전을 이용하는 전력망 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래에는 배전선로(10)의 분산전원 연계 용량이 분산전원 발전전력 최대치(PV)의 단순 합산 용량에 의해 제한되어, 배전선로(10)에 연계되는 분산전원들의 발전전력 최대치(PV)의 총합이 배전선로 한계용량(예컨대, 10MW)에 도달하게 되면 분산전원의 신규 연계가 불가능하였다.
연계 용량 초과분을 수용하기 위해서는 주변의 다른 배전선로에서 새로운 연계점을 찾거나, 변전소(S/S)로부터 새로운 배전선로를 건설하여야 하지만 이 경우는 비용이 과다하게 소요되어 사업 착수가 불가능하여 신재생 우수자원인 태양광 발전이 사장되는 문제점이 있었다.
또한, 태양광 발전 특성상 발전전력 최대치가 주간 일부 시간에만 배전선로 한계용량에 도달하고 야간에는 배전선로 한계용량에 크게 미치지 못함에도 불구하고, 분산전원 발전전력 최대치(PV)의 단순 합산 용량만을 토대로 분산전원 연계 검토가 이루어짐에 따라 배전선로(10)의 이용률이 낮았다.
게다가, 분산전원(20)에서 생산되는 전력이 인접 부하(30)에서 소비되는 경우에는 배전선로(10)의 일부 구간만 사용되고 나머지 구간은 사용되지 않음에도 불구하고, 분산전원 연계 검토가 배전선로 전구간에 대해서 일괄적으로 이루어짐에 따라 배전선로(10)의 이용률이 낮았다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 분산전원과 배전선로간 연계점에서 배전선로의 실시간 조류 전력 데이터에 기초하여 배전선로 구간별로 배전선로 한계전력을 초과하지 않도록 각 분산전원의 배전선로 연계 용량을 관리함으로써 배전선로 이용률을 극대화하고, 단일 배전선로에 연계 가능한 분산전원 용량을 확대하여 신재생 자원 개발 활성화에 기여할 수 있도록 한 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템은, 전력 계통의 배전선로에 연계되는 분산전원으로부터 공급되는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 배전선로에 공급하는 에너지 저장 장치와, 상기 배전선로와 상기 분산전원간 연계점에서 상기 배전선로를 따라서 흐르는 조류 전력을 측정하는 조류 전력 감시 장치와, 상기 조류 전력 감시 장치에서 측정되는 조류 전력에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하는 전력 관리 장치를 포함할 수 있다.
상기 조류 전력 감시 장치는, 상기 연계점의 일측 및 타측의 상기 배전선로에 각각 구비되어 상기 연계점으로부터 상기 배전선로를 따라서 일측 방향으로 흐르는 업스트림 전력 및 타측 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력을 각각 측정하는 2조의 계측기를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 장치는, 업 스트림 전력 및 다운 스트림 전력을 비교하여 상기 업 스트림 전력 및 상기 다운 스트림 전력 중 최대치에 해당하는 값을 배전선로 조류 전력으로 산정하는 비교부와, 상기 분산전원의 발전 시간에 상기 분산전원 발전 전력과 상기 배전선로 조류 전력을 합산한 값이 배전선로 한계전력을 초과하는 경우에 그 차이에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충전을 제어하는 충전 제어부와, 상기 분산전원의 발전외 시간에 배전선로 한계전력과 상기 배전선로 조류 전력간 차이에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 방전을 제어하는 방전 제어부를 포함할 수 있다.
