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KR101456090B1 - 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치 - Google Patents

전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치 Download PDF

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Publication number
KR101456090B1
KR101456090B1 KR1020130051142A KR20130051142A KR101456090B1 KR 101456090 B1 KR101456090 B1 KR 101456090B1 KR 1020130051142 A KR1020130051142 A KR 1020130051142A KR 20130051142 A KR20130051142 A KR 20130051142A KR 101456090 B1 KR101456090 B1 KR 101456090B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery stack
battery
storage system
user
power storage
Prior art date
Application number
KR1020130051142A
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English (en)
Inventor
김응상
김경훈
Original Assignee
한국전기연구원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 전력 계통에 연계된 에너지 저장 장치를 이용하여 전력 저장 시스템(Electrical Energy Storage: EES)을 모의하는 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 설계한 다양한 규격의 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 배터리의 충방전 동작을 시뮬레이션하고 그 피드백(feed-back)으로 위 시뮬레이션 결과를 사용자에게 제시함으로써 사용자의 전력 저장 시스템에 대한 전반적 이해 증진은 물론 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 능력을 배양할 수 있다.

Description

전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치 {Educational test of the power storage system method and apparatus}
본 발명은 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 전력 계통에 연계된 소정 규격의 배터리 스택(battery stack) 장치를 이용하여 전력 저장 시스템(Electrical Energy Storage: EES)을 모의하는 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 소득 증대와 삶의 질 향상, 각종 서비스의 고도화 요구, 이상 기후에 따른 냉ㆍ난방기 보급 확대 등으로 에너지 수요가 매년 증가하는 추세를 보임에 따라 전력 수급 관리에 효과적인 수단이자 신 성장동력 산업의 하나인 전력 저장 시스템(Electrical Energy Storage: EES)에 대한 관심과 중요성이 높아지고 있다.
위 전력 저장 시스템은 잉여 생산된 전력 또는 신 재생 에너지를 활용해서 생산한 전기를 필요한 시간대에 사용 가능하도록 저장할 수 있는 장치로, 가정이나 상업ㆍ공업 시설 등 수용가에 개별 설치되어 전력 수급 안정화를 위한 전력 보강(power backup) 장치로 이용되거나 태양광ㆍ풍력 발전 시스템의 불안정한 전원을 커버하기 위한 장치로 이용되는 등 다방면에 걸쳐 안정적 전력 운용 수단으로 활용되고 있다.
한편, 위 전력 저장 시스템은 설치 목적, 충방전 규모, 충방전 패턴, 경제성 등 그 제반 사정을 고려하여 실제 다양한 규모로 설계되어 설치ㆍ운용 됨에 따라 전력 저장 시스템의 합리적 설치 운영을 위한 설계 시험 장치 또는 설계 교육 장치에 대한 필요성은 증대되고 있으나 현재까지도 이에 대한 개발 및 연구는 미미한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력 저장 시스템에 대한 이해 증진은 물론 전력 저장 시스템의 설계 관련 전문화 교육을 위해 사용자(교육생)가 수립하는 다양한 규격의 배터리 스택(battery stack) 설계 데이터에 기초하여 전력 저장 시스템 동작을 모의하는 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예 따른 소정 규격의 배터리 스택을 이용한 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치는, 사용자에 의해 설계되는 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 데이터 및 상기 배터리 스택의 규격에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출하는 제어부, 상기 전력 지령치에 기초하여 상기 배터리 스택의 충방전 동작을 제어하는 연계 인버터, 상기 배터리 스택 및 상기 연계 인버터의 운전 상태 정보를 검출하는 센싱부 및 상기 운전 상태 정보에 기초한 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과를 표시하는 화면 표시부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 배터리 스택 설계 데이터는 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압, 배터리 셀간 연결 방식으로 직/병렬 연결 개수를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전력 지령치를 아래 수학식을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112013040142627-pat00001
