WO2023058908A1 - 태양광 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법 - Google Patents

태양광 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법 Download PDF

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WO2023058908A1
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battery
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김종철
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to an energy storage system and a control method of the energy storage system, and more particularly, to an energy storage system linked to a photovoltaic system, a power management control device, and a control method of the energy storage system.
  • An energy storage system is a system that links renewable energy, a battery storing power, and existing grid power. Recently, as the spread of smart grid and renewable energy has been expanded and the efficiency and stability of power systems have been emphasized, the demand for energy storage systems is increasing for power supply and demand control and power quality improvement. . Depending on the purpose of use, the energy storage system can vary in output and capacity. A plurality of battery systems may be connected to each other to form a large-capacity energy storage system.
  • the ESS system linked to PV (Photovoltaic) system is changing from AC-Coupled to DC-coupled system.
  • the PV system and battery system are DC voltage
  • the grid (system) is composed of AC voltage, so a power conversion device is required.
  • a large-capacity central power converter DC/DC converter
  • a power management system (PMS)/energy management system (EMS) monitors the state of each component and determines the output of a DC/AC converter (PCS), a DC/DC converter, and a battery.
  • PMS power management system
  • EMS energy management system
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide an energy storage system linked with a photovoltaic system.
  • Another object of the present invention to solve the above problems is to provide a control method for such an energy storage system.
  • Another object of the present invention to solve the above problems is to provide a power management control device for controlling the operation of an energy storage system.
  • a plurality of DC-DC converters for controlling a plurality of battery racks; a power control device (PCS) for adjusting power in conjunction with the plurality of DC-DC converters and the PV system; and a power management controller (PMS) that determines an operation mode and an output reference of the PCS and the DC-DC converter according to the state of the PV system.
  • PCS power control device
  • PMS power management controller
  • the power management controller may determine an operating mode of the PCS and an operating mode of the DC-DC converter according to whether the PV system is generating power.
  • the power management controller may set the PCS to a maximum power point tracking (MPPT) mode and the DC/DC converter to a fixed power (CP) mode when the PV system is generating power.
  • MPPT maximum power point tracking
  • CP fixed power
  • the value of the output reference of the PCS may be determined by MPPT control.
  • the output reference of the DC/DC converter may be calculated based on the difference between the amount of power required by the grid and the amount of power generation.
  • the power management controller may set the PCS to a fixed power mode and set the DC/DC converter to a droop mode when the PV system is not generating power.
  • the output reference of the PCS is set equal to the output reference of the grid, and the output reference of the DC/DC converter may be set by a droop curve determined by the battery region controller.
  • the energy storage system receives the mode information of the DC/DC converter and the output reference value of the battery in the fixed power mode from the power management controller, and the DC/DC converter according to the operation mode determined according to the state of the PV. Controlling the output of, may further include a battery area controller.
  • the battery area controller may determine in real time the output of the individual DC / DC converter determined based on the state of the battery rack in the fixed power mode and provide it to the corresponding DC / DC converter.
  • a control method of an energy storage system for achieving the other object includes a plurality of batteries, a plurality of DC-DC converters, a power control device (PCS) and a power management controller (PMS), ,
  • a control method of a photovoltaic (PV) system and an energy storage system interworking with a grid comprising: determining, by the power management controller, a state of the PV system according to whether the PV system is generating power; determining, by the power management controller, operation modes of the power control device and the DC-DC converter according to the state of the PV system; and determining, by the power management controller, an output reference of the power control device and an output reference of the DC-DC converter according to the determined operation modes of the power control device and the DC-DC converter.
  • the step of determining the operation mode of the power control device and the DC-DC converter may include setting the PCS to a Maximum Power Point Tracking (MPPT) mode when the PV system is generating power; and setting the DC/DC converter to a fixed power mode.
  • the DC/DC converter may be set to a fixed power (CP) mode.
  • the value of the output reference of the PCS may be determined by MPPT control.
  • An output reference of the DC/DC converter may be calculated based on a difference between the amount of power required by the grid and the amount of power generation.
  • the step of determining the operation mode of the power control device and the DC-DC converter may include setting the PCS to a fixed power mode when the PV system is not generating power; and setting the DC/DC converter to a droop mode.
  • the output reference of the PCS is set equal to the output reference of the grid, and the output reference of the DC/DC converter may be set by a droop curve determined by the battery region controller.
  • the control method of the energy storage system may include receiving, by a battery region controller, mode information of the DC/DC converter and an output reference value of a battery in a fixed power mode from the power management controller; and controlling, by the battery region controller, an output of the DC/DC converter according to an operation mode determined according to a state of the PV.
  • the output reference of the individual DC/DC converter determined based on the state of the battery rack in the fixed power mode is determined in real time, and the output reference of the individual DC/DC converter is determined in real time. It may include providing an output reference to the corresponding DC/DC converter.
  • It may include setting a droop curve of an individual DC / DC converter based on the state of each battery rack in droop mode and providing the set droop curve to the DC / DC converter before starting the operation of the DC / DC converter.
  • a power management control device for achieving the above another object includes a plurality of batteries, a plurality of DC-DC converters, a power control device (PCS), a PV (photovoltaic) system, and A power management control device located in an energy storage system interworking with a grid, comprising: at least one processor; A memory for storing at least one command executed by the at least one processor may be included.
  • the at least one command may include a command for determining a state of the PV system according to whether or not the PV system is generating power; a command to determine an operation mode of the power control device and the DC-DC converter according to the state of the PV system; and an instruction for determining an output reference of the power control device and an output reference of the DC-DC converter according to the determined operation mode of the power control device and the operation mode of the DC-DC converter.
  • the at least one command may further include a command to provide mode information of the DC/DC converter and an output reference value of a battery in a fixed power mode to a battery region controller.
  • the command to determine the operation mode of the power control device and the DC-DC converter may include a command to set the PCS to a maximum power point tracking (MPPT) mode when the PV system is generating power; and a command for setting the DC/DC converter to a fixed power mode.
  • MPPT maximum power point tracking
  • the command to determine the operation mode of the power control device and the DC-DC converter may include a command to set the PCS to a fixed power mode when the PV system is not generating power; and a command for setting the DC/DC converter to a droop mode.
  • the individual battery racks in the energy storage system are efficiently moved according to the state of the photovoltaic system. can be controlled and operated.
  • FIG. 1 is a block diagram of a DC-Coupled energy storage system linked to a PV system to which the present invention can be applied.
  • Figure 2 illustrates the concept of determining the operating mode and power reference of the system according to the PV state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed conceptual diagram of control in a battery area of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a droop curve used for output control of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a process of calculating output references of a plurality of DC-DC converters in a charging process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 illustrates a process of calculating output references of a plurality of DC-DC converters in a discharging process. It is a graph for
  • FIG. 7 is a graph for explaining a process of calculating droop curve slopes of a plurality of DC-DC converters in a charge/discharge process according to the present invention.
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a control method of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a power management control device according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • Nominal Capacity means the set capacity [Ah] of the battery set by the battery manufacturer during development.
  • SOC State of Charge
  • SOH State of Health
  • a battery rack refers to a system with a minimum single structure that can be monitored and controlled through a BMS by connecting pack units set by the battery manufacturer in series/parallel. can be configured.