분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템은, 상기 분산전원과 상기 배전선로 사이를 연결하는 모선 상에 설치되며 상기 에너지 저장 장치 고장시에 상기 제어부에 의해서 오프되는 차단기를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 장치는, 상기 에너지 저장 장치의 고장시에 상기 차단기를 오프시키는 신호를 출력하는 차단기 제어부를 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장 장치는, 충방전이 가능한 배터리와, 상기 배터리부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 배전선로에 전력을 공급하거나 상기 분산전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 배터리로 공급하고 상기 배터리의 잔존량을 모니터링하는 피씨에스(PCS)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 견지에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법은, 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법에 있어서, 분산전원의 발전 전력을 수집하는 단계와, 상기 분산전원과 상기 배전선로간 연계점에서 배전선로 조류 전력을 계측하는 단계와, 상기 분산전원 발전 전력 및 상기 배전선로 조류 전력의 합이 배전선로 한계 전력을 초과하는 경우에 상기 분산전원 발전 전력 및 상기 배전선로 조류 전력의 합과 배전선로 한계 전력 간 차이에 기초하여 상기 분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배전선로 조류 전력을 계측하는 단계는, 상기 연계점으로부터 상기 배전선로를 따라서 일측 방향으로 흐르는 업 스트림 전력 및 타측 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력을 측정하는 단계와, 상기 업 스트립 전력과 상기 다운 스트림 전력 중 최대치에 해당하는 값을 상기 배전선로 조류 전력으로 산정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분산전원 발전 전력과 상기 배전선로 조류 전력의 합이 배전선로 한계 전력을 초과하지 않는 경우에 상기 분산전원 발전 전력을 수집하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 한다.
상기 에너지 저장 장치의 배터리를 충전하는 단계 이후에 상기 분산전원의 발전 시간인지를 확인하여 발전 시간이면 상기 분산전원 발전 전력을 수집하는 단계로 리턴하고, 발전 시간이 아니면 충전 과정을 종료하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 견지에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법은, 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법에 있어서, 분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 배터리 잔존량을 수집하는 단계와, 상기 분산전원과 배전선로간 연계점에서 배전선로 조류 전력을 수집하는 단계와, 상기 배터리 잔존량이 하한 셋팅값 이상이면 배전선로 한계전력과 상기 배전선로 조류 전력간 차이에 기초하여 상기 배터리를 방전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리를 방전시키는 단계 후에, 상기 분산전원의 발전외 시간이면 상기 배터리 잔존량을 수집하는 단계로 리턴하고, 발전외 시간이 아니면 방전 과정을 종료하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 잔존량이 하한 셋팅값 미만이면 방전 과정을 종료하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 분산전원 연계점에서 배전선로의 실시간 조류 전력 데이터에 기초하여 배전선로의 구간별로 배전선로 한계전력을 초과하지 않도록 각 분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 충,방전을 제어하여 분산전원의 배전선로 연계 용량을 분산시킴으로써 배전선로 이용률을 높일 수 있고, 단일 배전선로에 연계 가능한 분산전원의 용량을 늘릴 수 있다.
따라서 새로운 배전선로를 건설할 필요성이 줄게 되므로 신규 배전선로 건설에 따르는 비용을 절감할 수 있고, 신규 배전선로 구성 불가 개소에 위치하는 분산전원의 연계가 가능하게 되므로 신재생 우수 자원 개발 확대에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전을 이용하는 전력망 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템이 적용된 전력망 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템의 충전 과정을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템의 방전 과정을 나타내는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템이 적용된 전력망 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템은, 분산전원(200)에 연계되며, 충,방전이 가능한 배터리(410)를 구비하는 에너지 저장 장치(400), 배전선로(100)와 분산전원(200)간 연계점(A1)에서 배전선로(100)를 따라서 흐르는 조류 전력을 측정하는 전력 조류 감시 장치(500), 및 조류 전력 감시 장치(500)에서 측정되는 조류 전력에 기초하여 에너지 저장 장치(400)의 충,방전 동작을 제어하는 전력 관리 장치(600)를 포함한다.
배전선로(100)는 발전소(미도시), 변전소(S/S) 등에 연계되어 전력 계통을 구성한다. 배전선로(100)에는 복수의 분산전원(200) 및 복수의 부하(300)가 연계될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 장치(400) 및 전력 조류 감시 장치(500)는 배전선로(100)에 연계되어 있는 모든 분산전원(200)마다 각각 제공될 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만 에너지 저장 장치(400) 및 전력 조류 감시 장치(500)는 배전선로(100)에 연계되어 있는 복수의 분산전원(200) 중 일부 분산전원(200)에만 제공될 수도 있다.
전력 관리 장치(600)는 복수의 분산전원(200)에 공통으로 제공될 수 있다. 전력 관리 장치(600)는 변전소(S/S)의 전력 관리 시스템에 통합되어 구성될 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만 전력 관리 장치(600)는 각 분산 전원(200)에 개별적으로 설치될 수도 있다.