여기서, P ref 는 전력 지령치, P pattern 은 충방전 패턴에 따른 설계 대상 전력 저장 시스템의 충/방전 전력량, V r-norm 은 상기 배터리 스택의 공칭(nominal) 전압, V d-norm 은 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 공칭 전압, N r-s 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, N d-s 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, C r 은 상기 배터리 스택의 용량, 상기 C d 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 용량, N r-p 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수, N d-p 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수를 나타냄.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 소정 규격의 배터리 스택을 이용한 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법에 있어서, (a) 사용자로부터 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 데이터를 입력받는 단계, (b) 상기 배터리 스택 설계 데이터 및 상기 배터리 스택의 규격에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출하는 단계, (c) 상기 전력 지령치에 따라 상기 배터리 스택의 충방전 동작을 수행하는 단계, (d) 상기 배터리 스택의 운전 상태 정보를 검출하는 단계 및 (e) 상기 운전 상태 정보에 기초한 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (a) 단계는 (a-1) 사용자로부터 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 셀의 용량, 배터리 셀의 전압 정보를 포함하는 배터리 스택의 구성 요소에 관한 정보를 입력받는 단계 및 (a-2) 사용자로부터 배터리 셀의 직/병렬 연결 개수 정보를 포함하는 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보를 입력받는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 (a) 단계는 (a-3) 상기 배터리 스택의 구성 요소에 관한 정보 및 상기 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보에 기초하여 상기 충방전 패턴을 수행하기에 적합한 설계가 이루어졌는지 여부를 확인하고, 상기 확인 결과 부적합한 것으로 확인되는 경우, 사용자로부터 상기 정보를 반복하여 입력받을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 설계한 다양한 규격의 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 소정 규격의 배터리 스택 장치를 통해 전력 저장 시스템의 동작을 시뮬레이션하고 그 피드백(feed-back)으로 위 시뮬레이션 결과를 사용자에게 제시함으로써 사용자의 전력 저장 시스템에 대한 전반적 이해 증진은 물론 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 능력을 배양할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 충방전 패턴을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법을 나타내는 절차도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 방법을 나타내는 절차도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 모의 방법을 나타내는 절차도이다.
본 발명은 전력 저장 시스템(Electrical Energy Storage: EES)의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자에 의해 입력되는 다양한 규격의 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 소정 규격의 배터리 스택 장치를 통해 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작을 시뮬레이션하는 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)는 소정 규격의 배터리 스택(110), 연계 인버터(120), 제어부(130), 센싱부(140) 및 화면 표시부(150)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 스택(110)은 전력 저장 시스템의 에너지 저장장치를 모의하기 위한 장치로, 사용자에 의해 설계되는 다양한 규격의 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작을 모의하기 위해 재충전이 가능한 소정 용량의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬 형태로 결합하여 구현할 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 스택(110)은 연계 인버터(120)의 동작에 의해 충방전 동작이 제어됨으로써 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작을 모의할 수 있으며, 상기 배터리 스택(110)은 실제 전력 계통망(20)과 연계되어 위 전력 계통망(20)으로부터 상기 연계 인버터(120)의 제어를 통해 전력을 공급받거나 위 전력 계통망(20)으로 저장된 전력을 전송할 수 있다.
상기 연계 인버터(120)는 배터리 스택(110)의 일단에 연동되어 상기 배터리 스택(110)과 전력 계통망(20)간 전력 교환을 위한 주파수 변환을 수행하는 장치로, 상기 연계 인버터(120)는 제어부(130)로부터 수신되는 전력 지령치에 기초하여 상기 배터리 스택(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 충방전 동작 제어는 상기 배터리 스택(110)의 충/방전 수행 여부의 제어는 물론 충/방전 양에 대한 제어를 포함할 수 있다.
상기 제어부(130)는 사용자에 의해 설계되는 다양한 규격의 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴 정보에 따라 상기 소정 규격의 배터리 스택(110)을 통해 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작 수행을 모의하기 위한 전력 지령치를 산출하고 이를 상기 연계 인버터(120)로 전달할 수 있다.