  • a battery bank may refer to a group of large-scale battery rack systems configured by connecting several racks in parallel. Monitoring and control of the rack BMS (RBMS) of the battery rack unit can be performed through the BMS of the battery bank unit.
  • RBMS rack BMS
  • BSC Battery System Controller
  • the power limit indicates the power limit set in advance by the battery manufacturer according to the battery condition.
  • Rack Power limit means the power limit (unit of [kW]) set in the Rack unit (Rack Level), and can be set based on the SOC and temperature of the battery.
  • the output limit can be divided into a charge output limit and a discharge output limit according to whether it is charging or discharging.
  • a Rack Power limit in Rack units
  • a Bank Power limit in Bank units.
  • FIG. 1 is a block diagram of a DC-Coupled energy storage system linked to a PV system to which the present invention can be applied.
  • a DC/DC converter 500 capable of individually controlling DC voltage/current is required for each battery system. Since the DC/DC converter is placed in the battery system, the DC/AC converter used in conjunction with the photovoltaic system is no longer needed, increasing efficiency. In addition, a DC/DC converter is applied to each battery system to perform protection control of the existing battery system, and even if there is a difference in SOC, SOH, and capacity between each battery rack, the battery wattage considering the characteristics of the individual battery system control becomes possible.
  • FIG. 1 shows an example of a DC coupled system in which an output terminal of a photovoltaic (PV) 700 is connected to an output terminal of a DC/DC converter 500 and an input terminal of a PCS 400 .
  • PV photovoltaic
  • a battery that serves to store power in an energy storage system is generally a form in which a plurality of battery modules constitute a battery rack and a plurality of battery racks constitute a battery bank.
  • the battery rack may be referred to as a battery pack according to a device or system in which batteries are used.
  • Battery #1, battery #2, battery #N shown in FIG. 1 may be in the form of a battery pack or a battery rack.
  • a battery management system (BMS) 100 may be installed in each battery.
  • the BMS (100) monitors the current, voltage, and temperature of each battery rack (or pack) under its control, calculates SOC (Status Of Charge) based on the monitoring result, and controls charging and discharging. there is.
  • the BMS 100 may be a rack BMS (RBMS).
  • a battery section controller (BSC) 200 is installed in each battery section composed of a plurality of batteries and peripheral circuits, devices, etc. to monitor and control control objects such as voltage, current, temperature, circuit breaker, etc. there is.
  • a power conditioning system (PCS) 400 installed in each battery section controls power supplied from the outside and power supplied from the battery section to the outside, and may include a DC/AC inverter. Also, the output of the DC-DC converter 500 may be connected to the PCS 400, and the PCS 400 may be connected to the grid 600. The PCS 400 normally operates in a constant power mode.
  • a power management system (PMS)/energy management system (EMS) 300 connected to the PCS may control the output of the PCS based on the monitoring and control results of the BMS or BSC.
  • PMS power management system
  • EMS energy management system
  • battery #1 is connected to DC-DC converter #1
  • battery #2 is connected to DC-DC converter #2
  • battery #N is connected to DC-DC #N.
  • the output of the DC-DC converter corresponding to each battery is connected to the PCS 400 through a DC link.
  • the DC-DC converter may be a bi-directional converter, and when the conversion from the battery to the load direction is performed, the input of the DC-DC converter is connected to the battery (battery unit, battery rack or battery pack) and the output of the DC-DC converter is the load can be connected with
  • the DC-DC converter various types of converters such as a full-bridge converter, a half-bridge converter, and a flyback converter may be used.
  • communication using CAN (Controller Area Network) or Ethernet may be performed between the BMS 100, the BSC 200, the PMS 300, and the PCS 400.
  • the BSC 200 that manages overall control of the battery area may report the state of each battery to the PMS 300.
  • the state of each battery may include information such as status of charge (SOC), status of health (SOH), voltage, and temperature of each battery.
  • the BSC 200 may provide information such as limit power (P_battery_limit) and actual power (P_battery_real) of each battery to the PMS 300 .
  • the PMS (300) in charge of controlling the entire ESS system issues a charging or discharging command (via P_pcs_reference) to the PCS (400) during actual system operation.
  • the BSC 200 determines the output reference for each DC/DC converter considering the state of each battery.
  • an output reference of an individual DC/DC converter may be set in different ways according to a droop mode or a constant power (CP) mode.
  • the BSC may set a droop curve for each DC/DC converter in consideration of the state of each battery before system operation and provide the droop curve to the corresponding converter. Meanwhile, when the DC/DC converter operates in CP mode, a power reference of each DC/DC converter may be determined during system operation and provided to the corresponding converter.
  • the PMS delivers charge/discharge commands to the PCS and BSC.
  • the PMS monitors the status of the photovoltaic system (PV), grid, and battery in real time, and operates the components in the system based on the operation command (Pgrid * ) received from the upper system, EMS (Energy Management System). Mode and output reference can be determined.
  • PV photovoltaic system
  • EMS Electronicgy Management System
  • Figure 2 illustrates the concept of determining the operating mode and power reference of the system according to the PV state according to an embodiment of the present invention.
  • the PMS may determine the state of the system after monitoring the state of each component, that is, the PV, battery, and grid. That is, the state of the system can be defined according to whether the PV is generating power, whether the DC/DC converter is being charged and discharged, and whether the PCS is operating. At this time, the state of the system may include a stop state and a stand-by state.
  • the PCS starts operating and the output above the reference point occurs in the PV, the state in which solar power generation and battery discharge occur at the same time, the state in which the battery is charged from the grid, and the amount of solar power generation
  • This may include a state in which power is supplied to the grid and charged by the battery, a state in which all of the solar power generation is charged in the battery, and a state in which all of the power of the battery is discharged to the grid.
  • the operation mode (Mode Info) of the PCS and the DC / DC converter is defined in two cases: when the PV is generated and when it is off, and in each case, the power reference (P pcs * , P bat * ) is defined.
  • the PCS when PV is generating, the PCS operates in MPPT mode and the DC/DC converter operates in CP mode.
  • the output reference P pcs * of the PCS can be determined by MPPT control by the PCS.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • MPPT control is a form of control that allows maximum power to be obtained by appropriately adjusting a load according to external circumstances.
  • the point at which maximum power is delivered is referred to as a maximum power operating point, and the maximum power operating point may be changed according to external conditions such as solar radiation and temperature.
  • the output reference of the battery, P bat * can be calculated and determined by the PMS, and can be calculated as the difference between the amount of electricity required by the grid and the amount of power generated. If the value of P bat * is a negative value (-), the battery area may perform charging for that amount, and if the value is a positive value (+), the battery area may perform discharging.
  • the PCS may operate in the CP mode and the DC/DC converter may operate in the droop mode.
  • the output reference P pcs * of the PCS becomes the output reference P grid * of the grid.
  • the output of the DC/DC converter in the battery area (the sum of the outputs of multiple DC/DC converters) is equal to P pcs * , but the output of the individual DC/DC converters can be determined by the droop curve set value and individual control. .
  • FIG. 3 is a detailed conceptual diagram of control in a battery area of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • the BSC may receive information about the operation mode and the value of P bat * in the CP mode from the PMS, and perform power distribution and rack balancing algorithms according to the present invention.