분산전원(200)은 태양광 발전 시스템일 수 있다. 분산전원(200)이 태양광 발전 시스템인 경우, 분산전원(200)은 태양 전지판 및 태양 전지판을 포함한 태양광 발전 모듈에서 생성되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 포함할 수 있다. 비록, 도면을 참조로 하여 설명되는 실시예에서는 분산전원(200)이 태양광 발전 시스템인 경우를 나타낼 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 풍력 발전 시스템, 지열 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등 신재생 에너지를 이용한 분산전원 중 어느 하나일 수도 있다. 분산전원(200)은 모선(BUS)을 통해서 배전선로(100)에 연계될 수 있다.
부하(300)는 배전선로(100)로부터 공급되는 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다.
에너지 저장 장치(400)는 충,방전이 가능한 배터리(410) 및 피씨에스(PCS,Power Conditioning System)(420)를 포함한다. 배터리(410)는 분산전원(200)으로부터 공급되는 전력을 충전하여 저장하는 저장소의 기능과, 저장된 전력을 방전을 통해 부하나 전력망에 공급하는 에너지원으로 기능한다.
PCS(420)는 전력 변환 장치로서, 교류와 직류간의 변환 및 전압, 전류, 주파수를 변환시키는 역할을 한다. PCS(420)는 분산전원(200)과 배전선로(100) 사이를 잇는 모선(BUS)에 연결되며 모선(BUS)을 통해서 배전선로(100) 및 분산전원(200)에 연계된다. PCS(420)는 배터리(410)부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 배전선로(100)에 전력을 공급하거나, 분산전원(200)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(410)에 전력을 공급한다. 또한, PCS(420)는 배터리 잔존량(SOC)을 실시간으로 모니터링한다.
전력 조류 감시 장치(500)는 연계점(A1) 양측의 배전선로(200)에 구비되는 2조의 계량기(S1,S2)로 구성될 수 있다. 연계점(A1) 일측(도면 상에서 좌측)의 배전선로(200)에 구비되는 계량기(S1)는 변전소(S/S) 방향으로 즉, 일반적인 배전선로에서의 전력의 흐름과 역방향으로 흐르는 업 스트림 전력(Pup)을 측정한다. 연계점(A1) 타측(도면 상에서 우측)의 배전선로(200)에 구비되는 계량기(S2)는 변전소(S/S) 반대 방향으로 즉, 일반적인 배전선로에서의 전력 흐름 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력(Pdown)을 측정한다.
전력 관리 장치(600)는 비교부(610), 충전 제어부(620), 방전 제어부(630) 및 고장 경고부(640)를 포함한다.
비교부(610)는 전력 조류 감시 장치(500)에서 제공되는 업 스트림 전력(Pup)과 다운 스트림 전력(Pdown)을 비교하여, 이 중 최대치에 해당하는 값을 배전선로 조류 전력(Pdl)으로 산정한다.
충전 제어부(620)는 분산전원 발전 시간(태양광 발전의 경우 주간 시간)에 분산전원(200)으로부터 제공되는 인버터 출력값인 분산전원 발전 전력(Ppv)및 배전선로 조류 전력(Pdl)의 합이 배전선로 한계전력(Pmax)을 초과하는 경우, 이들 차이에 기초하여 에너지 저장 장치(400)의 배터리(410)의 충전을 제어한다.
일 실시예에서, 충전 제어부(620)는 분산전원 발전 전력(Ppv)및 배전선로 조류 전력(Pdl)의 합이 배전선로 한계전력(Pmax)을 초과하는 경우, 이들 차이에 대응하는 충전 설정량만큼 에너지 저장 장치(400)에 충전을 지시한다. 상기 충전 설정량은 Ppv+Pdl와 Pmax간 차이에 해당하는 값 또는 이 보다 작은 값일 수 있다.