상기 배터리 스택 설계 데이터는 사용자에 의해 입력되는 전력 저장 시스템의 에너지 저장 장치 관련 정보를 포괄적으로 지칭하는 것으로, 에너지 저장 장치의 구성 요소에 관한 정보로 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압 등에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 에너지 저장 장치의 구성 요소간 연결 관계에 관한 정보로 배터리 셀간 직/병렬 연결 개수 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이때, 상기 배터리 스택 설계 데이터는 상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)와 연동되는 교육용 컴퓨터(10)에 설치된 본 발명 실시예와 관련된 전력 저장 시스템의 교육 프로그램을 통해 사용자에 의해 입력되어 상기 제어부(130)로 전송될 수 있다.
상기 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 셀간 연결 방식으로 직/병렬 연결 개수는 사전 설정된 충방전 패턴 정보에 기초하여 적절히 설계될 수 있다.
상기 충방전 패턴 정보는 설계 대상 전력 저장 시스템의 운영 계획으로 시간에 따른 충/방전 동작 여부 및 충/방전 양에 관한 가상 데이터로서 교육 목적에 따라 적절히 변경하여 설정할 수 있는 것으로, 예컨대 상기 충방전 패턴 정보는 시간에 대한 충/방전 전력량의 함수로 표현될 수 있으며, 구체적으로 연속 함수, 이산 함수 또는 파형 함수 등으로 적절히 표현될 수 있다. 그리고, 상기 충방전 패턴 정보는 사용자의 배터리 스택 설계 시 사전 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 충방전 패턴을 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 그래프는 시간대 별 충/방전 여부 및 충/방전 양에 관한 충방전 패턴 정보의 일 예를 나타내는 것으로, 가로축은 시간을 세로축은 전력량(kW)을 나타낸다.
구체적으로 상기 충방전 패턴 정보는 도 2에서 나타낸 바와 같이 일간 충방전 계획으로 00시~05시 및 06시~10시 구간에서는 각 시간대 별 설정 전력량의 방전을, 11~13시, 14~21시 및 23시~24시 구간에서는 각 시간대 별 설정 전력량의 충전을 수행하도록 설정될 수 있으며, 그 외 시간대에서는 충/방전 동작을 수행하지 않는 것으로 설정될 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 배터리 스택 설계 데이터 및 상기 배터리 스택(110)의 규격에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴 정보에 따라 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작 모의를 위한 전력 지령치를 산출할 수 있다.
구체적으로 상기 전력 지령치는 사용자에 의해 설계된 다양한 규격의 배터리 스택 데이터에 기초하여 소정 규격의 배터리 스택(110) 장치를 통해 실제 전력 저장 시스템의 충방전 동작을 구현하기 위해 상기 사용자에 의해 설계된 배터리 스택 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴 정보에 따라 상기 배터리 스택(110)의 규격에 맞게 환산하는 과정을 통해 산출할 수 있는바, 예컨대 상기 전력 지령치는 아래의 수학식을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112013040142627-pat00002
여기서, P ref 는 전력 지령치, P pattern 은 충방전 패턴에 따른 설계 대상 전력 저장 시스템의 충/방전 전력량, V r-norm 은 상기 배터리 스택의 공칭(nominal) 전압, V d-norm 은 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 공칭 전압, N r-s 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, N d-s 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, C r 은 상기 배터리 스택의 용량, 상기 C d 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 용량, N r-p 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수, N d-p 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수를 나타낸다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)는 효율적 시험/교육 목적 달성을 위해 상기 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출하되, 충방전 수행 시간을 적절한 비율로 축소하여 전력 지령치를 산출할 수 있는 것으로 예컨대, 상기 충방전 패턴에서의 1시간을 1분 등으로 축소하여 모의할 수 있다.