  • the BSC includes battery-related information received from the RBMS.
  • battery-related information is SOC (Status Of Charge), SOH (State of Health), current (I bat_1 , I bat_2 , ... I bat_n ), voltage (V bat_1 , V bat_2 ) of each battery rack. , ... V bat_n ) and data such as temperature are received.
  • the BSC performs different DC/DC converter controls depending on whether the operation mode received from the PMS is the CP mode or the droop mode.
  • the BSC determines the output reference value of the DC/DC converter in real time based on the status of the rack received from each RBMS.
  • the DC/DC converter or the controller within the DC/DC converter outputs power by following the power command received in real time in real time.
  • the BSC may set the droop curve of the DC/DC converter based on the state of each battery rack and provide it to each DC/DC converter.
  • Each DC/DC converter determines its own output reference value based on the real-time DC link voltage value, Vdc.
  • the DC/DC converter tracks the determined power reference value in real time to control output power.
  • each DC-DC converter senses a fluctuating DC link voltage value and calculates a DC-DC output reference by referring to a droop curve preset for itself.
  • the DC-DC converter can use the calculated output reference to perform output control to track that reference in real time.
  • FIG. 4 is a graph showing a droop curve used for output control of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents the DC link voltage (V_DC link) and the vertical axis represents the output power of the DC-DC converter (P_DCDC) corresponding to each battery.
  • the BSC may control the output power of the DC-DC converter corresponding to each battery through the slope control of the droop curve in consideration of the state of each battery.
  • the BSC may set a charge/discharge operating range by setting a charge limit power (Max Charge Power) and a discharge limit power (Max Discharge Power).
  • the droop curve control is to keep the voltage of the DC link terminal constant, and the dead-band is to prevent frequent charging/discharging due to noise and sensing error in a standby state.
  • the dead band can be set, for example, in the range of 850 to 900V, which is the voltage range of the DC link in the standby state.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a process of calculating output references of a plurality of DC-DC converters in a charging process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 illustrates a process of calculating output references of a plurality of DC-DC converters in a discharging process. It is a graph for
  • each graph represents a droop curve of each DC-DC converter.
  • the power reference in the section where the DC link voltage value is constant indicates Max Charge Power and Max Discharge Power.
  • Equation 1 represents a function for each droop curve.
  • Equation 1 P_dcdc_ref represents the output reference of each DC-DC converter, and f_N(x) represents the droop curve function of DC-DC converter N.
  • x represents the DC link voltage Vdc, and becomes Vdc_charge during charging and Vdc_discharge during discharging.
  • Equation 1 indicates that the DC-DC converter performs output control according to the value defined by the droop curve function.
  • Equation 2 shows the sum of the outputs of each droop curve function corresponding to the output power value of the PCS during charging, which is balanced at the Vdc_charge voltage value shown in FIG.
  • Equation 3 shows the output of each function corresponding to the output power value of the PCS during discharge, and is balanced at the Vdc_discharge voltage value.
  • Equations 2 and 3 P_pcs_ref represents the output reference of the PCS, Vdc_charge represents the balanced voltage of the DC link during charging, and Vdc_discharge represents the balanced voltage of the DC link during discharging.
  • FIG. 7 is a graph for explaining a process of calculating droop curve slopes of a plurality of DC-DC converters in a charge/discharge process according to the present invention.
  • the graph of FIG. 7 shows droop curve slopes of a plurality of DC-DC converters, and the slopes of each curve are shown to be different from each other.
  • the droop curve slope for each DC-DC converter may be determined based on the capacity (Cap_N) of the battery, the SOC value, and additionally the SOH. Therefore, the charging slope ratio ⁇ _1: ⁇ _2: ... ⁇ _N according to the droop curve for each battery may be defined as in Equation 4 below.
  • Equation 4 it can be seen that the charging slope of each battery is proportional to the vacant space area (1-SOC_N) of the battery capable of storing additional energy and the capacity (Cap_N) of each battery.
  • the discharge slope ratio ⁇ _1: ⁇ _2: ... ⁇ _N according to the droop curve for each battery may be defined as in Equation 5 below.
  • Cap_N is the capacity [Wh] of battery N
  • SOC_N represents the SOC of battery N.
  • the DC-DC converter operates by itself according to a preset droop curve before the actual operation, rather than receiving the output reference of the battery through the central controller during the operation of the energy storage system. Stable system operation is possible in that the output reference value is quickly calculated and applied to output control.
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a control method of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of FIG. 8 includes a plurality of batteries, a plurality of DC-DC converters, a power control device (PCS) and a power management controller (PMS), and controls an energy storage system that interworks with a PV (solar photovoltaic) system and a grid. Indicates the order of operations in the method.
  • PCS power control device
  • PMS power management controller
  • the control method of the energy storage system according to the present embodiment may be performed by one or more entities among a power management controller (PMS), a power regulation device (PCS), a battery controller (BSC), and a plurality of DC-DC converters. .
  • PMS power management controller
  • PCS power regulation device
  • BSC battery controller
  • a power management controller checks the status of a PV system. Specifically, it is checked whether the PV system is generating power (S800).
  • the power management controller determines the operation mode of the power control device and the DC-DC converter according to the state of the PV system.
  • an output reference of the power control device and an output reference of the DC-DC converter are determined according to the determined operation mode of the power control device and the operation mode of the DC-DC converter.
  • the PCS when the PV system is generating power, the PCS is set to Maximum Power Point Tracking (MPPT) mode (S811). Also, the value of the output reference of the PCS is determined by MPPT control (S812).
  • MPPT control algorithm may be performed by PCS.
  • the DC/DC converter when the PV system is generating power, the DC/DC converter is set to a fixed power mode (S813). At this time, the output reference of the DC/DC converter may be calculated based on the difference between the amount of power required by the grid and the amount of power generation (S814).
  • the PCS when the PV system is not generating power, the PCS is set to the fixed power mode (S821), and the output reference of the PCS is set equal to the output reference of the grid (S822).
  • the DC/DC converter when the PV system is not generating power, the DC/DC converter is set to the droop mode (S823), and the output reference of the DC/DC converter may be set by the droop curve determined by the battery area controller (S824). ). That is, a droop curve is set by the battery area controller notified that the operation mode of the DC/DC converter is the droop mode, and output power control using the droop curve is performed by each DC/DC converter receiving information on the set droop curve. can be performed.
  • FIG. 9 is a block diagram of a power management control device according to an embodiment of the present invention.
  • a power management control device includes at least one processor 310, a memory 320 storing at least one command executed through the processor, and a transmitting and receiving device connected to a network to perform communication ( 330) may be included.
  • the at least one command may include a command to determine a state of the PV system according to whether the PV system is generating electricity; a command to determine an operation mode of the power control device (PCS) and the DC-DC converter according to the state of the PV system; an instruction for determining an output reference of the power conditioning device and an output reference of the DC-DC converter according to the determined operation mode of the power conditioning device and the operation mode of the DC-DC converter; and a command for providing mode information of the DC/DC converter and an output reference value of the battery in a fixed power mode to a battery region controller.