방전 제어부(620)는 분산전원 발전외 시간(태양광 발전의 경우 야간 시간)에 배전선로 한계전력(Pmax)과 배전선로 조류 전력(Pdl)간 차이에 기초하여 에너지 저장 장치(400)의 배터리(410)의 방전을 제어한다. 일 실시예에서, 방전 제어부(620)는 배전선로 한계전력(Pmax)과 배전선로 조류 전력(Pdl)간 차이에 대응하는 방전 설정량만큼 에너지 저장 장치(400)에 방전을 지시한다. 상기 방전 설정량은 Pmax와 Pdl간 차이에 해당하는 값 또는 이 보다 작은 값일 수 있다. 상기 방전 설정량은 고정 불변의 값을 갖는 것은 아니며, 시간대별 전력 가격 등을 고려하여 조정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 에너지 저장 장치(400)의 충,방전 제어를 통해서 분산전원(200)의 연계 관리가 이루어지므로, 에너지 저장 장치(400)의 고장시에 분산전원 연계 관리가 불가능하게 된다. 이러한 경우, 분산전원(200)에서 발전된 전력이 그대로 배전선로(100)에 공급되어 배전선로 한계 용량이 초과될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 연계점(A1)과 분산전원(200) 사이의 모선(BUS) 상에 차단기(700)가 설치된다. 전력 관리 장치(600)의 고장 경고부(640)는 에너지 저장 장치(400) 고장시에 비상 신호(Emergency)를 출력할 수 있다. 차단기(700)는 전력 관리장치(600)의 고장 경고부(640)로부터 제공되는 비상 신호(Emergency)에 의해 오프되어 분산전원(200)을 배전선로(100)와 분리시킬 수 있다. 따라서, 분산전원(200)에서 발전된 전력이 배전선로(100)에 전달되지 않게 되어 에너지 저장 장치(400) 고장으로 인해 배전선로(100)의 한계 용량이 초과되는 문제를 방지할 수 있는 것이다.
이하에서는 도 4 내지 도 5를 더 참조하여 본 발명에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법에 대하여 설명할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 전력 계통 연계 관리는, 분산전원 발전 시간 및 분산전원 발전외 시간에서 서로 상이한 방법으로 이루어진다. 구체적으로, 분산전원 발전 시간(태양광 발전의 경우 주간 시간)에는 도 4에 도시된 충전 과정(또는 충전 알고리즘)에 따라서 분산전원 전력 계통 연계 관리를 수행하고, 분산전원 발전외 시간(태양광 발전의 경우 야간 시간)에는 도 5에 도시된 방전 과정(또는 방전 알고리즘)에 따라서 분산전원 전력 계통 연계 관리를 수행한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 충전 과정 수행시에는 우선, 분산전원(200)의 인버터 출력값, 즉 분산전원 발전 전력(Ppv)을 실시간으로 수집하고(S401), 전력 조류 감시 장치(500)의 계량기(S1,S2)에서 측정되는 배전선로(100)의 업 스트림 전력(Pup)및 다운 스트림 전력(Pdown)을 실시간으로 수집한다(S402).
이어, 수집된 업 스트림 전력(Pup)및 다운 스트림 전력(Pdown)을 비교하여 이 중 최대치에 해당하는 값을 배전선로 조류 전력(Pdl)으로 산정한다(S403).
그 다음, 배전선로 조류 전력(Pdl)및 분산전원 발전 전력(Ppv)의 합을 배전선로 한계전력(Pmax)과 비교하여(S404), 배전선로 조류 전력 및 분산전원 발전 전력의 합(Pdl+Ppv)이 배전선로 한계전력(Pmax)를 초과하는 경우, Pdl+Ppv와 Pmax간 차이 대응하는 충전 설정량만큼 에너지 저장 장치(400)의 배터리(410)에 전력을 충전한다(S405). 상기 충전 설정량은 Ppv+Pdl와 Pmax간 차이에 해당하는 값 또는 이 보다 작은 값으로 설정되는 값일 수 있다. 이후, 충전이 완료되면 기설정 시간, 예컨대 0.1~1초간 슬립(sleep) 모드를 실행한다(S406).
한편, 상기 S404 단계의 비교 결과, 배전선로 조류 전력과 분산전원 발전 전력의 합(Pdl+Ppv)이 배전선로 한계전력(Pmax)과 동일하거나 배전선로 한계전력(Pmax)보다 작은 경우에는 상기 S405 단계를 스킵(skip)하고 S406 단계로 진행하여 슬립 모드를 실행한다.