이때, 상기 제어부(130)는 산출한 상기 전력 지령치를 아날로그 출력 채널(Analog output channel)을 통해 연계 인버터(120)로 전송할 수 있으며, 상기 연계 인버터(120)는 상기 제어부(130)로부터 수신되는 전력 지령치에 따라 동작함으로써 배터리 스택(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)는 사용자가 수립한 배터리 스택 설계 데이터에 따른 피드백(feed-back)으로 상기 배터리 스택(110)을 통한 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과를 사용자에게 제시/표시하기 위한 화면 표시부(150)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 화면 표시부(150)는 제어부(130)로부터 수신되는 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과로 예컨대, 전력 저장 시스템의 발전량, 충전량, 에너지 저장 장치의 충전 상태, 입/출력 전압, 입/출력 전류, 현재 전기 요금 등에 관한 정보를 표시할 수 있으며, 이를 위해 상기 화면 표시부(150)는 상기 제어부(130)와 전기적으로 연결되는 LCD(liquid crystal display) 또는 LED(light emitting diode) 등의 표시창으로 적절히 구현할 수 있다. 물론, 상기 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과는 교육용 컴퓨터(10)의 모니터를 통해서도 출력될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)는 상기 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과 정보를 산출하기 위해 배터리 스택(110) 및 연계 인버터(120)의 운전 상태 정보를 수집하고 이를 제어부(130)로 제공하는 센싱부(140)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 센싱부(140)는 상기 배터리 스택(110) 및 상기 연계 인버터(120)의 동작에 따른 실시간 전압, 전류를 검출하고 이를 제어부(130)에 제공/전달할 수 있으며, 상기 제어부(130)는 상기 센싱부(140)를 통해 수집되는 상기 배터리 스택(110) 및 상기 연계 인버터(120)의 실시간 전압, 전류에 기초하여 전력 저장 시스템의 발전량, 충전량, 입/출력 전압, 입/출력 전류 등에 관한 정보를 산출할 수 있다.
이를 위해 상기 센싱부(140)는 상기 배터리 스택(110)과 상기 연계 인버터(120)간 및 상기 연계 인버터(120)와 상기 전력 계통망(20)간에 장착되는 전압계, 전류계를 포함하여 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)를 이용한 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법을 나타내는 절차도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법은 교육용 컴퓨터(10)를 통해 사용자의 선택에 따라 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 모드 및 실습 교육 모드가 수행될 수 있음은 물론 상기 설계 학습 및 실습 교육의 원활한 진행을 위한 사전 교육으로 전력 저장 시스템 관련 개념 학습 모드가 수행될 수 있다(S301).
상기 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 및 상기 전력 저장 시스템 관련 개념 학습 과정은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)와 연동되는 교육용 컴퓨터(10)에 설치된 본 발명의 실시예와 관련된 전력 저장 시스템의 교육 프로그램을 통해 수행될 수 있으며, 상기 실습 교육 과정은 상기 설계 학습 과정을 통해 사용자에 의해 설계된 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 데이터를 상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)로 전송하여 소정 규격의 배터리 스택(110)을 통해 전력 저장 시스템을 모의하는 과정으로 수행될 수 있다.
상기 S301 단계에서 사용자에 의해 전력 저장 시스템 관련 개념 학습 모드가 선택된 경우, 상기 전력 저장 시스템의 교육 프로그램을 통해 전력 저장 시스템 관련 개념 학습이 시작될 수 있으며(S311), 전력 저장 시스템의 개념, 에너지 저장 장치, 배터리 스택, 전력 변환 장치, 전력 저장 시스템의 운전 정보 수집/감시 장치 및 배터리 관리 시스템(Battery management system)의 기능 및 구조에 관하여 사용자의 선택에 따른 적절한 방식으로 상기 교육용 컴퓨터(10)의 모니터, 스피커 등을 이용해 표시/설명할 수 있다(S313).
상기 S301 단계에서 사용자에 의해 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 모드가 선택된 경우, 상기 전력 저장 시스템의 교육 프로그램을 통해 배터리 스택 설계 학습이 시작될 수 있으며(S321), 사용자의 선택에 따른 전력 저장 시스템의 배터리 스택 용량, 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 연결방식으로 직/병렬 연결 개수 등을 포함하는 배터리 스택 설계 데이터의 입력을 통해 상기 설계 학습이 진행될 수 있다(S323).