  • PCS power control device
  • the command for determining the operation mode of the power control device and the DC-DC converter sets the PCS to maximum power point tracking (MPPT) mode when the PV system is generating power Command; and a command for setting the DC/DC converter to a fixed power mode.
  • MPPT maximum power point tracking
  • the command to determine the operation mode of the power control device and the DC-DC converter may include a command to set the PCS to a fixed power mode when the PV system is not generating power; and a command for setting the DC/DC converter to a droop mode.
  • the power management device 300 may further include an input interface device 340 , an output interface device 350 , a storage device 360 , and the like. Each component included in the power management control device 300 is connected by a bus 370 to communicate with each other.
  • the processor 310 may execute a program command stored in at least one of the memory 320 and the storage device 360 .
  • the processor may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed.
  • the memory (or storage device) may be composed of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium.
  • the memory may include at least one of read only memory (ROM) and random access memory (RAM).
  • a computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
  • computer-readable recording media may be distributed to computer systems connected through a network to store and execute computer-readable programs or codes in a distributed manner.
  • a block or apparatus corresponds to a method step or feature of a method step.
  • aspects described in the context of a method may also be represented by a corresponding block or item or a corresponding feature of a device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device such as, for example, a microprocessor, programmable computer, or electronic circuitry. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수의 배터리 랙을 제어하는 복수의 DC-DC 컨버터; 상기 복수의 DC-DC 컨버터 및 상기 PV시스템과 연동하여 전력을 조절하는 전력 조절 장치(PCS); 및 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 PCS 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드와 출력 레퍼런스를 결정하는 전력관리 제어기(PMS)를 포함할 수 있으며, 상기 전력관리 제어기는, 상기 PV시스템이 발전중인지 여부에 따라 PCS의 동작 모드 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정할 수 있다.

Description

태양광 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법
본 출원은 2021년 10월 6일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2021-0132117호의 출원일의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 태양광 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템, 전력관리 제어 장치 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)은 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템이다. 최근 지능형 전력망(smart grid)과 신재생 에너지의 보급이 확대되고 전력 계통의 효율화와 안정성이 강조됨에 따라, 전력 공급 및 수요조절, 및 전력 품질 향상을 위해 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 점점 증가하고 있다. 사용 목적에 따라 에너지 저장 시스템은 출력과 용량이 달라질 수 있으며. 대용량 에너지 저장 시스템을 구성하기 위하여 복수의 배터리시스템들이 서로 연결될 수 있다.
ESS시스템 중 PV(Photovoltaic; 태양광 발전) 시스템과 연계하는 ESS 시스템은 AC-Coupled에서 DC-coupled 시스템으로 변화 중이다. DC-coupled ESS 시스템에서 PV시스템과 배터리 시스템은 DC전압이며 그리드(Grid; 계통)는 AC 전압으로 구성되어 있기 때문에 전력 변환 장치가 필수로 요구된다.
현재 DC-Coupled시스템에서는 통상적으로 대용량의 중앙 전력변환장치(DC/DC 컨버터)가 적용되고 있다. 이러한 시스템에서는 PMS(Power Management System; PMS)/EMS(Energy Management System)가 각 구성요소들의 상태를 모니터링하고 PCS(DC/AC 컨버터), DC/DC 컨버터, 및 배터리의 출력을 결정하게 된다. 하지만, 이러한 시스템의 경우 개별 배터리 랙 단위의 제어가 불가능하다는 문제가 발생한다. 추가적으로, 이러한 ESS 시스템이 태양광발전 시스템과 연계하는 경우의 적절한 제어 방법 또한 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태양광발전 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 이러한 에너지 저장 시스템에의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 에너지 저장 시스템의 동작을 제어하는 전력관리 제어 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수의 배터리 랙을 제어하는 복수의 DC-DC 컨버터; 상기 복수의 DC-DC 컨버터 및 상기 PV시스템과 연동하여 전력을 조절하는 전력 조절 장치(PCS); 및 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 PCS 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드와 출력 레퍼런스를 결정하는 전력관리 제어기(PMS)를 포함할 수 있다.
상기 전력관리 제어기는, 상기 PV시스템이 발전중인지 여부에 따라 PCS의 동작 모드 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정할 수 있다.
상기 전력관리 제어기는, 상기 PV시스템이 발전중인 경우 상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하고, 상기 DC/DC 컨버터는 고정 전력(CP) 모드로 설정할 수 있다. 이때, 상기 PCS의 출력 레퍼런스는 MPPT 제어에 의해 그 값이 결정될 수 있다. 또한, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 상기 그리드가 요구하는 전력량과 발전량의 차이에 기초하여 산출될 수 있다.
한편, 상기 전력관리 제어기는, 상기 PV시스템이 발전중이 아닌 상태인 경우 상기 PCS를 고정 전력 모드로 설정하고, 상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정할 수 있다. 이때, 상기 PCS의 출력 레퍼런스는 그리드의 출력 레퍼런스와 동일하게 설정되고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 배터리 영역 제어기에 의해 결정되는 드룹 커브에 의해 설정될 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 전력관리 제어기로부터 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 수신하여, 상기 PV의 상태에 따라 결정된 동작 모드에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 베터리 영역 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 영역 제어기는, 고정전력 모드에서 배터리 랙의 상태에 기반하여 결정된 개별 DC/DC 컨버터의 출력을 실시간으로 결정하고 이를 해당 DC/DC 컨버터로 제공할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, 복수의 배터리, 복수의 DC-DC 컨버터, 전력조절 장치(PCS) 및 전력관리 제어기(PMS)를 포함하고, PV(태양광) 시스템 및 그리드와 연동하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서, 상기 전력관리 제어기가 상기 PV 시스템이 발전중인지 여부에 따라 상기 PV 시스템의 상태를 결정하는 단계; 상기 전력관리 제어기가, 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계; 및 상기 전력관리 제어기가, 결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계는, 상기 PV시스템이 발전중인 경우, 상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하는 단계; 및 상기 DC/DC 컨버터를 고정전력 모드로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 DC/DC 컨버터는 고정 전력(CP) 모드로 설정할 수 있다. 이때, 상기 PCS의 출력 레퍼런스는 MPPT 제어에 의해 그 값이 결정될 수 있다. 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 상기 그리드가 요구하는 전력량과 발전량의 차이에 기초하여 산출될 수 있다.