이후, 슬립 모드가 종료되면 분산전원 발전 시간인지 확인하여(S407), 분산전원 발전 시간이면 S401 단계로 리턴하고, 분산전원 발전 시간이 아니면 충전 과정을 종료한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 방전 과정 수행시에는 우선, PCS(420)에서 측정되는 배터리 잔존량(SOC)을 수집하고(S501), 전력 조류 감시 장치(500)의 계량기(S1,S2)에서 측정되는 배전선로(100)의 업 스트림 전력(Pup)및 다운 스트림 전력(Pdown)을 수집한다(S502).
이어, 수집된 업 스트림 전력(Pup)및 다운 스트림 전력(Pdown)을 비교하여 이 중 최대치에 해당하는 값을 배전선로 조류 전력(Pdl)으로 산정한다(S503).
그 다음, 배터리 잔존량(SOC)을 하한 셋팅값과 비교하여(S504), 배터리 잔존량(SOC)이 하한 셋팅값보다 크거나 동일하면 배전선로 조류 전력(Pdl)과 배전선로 한계전력(Pmax)간 크기를 비교한다(S505). 한편, 상기 S504 단계의 확인 결과 배터리 잔존량(SOC)이 하한 셋팅값 미만이면 방전 과정을 종료한다.
상기 S505 단계의 비교 결과, 배전선로 조류 전력(Pdl)이 배전선로 한계전력(Pmax)보다 작은 경우에는 배전선로 한계전력(Pmax)과 배전선로 조류 전력(Pdl)간 차이에 대응하는 방전 설정량만큼 에너지 저장 장치(400)의 배터리(410)를 방전시키어 배전선로(100)에 전력을 공급한다(S506). 상기 방전 설정량은 Pmax와 Pdl간 차이에 해당하는 값 또는 이 보다 작은 값으로 설정될 수 있다. 상기 방전 설정량은 고정 불변의 값을 갖는 것은 아니며 시간대별 전력 가격 등을 고려하여 조정될 수 있다.
이후, 방전이 완료되면 기설정된 시간, 예컨대 0.1~1초간 슬립 모드를 실행한다(S507).
한편, 상기 S505 단계의 비교 결과 배전선로 조류 전력(Pdl)이 배전선로 한계전력(Pmax)과 동일하거나 큰 경우에는 S506 단계를 스킵(skip)하고, S507 단계로 진행하여 슬립 모드를 실행한다.
이후, 슬립 모드가 종료되면 분산전원 발전 외시간(태양광 발전의 경우 야간)인지 여부를 확인하여(S508), 분산전원 발전외 시간이면 상기 S501 단계로 리턴하고, 분산전원 발전외 시간이 아니면 방전 과정을 종료한다.
전술한 본 실시예에 따르면, 분산전원 연계점에서 배전선로의 실시간 조류 전력 데이터에 기초하여 배전선로의 구간별로 배전선로 한계전력을 초과하지 않도록 각 분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 충,방전을 제어하여 분산전원의 배전선로 연계 용량을 분산시킴으로써 배전선로 이용률을 높일 수 있고, 단일 배전선로에 연계 가능한 분산전원의 용량을 늘릴 수 있다.