이때, 상기 S323 단계는 사용자에게 체계적/전문적 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 과정을 제공하고, 사용자로 하여금 다양한 전력 소비 패턴에 따른 구체적 배터리 스택 설계 과정에 대한 이해의 증진은 물론 나아가 이를 평가하는 용도로 활용하기 위해 사용자로부터 상기 배터리 스택 설계 데이터를 단순히 입력받는 것이 아닌 사용 목적에 부합하는 배터리 스택의 설계가 이루어졌는지에 관한 적합성 판단 과정을 포함하여 수행할 수 있다.
이하에서는 상기 적합성 판단 과정을 포함하는 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 과정과 관련하여 새로운 도면을 이용해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 방법을 나타내는 절차도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 사용자의 선택에 따라 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 모드가 개시되면, 먼저 사용에게 설계 대상 전력 저장 시스템의 운영 계획으로 사전 설정된 배터리 스택의 충방전 패턴 정보를 제공한다(S401).
사용자로부터 상기 충방전 패턴 정보에 기초한 설계 대상 전력 저장 시스템의 배터리 스택 용량, 배터리 스택을 구성하는 개별 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압 정보를 포함하는 배터리 스택의 구성 요소에 관한 정보를 입력 받으며(403), 이어서 사용자로부터 배터리 셀의 직/병렬 연결 개수 정보를 포함하는 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보를 입력받는다(S405).
입력 받은 상기 배터리 스택 구성 요소에 관한 정보 및 상기 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴을 수행하기 적합한 설계가 이루어졌는지 여부를 확인한다(S407).
상기 S407 단계에서의 확인 결과 부적합한 것으로 판단되는 경우 상기 배터리 스택 구성 요소에 관한 정보 및 상기 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보의 입력 과정을 반복하여 수행할 수 있으며, 이와 달리 상기 확인 결과 적합한 것으로 판단되는 경우 배터리 스택 설계 데이터의 입력 과정을 완료할 수 있다.
상기 S323 단계의 수행을 통해 사용자로부터 입력받은 배터리 스택의 구성 요소에 관한 정보 및 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보를 포함하는 배터리 스택 설계 데이터를 저장할 수 있다(S325).
상기 S301 단계에서 사용자에 의해 전력 저장 시스템의 실습 교육 모드가 선택됨에 따라 상기 전력 저장 시스템의 교육 프로그램을 통해 전력 저장 시스템의 실습 교육이 시작되면(S331), 전술한 단계 S321 내지 S325의 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 학습 수행을 통해 생성/저장한 배터리 스택 설계 데이터 중 사용자의 선택에 따라 상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)를 통해 전력 저장 시스템을 모의하려는 해당 배터리 스택 설계 데이터를 불러올 수 있다(S333).
상기 배터리 스택 설계 데이터에 기초한 전력 저장 시스템을 모의하기 위해 해당 배터리 스택 설계 데이터는 교육용 컴퓨터(10)로부터 상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)의 제어부(130)로 전송될 수 있다.
상기 제어부(130)는 수신한 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 배터리 스택(110) 및 연계 인버터(120)를 통해 전력 저장 시스템의 충방전 동작을 모의하고, 위 모의 결과를 화면 표시부(150)에 표시할 수 있다(S335).
상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)를 통한 전력 저장 시스템의 모의 방법에 대하여는 새로운 도면을 이용해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 모의 방법을 나타내는 절차도이다.
상기 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치(100)의 제어부(130)는 교육용 컴퓨터(10)로부터 수신되는 배터리 스택 설계 데이터에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출한다(S501). 상기 전력 지령치의 산출 방법은 전술한 바와 같다.