상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계는, 상기 PV시스템이 발전중이 아닌 경우, 상기 PCS를 고정 전력 모드로 설정하는 단계; 및 상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 PCS의 출력 레퍼런스는 그리드의 출력 레퍼런스와 동일하게 설정되고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 배터리 영역 제어기에 의해 결정되는 드룹 커브에 의해 설정될 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, 배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 상기 전력관리 제어기로부터 수신하는 단계; 및 상기 배터리 영역 제어기가 상기 PV의 상태에 따라 결정된 동작 모드에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계는, 고정전력 모드에서 배터리 랙의 상태에 기반하여 결정된 개별 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 실시간으로 결정하고, 개별 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계는,
드룹 모드에서 각 배터리 랙의 상태를 기반으로 개별 DC/DC 컨버터의 드룹 커브를 설정하고 상기 DC/DC 컨버터의 동작 개시 전 설정된 드룹 커브를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 제어 장치는, 복수의 배터리, 복수의 DC-DC 컨버터, 전력조절 장치(PCS)를 포함하고, PV(태양광) 시스템 및 그리드와 연동하는 에너지 저장 시스템 내에 위치하는 전력관리 제어 장치로서, 적어도 하나의 프로세서; 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 PV 시스템이 발전중인지 여부에 따라 상기 PV 시스템의 상태를 결정하도록 하는 명령; 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령; 및 결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 결정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 배터리 영역 제어기로 제공하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은, 상기 PV시스템이 발전중인 경우, 상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하도록 하는 명령; 및 상기 DC/DC 컨버터를 고정전력 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은, 상기 PV시스템이 발전 중이 아닌 경우, 상기 PCS를 고정 전력 모드로 설정하도록 하는 명령; 및 상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 배터리 랙을 포함하는 에너지저장 시스템이 태양광발전 시스템과 연계하는 경우에도, 태양광발전 시스템의 상태에 따라 에너지저장 시스템 내 개별 배터리 랙을 효율적으로 제어 및 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 PV 시스템 연계 DC-Coupled 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 PV 상태에 따라 시스템의 동작 모드 및 파워 레퍼런스를 결정하는 개념을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템의 배터리 영역에서의 세부 제어 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 DC-DC 컨버터의 출력 제어에 사용되는 드룹 커브를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 충전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 6은 방전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 충방전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 드룹 커브 기울기 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전력관리 제어 장치의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.
정격 용량(Nominal Capacity; Nominal Capa.)는 배터리 제조사에서 개발 시 설정한 배터리의 설정 용량[Ah]을 의미한다.
SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
배터리 랙(Rack)은 배터리 제조사에서 설정한 팩 단위를 직/병렬 연결하여 BMS를 통해 모니터링과 제어가 가능한 최소 단일 구조의 시스템을 의미하며, 여러 개의 배터리 모듈과 1개의 BPU 또는 보호장치를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 뱅크(Bank)는 여러 랙을 병렬 연결하여 구성되는 큰 규모의 배터리 랙 시스템의 집합 군을 의미할 수 있다. 배터리 뱅크 단위의 BMS를 통해 배터리 랙 단위의 랙 BMS(RBMS)에 대한 모니터링과 제어를 수행할 수 있다.
BSC(Battery System Controller)는 Bank 단위 배터리 시스템을 포함한 배터리 시스템에 대한 최상단 제어를 수행하는 장치로, 여러 개의 Bank Level 구조의 배터리 시스템에서 제어장치로 사용되기도 한다.
출력 한계(Power Limit)는 배터리 제조사가 배터리 상태에 따라 사전에 설정한 출력 한계를 나타내다. 랙 출력 한계(Rack Power limit)는 Rack 단위 (Rack Level)에서 설정된 출력 한계([kW] 단위)를 의미하며, 배터리의 SOC, 온도를 바탕으로 설정될 수 있다.
출력 한계는 충전인지 방전인지에 따라 충전 출력 한계와 방전 출력 한계로 구분될 수 있다. 또한, 배터리 시스템 구조에 따라 Rack 단위의 랙 출력 한계(Rack Power limit)와 Bank 단위의 뱅크 출력 한계(Bank Power limit)를 정의할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 PV 시스템 연계 DC-Coupled 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
DC-Coupled 에너지 저장 시스템에서는 각 배터리 시스템에 개별적으로 DC 전압/전류를 제어할 수 있는 DC/DC 컨버터(500)가 필수적으로 요구된다. 배터리 시스템에 DC/DC컨버터가 배치되므로 태양광 시스템과의 연동에 사용되던 DC/AC컨버터가 더이상 필요 없어져 효율이 증대된다. 또한, 각 배터리 시스템에 DC/DC 컨버터를 적용하여 기존의 배터리 시스템의 보호 제어를 수행할 뿐만 아니라, 각 배터리 랙 간 SOC, SOH, 용량의 차이가 발생하여도 개별 배터리 시스템의 특성을 고려한 배터리 전력량 제어가 가능해진다.
도 1은 PV(Photovoltaic; 태양광 발전 시스템)(700)의 출력단이 DC/DC 컨버터(500)의 출력단 및 PCS(400)의 입력단과 연결된 형태의 DC coupled 시스템의 예를 나타낸다.
에너지 저장 시스템에서 전력을 저장하는 역할을 수행하는 배터리는, 통상적으로 다수의 배터리 모듈(Battery Module)이 배터리 랙(Rack)을 구성하고, 다수 개의 배터리 랙이 배터리 뱅크(Battery Bank)를 구성하는 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 배터리가 사용되는 장치 또는 시스템에 따라 배터리 랙은 배터리 팩(pack)으로 지칭될 수도 있다. 도 1에 도시된 배터리 #1, 배터리 #2, 쪋 , 배터리 #N은 배터리 팩 또는 배터리 랙의 형태일 수 있다.
이때, 각 배터리에는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)(100)이 설치될 수 있다. BMS(100)는 자신이 관장하는 각 배터리 랙(또는 팩)의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 SOC(Status Of Charge)를 산출하고 충방전을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 도 1의 시스템에서 각 배터리가 배터리 랙인 경우 BMS(100)는 랙 BMS(RBMS)일 수 있다.
다수의 배터리 및 주변 회로, 장치 등을 포함하여 구성된 배터리 섹션 각각에는 배터리 섹션 컨트롤러(Battery Section Controller; BSC)(200)가 설치되어 전압, 전류, 온도, 차단기 등과 같은 제어 대상을 모니터링하고 제어할 수 있다.
또한, 배터리 섹션마다 설치된 전력 조절 장치(Power Conditioning System; PCS)(400)은 외부로터 공급되는 전력과 배터리 섹션에서 외부로 공급하는 전력을 제어하며, DC/AC 인버터를 포함할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(500)의 출력은 PCS(400)로 연결될 수 있고, PCS(400)는 그리드(600)와 연결될 수 있다. PCS(400)는 통상적으로 고정전력(Constant Power) 모드로 동작한다. PCS와 연결된 전력관리 시스템(Power Management System; PMS)/EMS(Energy Management System) (300)은 BMS 또는 BSC의 모니터링 및 제어 결과를 바탕으로 PCS의 출력을 제어할 수 있다.
도 1의 에너지 저장 시스템에서, 배터리 #1은 DC-DC 컨버터 #1과 연결되고, 배터리 #2는 DC-DC 컨버터 #2와 연결되며, 배터리 #N은 DC-DC #N과 연결된다. 각 배터리에 대응하는 DC-DC 컨버터의 출력은 DC 링크를 통해 PCS(400)와 연결된다.
DC-DC 컨버터는 양방향 컨버터일 수 있으며, 배터리로부터 부하 방향으로 변환이 수행될 때 DC-DC 컨버터의 입력은 배터리(배터리 유닛, 배터리 랙 또는 배터리 팩)와 연결되고 DC-DC 컨버터의 출력은 부하와 연결될 수 있다. DC-DC 컨버터의 예로는 풀-브릿지 컨버터, 하프-브릿지(half-bridge) 컨버터, 플라이백 컨버터 등 다양한 종류의 컨버터가 사용될 수 있다.