따라서, 새로운 배전선로를 건설할 필요성이 줄게 되므로 신규 배전선로 건설에 따르는 비용을 절감할 수 있고, 신규 배전선로 구성 불가 개소에 위치하는 분산전원의 연계가 가능하게 되므로 신재생 우수 자원 개발 확대에 기여할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 배전선로
200: 분산전원
300: 부하
400: 에너지 저장 장치
410: 배터리
420: PCS
500: 전력 조류 감시 장치
600: 전력 관리 장치
610: 비교부
620: 충전 제어부
630: 방전 제어부
640: 고장 경고부
700: 차단기

Claims (13)

  1. 전력 계통의 배전선로에 연계되는 분산전원으로부터 공급되는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 배전선로에 공급하는 에너지 저장 장치;
    상기 배전선로와 상기 분산전원간 연계점에서 상기 배전선로를 따라서 흐르는 조류 전력을 측정하는 조류 전력 감시 장치; 및
    상기 조류 전력 감시 장치에서 측정되는 조류 전력에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하는 전력 관리 장치;를 포함하며,
    상기 전력 관리 장치는,
    업 스트림 전력 및 다운 스트림 전력을 비교하여 상기 업 스트림 전력 및 상기 다운 스트림 전력 중 최대치에 해당하는 값을 배전선로 조류 전력으로 산정하는 비교부;
    상기 분산전원의 발전 시간에 상기 분산전원 발전 전력과 상기 배전선로 조류 전력을 합산한 값이 배전선로 한계전력을 초과하는 경우에 그 차이에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 충전을 제어하는 충전 제어부; 및
    상기 분산전원의 발전외 시간에 배전선로 한계전력과 상기 배전선로 조류 전력간 차이에 기초하여 상기 에너지 저장 장치의 방전을 제어하는 방전 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 조류 전력 감시 장치는,
    상기 연계점의 일측 및 타측의 상기 배전선로에 각각 구비되어, 상기 연계점으로부터 상기 배전선로를 따라서 일측 방향으로 흐르는 업스트림 전력 및 타측 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력을 각각 측정하는 2조의 계측기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 분산전원과 상기 배전선로 사이를 연결하는 모선 상에 설치되며 상기 에너지 저장 장치 고장시에 차단기 제어부에 의해서 오프되는 차단기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 차단기 제어부는,
    상기 에너지 저장 장치의 고장시에 상기 차단기를 오프시키는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 충방전이 가능한 배터리; 및
    상기 배터리부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 배전선로에 전력을 공급하거나 상기 분산전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 배터리로 공급하고 상기 배터리의 잔존량을 모니터링하는 피씨에스(PCS);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템.
  7. 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법에 있어서,
    분산전원의 발전 전력을 수집하는 단계;
    상기 분산전원과 배전선로간 연계점에서 배전선로 조류 전력을 계측하는 단계; 및
    상기 분산전원 발전 전력 및 상기 배전선로 조류 전력의 합이 배전선로 한계 전력을 초과하는 경우에 상기 분산전원 발전 전력 및 상기 배전선로 조류 전력의 합과 배전선로 한계 전력 간 차이에 기초하여 상기 분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 배터리를 충전하는 단계;를 포함하며,
    상기 배전선로 조류 전력을 계측하는 단계는,
    상기 연계점으로부터 상기 배전선로를 따라서 일측 방향으로 흐르는 업 스트림 전력 및 타측 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력을 측정하는 단계; 및
    상기 업 스트림 전력과 상기 다운 스트림 전력 중 최대치에 해당하는 값을 상기 배전선로 조류 전력으로 산정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서, 상기 분산전원 발전 전력과 상기 배전선로 조류 전력의 합이 배전선로 한계 전력을 초과하지 않는 경우에 상기 분산전원 발전 전력을 수집하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치의 배터리를 충전하는 단계 이후에 상기 분산전원의 발전 시간인지를 확인하여 발전 시간이면 상기 분산전원 발전 전력을 수집하는 단계로 리턴하고, 발전 시간이 아니면 충전 과정을 종료하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
  11. 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법에 있어서,
    분산전원에 연계되어 있는 에너지 저장 장치의 배터리 잔존량을 수집하는 단계;
    상기 분산전원과 배전선로간 연계점에서 배전선로 조류 전력을 산정하는 단계; 및
    상기 배터리 잔존량이 하한 셋팅값 이상이면 배전선로 한계전력과 상기 배전선로 조류 전력간 차이에 기초하여 상기 배터리를 방전시키는 단계;를 포함하며,
    상기 배전선로 조류 전력을 산정하는 단계는,
    상기 연계점으로부터 상기 배전선로를 따라서 일측 방향으로 흐르는 업 스트림 전력 및 타측 방향으로 흐르는 다운 스트림 전력을 수집하고,
    상기 업 스트림 전력과 상기 다운 스트림 전력 중 최대치에 해당하는 값을 상기 배전선로 조류 전력으로 산정하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 배터리를 방전시키는 단계 후에, 상기 분산전원의 발전외 시간이면 상기 배터리 잔존량을 수집하는 단계로 리턴하고, 발전외 시간이 아니면 방전 과정을 종료하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 배터리 잔존량이 하한 셋팅값 미만이면 방전 과정을 종료하는 것을 특징으로 하는 분산전원 전력 계통 연계 관리 방법.
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