상기 제어부(130)는 상기 전력 지령치를 연계 인버터(120)로 전송하고(S503), 상기 연계 인버터(120)는 상기 전력 지령치에 따라 동작함으로써 배터리 스택의 충/방전 수행 여부 및 충/방전 양을 제어한다(S505).
이때, 사용자가 수립한 배터리 스택 설계 데이터에 따른 피드백으로 센싱부(140)는 상기 배터리 스택(110) 및 상기 연계 인버터(120)의 운전 결과를 검출하고(S507), 상기 제어부(130)는 상기 센싱부(140)를 통해 검출된 결과를 전력 저장 시스템의 운전 결과로 환산하여 화면 표시부(150)에 이를 표시할 수 있다(S509).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 소정 규격의 배터리 스택을 이용한 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치에 있어서,
    사용자에 의해 설계되는 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 데이터 및 상기 배터리 스택의 규격에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출하는 제어부;
    상기 전력 지령치에 기초하여 상기 배터리 스택의 충방전 동작을 제어하는 연계 인버터;
    상기 배터리 스택 및 상기 연계 인버터의 운전 상태 정보를 검출하는 센싱부; 및
    상기 운전 상태 정보에 기초한 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과를 표시하는 화면 표시부를 포함하되,
    상기 배터리 스택 설계 데이터는, 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 용량, 배터리 셀의 전압, 배터리 셀간 연결 방식으로 직/병렬 연결 개수를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전력 지령치를 아래 수학식을 통해 산출하는 것을 특징으로 전력 저장 시스템의 교육용 시험 장치.
    Figure 112014060732670-pat00009

    여기서, Pref 는 전력 지령치, Ppattern 은 충방전 패턴에 따른 설계 대상 전력 저장 시스템의 충/방전 전력량, Vr-norm 은 상기 배터리 스택의 공칭(nominal) 전압, Vd-norm 은 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 공칭 전압, Nr-s 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, Nd-s 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, Cr 은 상기 배터리 스택의 용량, 상기 Cd 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 용량, Nr-p 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수, Nd-p 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수를 나타냄.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 소정 규격의 배터리 스택을 이용한 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법에 있어서,
    (a) 사용자로부터 전력 저장 시스템의 배터리 스택 설계 데이터를 입력받는 단계;
    (b) 상기 배터리 스택 설계 데이터 및 상기 배터리 스택의 규격에 기초하여 사전 설정된 충방전 패턴에 따라 전력 지령치를 산출하는 단계;
    (c) 상기 전력 지령치에 따라 상기 배터리 스택의 충방전 동작을 수행하는 단계;
    (d) 상기 배터리 스택의 운전 상태 정보를 검출하는 단계; 및
    (e) 상기 운전 상태 정보에 기초한 전력 저장 시스템의 모의 운전 결과를 표시하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 사용자로부터 배터리 스택의 용량, 배터리 스택을 구성하는 셀의 용량, 배터리 셀의 전압 정보를 포함하는 배터리 스택의 구성 요소에 관한 정보를 입력받는 단계; 및
    (a-2) 사용자로부터 배터리 셀의 직/병렬 연결 개수 정보를 포함하는 배터리 스택 구성간 연결 관계에 관한 정보를 입력받는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계는,
    상기 전력 지령치를 아래 수학식을 통해 산출하는 것을 특징으로 전력 저장 시스템의 교육용 시험 방법.
    Figure 112014060732670-pat00010

    여기서, Pref 는 전력 지령치, Ppattern 은 충방전 패턴에 따른 설계 대상 전력 저장 시스템의 충/방전 전력량, Vr-norm 은 상기 배터리 스택의 공칭(nominal) 전압, Vd-norm 은 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 공칭 전압, Nr-s 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, Nd-s 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 직렬 연결수, Cr 은 상기 배터리 스택의 용량, 상기 Cd 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택의 용량, Nr-p 는 상기 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수, Nd-p 는 사용자에 의해 설계된 배터리 스택을 구성하는 배터리 셀의 병렬 연결수를 나타냄.
  5. 삭제
  6. 삭제
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