한편, BMS(100), BSC(200), PMS(300), PCS(400) 간에는 CAN(Controller Area Network) 또는 이더넷을 이용한 통신(도 1에서 점선으로 표시됨)이 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 영역의 전체 제어를 관장하는 BSC(200)는 각 배터리의 상태를 PMS(300)로 보고할 수 있다. 여기서, 각 배터리의 상태는 각 배터리의 SOC(Status Of Charge), SOH(Status Of Health), 전압, 온도 등의 정보를 포함할 수 있다. BSC(200)는 각 배터리의 한계 전력(P_battery_limit), 실제 전력(P_battery_real) 등의 정보를 PMS(300)로 제공할 수 있다. 전체 ESS 시스템에 대한 제어를 주관하는 PMS(300)는 실제 시스템 운전시 PCS(400)에 충전 또는 방전 명령(P_pcs_reference를 통해)을 내린다.
여기서, BSC(200)는 각 배터리의 상태를 고려하여 개별 DC/DC 컨버터를 위한 출력 레퍼런스를 결정한다. 본 발명에 따른 실시예에서 개별 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 드룹(droop) 모드 또는 CP(Constant Power) 모드에 따라 다른 방식으로 설정될 수 있다.
DC/DC 컨버터의 출력이 드룹 모드에 따라 제어되는 경우, BSC는 시스템 동작 전 각 배터리의 상태를 고려하여 개별 DC/DC 컨버터에 대한 드룹 커브를 설정하여 해당 컨버터로 제공할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터가 CP 모드로 동작하는 경우에는 시스템 동작 중에서 각 DC/DC 컨버터의 파워 레퍼런스를 결정하여 해당 컨버터로 제공할 수 있다.
에너지저장 시스템의 실제 운전시에는 PMS가 충방전 지령을 PCS 및 BSC로 전달한다. 이때, PMS는 실시간으로 태양광발전 시스템(PV), 그리드 및 배터리의 상태를 모니터링하고, 상위시스템인 EMS(Energy Management System)로부터 수신한 동작지령(Pgrid*)을 기반으로 시스템 내 구성요소들의 동작 모드 및 출력 레퍼런스를 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 PV 상태에 따라 시스템의 동작 모드 및 파워 레퍼런스를 결정하는 개념을 도시한다.
본 발명의 실시예에서 PMS는 각 구성요소, 즉, PV, 배터리, 그리드의 상태를 모니터링한 후 시스템의 상태를 결정할 수 있다. 즉, PV가 발전 중인지 여부, DC/DC 컨버터의 충방전 여부, PCS의 동작 여부에 따라 시스템의 상태를 정의할 수 있다. 이때, 시스템의 상태는 정지 상태, 스탠바이(stand-by) 상태를 포함할 수 있다. 또한, 시스템이 정상 동작하고 있는 경우 PCS가 동작을 시작하고 PV에서 기준점 이상의 출력이 발생하는 상태, 태양광 발전 및 배터리 방전이 동시에 일어나는 상태, 그리드에서 배터리로의 충전이 수행되는 상태, 태양광 발전량이 충분하여, 그리드로 전력이 공급되고 배터리로 충전이 이루어지는 상태, 태양광 발전량의 전부가 배터리로 충전되는 상태, 배터리의 전력이 모두 그리드로 방전되는 상태 등을 포함할 수 있다.
이 중 본 발명의 실시예에서는PV가 발전하는 경우 및 오프 상태인 경우의 2가지 경우에서 PCS 및 DC/DC 컨버터의 동작 모드(Mode Info)를 정의하고, 각각의 경우에 있어 파워 레퍼런스(Ppcs *, Pbat *)를 정의한다.
도 2를 참조하면, PV가 발전중(generating)인 경우 PCS는 MPPT 모드로 동작하고 DC/DC 컨버터는 CP 모드로 동작한다. PCS의 출력 레퍼런스 Ppcs *는 PCS에 의한 MPPT 제어로 그 값이 결정될 수 있다. 여기서, 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 제어는 외부 상황에 따라 적절하게 부하를 조절함으로써 최대 전력을 얻을 수 있도록 하는 제어의 형태이다. 최대전력이 전달되는 지점을 최대전력 동작점이라 하고, 외부의 조건인 일사량, 온도 등에 따라 최대전력 동작점이 변경될 수 있다.
배터리의 출력 레퍼런스인 Pbat *은 PMS에 의해 계산되어 결정될 수 있는데, 그리드에서 요구하는 전력량과 발전량의 차이로 계산될 수 있다. 만약, Pbat *의 값이 음의 값(-)이라면 배터리 영역은 그만큼의 충전을 수행하고, 그 값이 양의 값(+)이라면 배터리 영역은 방전을 수행할 수 있다.
한편, PV가 발전을 중단한 상태, 예를 들어, 야간의 상황일 경우, PCS는 CP 모드로 동작하고, DC/DC 컨버터는 드룹 모드로 동작할 수 있다. 이때, PCS의 출력 레퍼런스 Ppcs *는 그리드의 출력 레퍼런스 Pgrid *이 된다. 여기서, 배터리 영역의 DC/DC 컨버터의 출력(복수의 DC/DC 컨버터 출력의 합)은 Ppcs * 와 동일하지만, 개별 DC/DC 컨버터의 출력은 드룹 커브 설정값과 개별 제어에 의해 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템의 배터리 영역에서의 세부 제어 개념도이다.
BSC는 PMS로부터 동작 모드에 대한 정보 및 CP모드에서의 Pbat *의 값을 수신하고, 본 발명에 따른 전력 분배 및 랙 밸런싱 알고리즘을 수행할 수 있다. 이때, BSC는 RBMS로부터 수신한 배터리 관련 정보를 포함한다. 여기서, 배터리 관련 정보는 각 배터리 랙의 SOC(Status Of Charge), SOH(State of Health; 배터리 수명 상태), 전류(Ibat_1, Ibat_2, ... Ibat_n ), 전압(Vbat_1, Vbat_2, ... Vbat_n) 및 온도 등의 데이터를 수신한다.
BSC는 PMS로부터 수신한 동작 모드가 CP 모드인지 드룹 모드인지에 따라 서로 다른 DC/DC 컨버터 제어를 수행하게 된다. CP 모드에서 BSC는 각 RBMS로부터 수신한 랙의 상태를 기반으로 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스 값을 실시간으로 결정한다. 이때, DC/DC 컨버터 또는 DC/DC 컨버터 내 컨트롤러는 실시간으로 수신한 전력 지령을 실시간으로 추종하여 전력을 출력한다.
한편, 드룹 모드에서 BSC는 각 배터리 랙의 상태를 기반으로 DC/DC 컨버터의 드룹 커브를 설정하여 각 DC/DC 컨버터로 제공할 수 있다. 각 DC/DC 컨버터는 실시간 DC 링크 전압값인 Vdc를 토대로 각 DC/DC 컨버터의 자체 출력 레퍼런스 값을 결정한다. DC/DC 컨버터는 이렇게 결정된 파워 레퍼런스 값을 실간으로 추종하여 출력 전력을 제어한다.
여기서, 시스템이 드룹 모드로 동작하는 경우, 충전 또는 방전 명령을 수신한 PCS(400)의 동작에 의해 DC-DC 컨버터(500)의 출력부와 PCS(400)의 입력부가 만나는 DC 링크 전압 Vdc가 흔들릴 수 있다. 이때, 각 DC-DC 컨버터는 흔들리는 DC 링크 전압 값을 센싱하고, 자신에 맞게 미리 설정된 드룹 커브를 참조하여 DC-DC 출력 레퍼런스를 계산한다. DC-DC 컨버터는 계산된 출력 레퍼런스를 사용해 해당 레퍼런스를 실시간으로 추종하도록 출력 제어를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 DC-DC 컨버터의 출력 제어에 사용되는 드룹 커브를 나타낸 그래프이다.
도 4의 그래프에서 가로 축은 DC 링크의 전압(V_DC link)이고 세로 축은 각 배터리에 대응하는 DC-DC 컨버터의 출력 전력(P_DCDC)을 나타낸다.
BSC는 각 배터리의 상태를 고려하여 드룹 커브의 슬로프 제어를 통해 각 배터리에 대응하는 DC-DC 컨버터의 출력 전력을 제어할 수 있다. 또한, BSC는 충전 한계 전력(Max Charge Power) 및 방전 한계 전력(Max Discharge Power)을 설정하여 충방전의 동작 범위를 설정할 수 있다.
도 4에 도시된 드룹 커브에서는 충방전이 수행되지 않는 데드 밴드를 규정하는 상한선(Dead Band Upper Limit) 및 하한선(Dead Band Lower Limit)을 확인할 수 있으며, 최대치까지의 충전이 수행되어 충전이 멈춘 시점에서의 DC 링크 전압(Max charge voltage) 및 방전이 멈춘 시점에서의 최소 DC 링크 전압(Min discharge voltage)를 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에서 드룹 커브 제어는 DC 링크단의 전압을 일정하게 유지하기 위한 것으로, 데드-밴드는 대기 상태에서 노이즈 및 센싱 오차에 의한 빈번한 충/방전을 방지하기 위한 것이다. 데드 밴드는 예를 들어, 대기 상태에서 DC 링크의 전압 범위인 850~900V 범위로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 충전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 6은 방전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 및 도 6에서 각 그래프는 각 DC-DC 컨버터의 드룹 커브를 나타낸다. 도 5및 도 6에서 DC 링크 전압값이 일정해지는 구간에서의 전력 레퍼런스는 충전 한계 전력(Max Charge Power) 및 방전 한계 전력(Max Discharge Power)을 나타낸다.
아래 수학식 1은 각 드룹 커브에 대한 함수를 나타낸다.
Figure PCTKR2022013015-appb-img-000001
수학식 1에서 P_dcdc_ref 는 각 DC-DC 컨버터에서의 출력 레퍼런스를, f_N(x)는 DC-DC 컨버터 N의 드룹 커브 함수를 나타낸다. 또한, x는 DC 링크 전압 Vdc를 나타내며, 충전시 Vdc_charge가 되고, 방전시에는 Vdc_discharge가 된다.
즉, 수학식 1은 DC-DC 컨버터가 드룹 커브 함수에 의해 정의되는 값에 따라 출력 제어를 수행함을 나타낸다.
아래 수학식 2는 충전시 PCS의 출력 전력 값에 대응하는 각 드룹 커브 함수의 출력의 합을 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 Vdc_charge 전압 값에서 균형을 이루게 된다.
Figure PCTKR2022013015-appb-img-000002
또한, 아래 수학식 3은 방전시 PCS의 출력 전력 값에 대응하는 각 함수의 출력을 나타낸 것으로, Vdc_discharge 전압 값에서 균형을 이루게 된다.
Figure PCTKR2022013015-appb-img-000003
수학식 2 및 수학식 3에서 P_pcs_ref는 PCS의 출력 레퍼런스를 나타내고, Vdc_charge는 충전시 DC 링크의 균형 전압을 나타내며, Vdc_discharge는 방전시 DC 링크의 균형 전압을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 충방전 프로세스에서 복수의 DC-DC 컨버터의 드룹 커브 기울기 계산 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7의 그래프에서는 복수의 DC-DC 컨버터의 드룹 커브 기울기를 나타내고 있으며, 각 커브의 기울기는 서로 다른 것으로 도시되어 있다.
본 발명에서, 각 DC-DC 컨버터에 대한 드룹 커브 기울기는 배터리의 용량(Cap_N) 및 SOC 값, 추가적으로 SOH에 기반하여 결정될 수 있다. 따라서, 각 배터리별 드룹 커브에 따른 충전 기울기 비율 α_1: α_2: ...α_N은 아래 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2022013015-appb-img-000004
수학식 4를 통해 각 배터리의 충전 기울기는 추가 에너지를 저장할 수 있는 배터리의 빈 공간 영역(1-SOC_N) 및 각 배터리 용량(Cap_N)에 비례함을 알 수 있다.
또한, 배터리별 드룹 커브에 따른 방전 기울기 비율 β_1: β_2: ... β_N은 아래 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2022013015-appb-img-000005
여기서, Cap_N은 배터리 N의 용량[Wh]이고, SOC_N은 배터리 N의 SOC를 나타낸다.
각 배터리의 방전 기울기는 배터리에 저장된 에너지를 얼마만큼 추출할 것인지와 관련이 있으므로, 각 배터리의 SOC및 배터리 용량(Cap_N)에 비례함을 알 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명 시스템이 드룹 모드로 운영되는 경우, 에너지 저장 시스템의 동작 중에 중앙 제어기를 통해 배터리의 출력 레퍼런스를 수신하는 것이 아니라, 실제 동작 전에 미리 설정된 드룹 커브에 따라 DC-DC 컨버터가 자체적으로 출력 레퍼런스 값을 신속하게 계산하고 출력 제어에 적용한다는 점에서 안정적인 시스템 운영이 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 8의 실시예는 복수의 배터리, 복수의 DC-DC 컨버터, 전력조절 장치(PCS) 및 전력관리 제어기(PMS)를 포함하고, PV(태양광) 시스템 및 그리드와 연동하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법에서의 동작 순서를 나타낸다.
본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법은 전력관리 제어기(PMS), 전력조절 장치(PCS), 배터리 영역 제어기(BSC), 및 복수의 DC-DC 컨버터 중 하나 이상의 개체에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 태양광 시스템과 연계하는 에너지 저장 시스템에서, 전력관리 제어기는 PV 시스템의 상태를 체크한다. 구체적으로, PV 시스템이 발전중인지 체크한다(S800). 전력관리 제어기는 PV 시스템의 상태에 따라 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하게 된다. 또한, 결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스가 결정된다.
구체적으로, PV시스템이 발전중인 경우, PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정한다(S811). 또한, PCS의 출력 레퍼런스는 MPPT 제어에 의해 그 값이 결정된다(S812). 여기서, MPPT 제어 알고리즘은 PCS에 의해 수행될 수 있다.
또한, PV시스템이 발전중인 경우 DC/DC 컨버터는 고정전력 모드로 설정된다(S813). 이때, DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 상기 그리드가 요구하는 전력량과 발전량의 차이에 기초하여 산출될 수 있다(S814).
한편, PV시스템이 발전중이 아닌 경우, PCS는 고정 전력 모드로 설정되고(S821), PCS의 출력 레퍼런스는 그리드의 출력 레퍼런스와 동일하게 설정된다(S822). 또한, PV시스템이 발전중이 아닌 경우, DC/DC 컨버터는 드룹 모드로 설정되고(S823), DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 배터리영역 제어기에 의해 결정되는 드룹 커브에 의해 설정될 수 있다(S824). 즉, DC/DC 컨버터의 동작 모드가 드룹 모드임을 통지받은 배터리 영역 제어기에 의해 드룹 커브가 설정되고, 설정된 드룹 커브에 대한 정보를 전달받은 각 DC/DC 컨버터에 의해 드룹 커브를 활용한 출력 전력 제어가 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전력관리 제어 장치의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전력관리 제어 장치는, 적어도 하나의 프로세서(310), 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리(320) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(330)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 PV 시스템이 발전중인지 여부에 따라 상기 PV 시스템의 상태를 결정하도록 하는 명령; 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 전력조절 장치(PCS) 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령; 결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 결정하도록 하는 명령; 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 배터리 영역 제어기로 제공하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은, 상기 PV시스템이 발전중인 경우, 상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하도록 하는 명령; 및 상기 DC/DC 컨버터를 고정전력 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은, 상기 PV시스템이 발전 중이 아닌 경우, 상기 PCS를 고정 전력 모드로 설정하도록 하는 명령; 및 상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
전력관리 장치(300)는 또한, 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350), 저장 장치(360) 등을 더 포함할 수 있다. 전력관리 제어 장치(300)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(370)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(310)는 메모리(320) 및 저장 장치(360) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 여기서, 프로세서는 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(또는 저장 장치)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. PV(태양광) 시스템 및 그리드(Grid; 계통)와 연동하는 에너지 저장 시스템으로서,
    복수의 배터리 랙을 제어하는 복수의 DC-DC 컨버터;
    상기 복수의 DC-DC 컨버터 및 상기 PV시스템과 연동하여 전력을 조절하는 전력 조절 장치(PCS); 및
    상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 PCS 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드와 출력 레퍼런스를 결정하는 전력관리 제어기(PMS)를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력관리 제어기는,
    상기 PV시스템이 발전중인지 여부에 따라 PCS의 동작 모드 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는, 에너지 저장 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력관리 제어기는,
    상기 PV시스템이 발전중인 경우 상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하고, 상기 DC/DC 컨버터는 고정전력(CP) 모드로 설정하는, 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 PCS의 출력 레퍼런스는 MPPT 제어에 의해 그 값이 결정되는, 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 상기 그리드가 요구하는 전력량과 발전량의 차이에 기초하여 산출되는, 에너지 저장 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력관리 제어기는,
    상기 PV시스템이 발전중이 아닌 상태인 경우 상기 PCS를 고정전력 모드로 설정하고, 상기 DC/DC 컨버터를 드룹(droop) 모드로 설정하는, 에너지 저장 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 PCS의 출력 레퍼런스는 그리드의 출력 레퍼런스와 동일하게 설정되고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 배터리 영역 제어기에 의해 결정되는 드룹 커브에 의해 설정되는, 에너지 저장 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력관리 제어기로부터 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 수신하여 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 베터리 영역 제어기를 더 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 영역 제어기는,
    고정전력 모드에서 각 배터리 랙의 상태에 기반하여 결정된 개별 DC/DC 컨버터의 출력을 실시간으로 결정하고 이를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는, 에너지 저장 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 영역 제어기는,
    드룹 모드에서 각 배터리 랙의 상태를 기반으로 개별 DC/DC 컨버터의 드룹 커브를 설정하고 상기 DC/DC 컨버터의 동작 개시 전 설정된 드룹 커브를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는, 에너지 저장 시스템.
  11. 복수의 배터리, 복수의 DC-DC 컨버터, 전력조절 장치(PCS) 및 전력관리 제어기(PMS)를 포함하고, PV(태양광) 시스템 및 그리드와 연동하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 전력관리 제어기가 상기 PV 시스템이 발전중인지 여부에 따라 상기 PV 시스템의 상태를 결정하는 단계;
    상기 전력관리 제어기가, 상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 전력관리 제어기가, 결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 결정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계는,
    상기 PV시스템이 발전중인 경우,
    상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하는 단계;
    상기 DC/DC 컨버터를 고정전력 모드로 설정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 PCS의 출력 레퍼런스는 MPPT 제어에 의해 그 값이 결정되는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 상기 그리드가 요구하는 전력량과 발전량의 차이에 기초하여 산출되는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하는 단계는,
    상기 PV시스템이 발전중이 아닌 경우,
    상기 PCS를 고정전력 모드로 설정하는 단계; 및
    상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 PCS의 출력 레퍼런스는 그리드의 출력 레퍼런스와 동일하게 설정되고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스는 배터리 영역 제어기에 의해 결정되는 드룹 커브에 의해 설정되는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 상기 전력관리 제어기로부터 수신하는 단계; 및
    상기 배터리 영역 제어기가 결정된 동작 모드에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계는,
    고정전력 모드에서 배터리 랙의 상태에 기반하여 결정된 개별 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 실시간으로 결정하고, 개별 DC/DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 배터리 영역 제어기가 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계는,
    드룹 모드에서 각 배터리 랙의 상태를 기반으로 개별 DC/DC 컨버터의 드룹 커브를 설정하고 상기 DC/DC 컨버터의 동작 개시 전 설정된 드룹 커브를 해당 DC/DC 컨버터로 제공하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  20. 복수의 배터리, 복수의 DC-DC 컨버터, 전력조절 장치(PCS)를 포함하고, PV(태양광) 시스템 및 그리드와 연동하는 에너지 저장 시스템 내에 위치하는 전력관리 제어 장치로서,
    적어도 하나의 프로세서;
    상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 PV 시스템이 발전중인지 여부에 따라 상기 PV 시스템의 상태를 결정하도록 하는 명령;
    상기 PV 시스템의 상태에 따라 상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령; 및
    결정된 전력조절 장치의 동작 모드 및 DC-DC 컨버터의 동작 모드에 따라 상기 전력조절 장치의 출력 레퍼런스 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력 레퍼런스를 결정하도록 하는 명령을 포함하는, 전력관리 제어 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 DC/DC 컨버터의 모드 정보 및 고정 전력 모드일 때의 배터리의 출력 레퍼런스 값을 배터리 영역 제어기로 제공하도록 하는 명령을 더 포함하는, 전력관리 제어 장치.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은,
    상기 PV시스템이 발전중인 경우,
    상기 PCS를 최대전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 모드로 설정하도록 하는 명령; 및
    상기 DC/DC 컨버터를 고정전력 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함하는, 전력관리 제어 장치.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 전력조절 장치 및 상기 DC-DC 컨버터의 동작 모드를 결정하도록 하는 명령은,
    상기 PV시스템이 발전 중이 아닌 경우,
    상기 PCS를 고정 전력 모드로 설정하도록 하는 명령; 및
    상기 DC/DC 컨버터를 드룹 모드로 설정하도록 하는 명령을 포함하는, 전력관리 제어 장치.
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