KR20150119536A

KR20150119536A - Energy Storage System

Info

Publication number: KR20150119536A
Application number: KR1020140044763A
Authority: KR
Inventors: 김성환
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-26

Abstract

실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 신 재생 에너지 모듈; 상기 신 재생 에너지 모듈을 통해 공급되는 에너지를 변환하여 부하로 공급하는 제 1 전력 변환 장치; 및 상기 제 1 전력 변환 장치를 통해 공급되는 에너지를 변환하여 배터리를 충전시키는 제 2 전력 변환 장치를 포함하며, 상기 제 2 전력 변환 장치는, 상기 제 1 전력 변환 장치와의 통신을 통해 상기 신 재생 에너지 모듈을 통해 공급되는 에너지에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신한 정보를 이용하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전 조건을 설정한다.An energy storage system according to an embodiment includes a renewable energy module; A first power converter for converting energy supplied through the renewable energy module and supplying the energy to a load; And a second power conversion device for converting energy supplied through the first power conversion device to charge the battery, wherein the second power conversion device is connected to the first power conversion device through communication with the first power conversion device, Receives information on energy supplied through the energy module, and sets a charging condition for charging the battery using the received information.

Description

[0001] Energy Storage System [0002]

실시 예는, 에너지 저장 장치에 관한 것이다.An embodiment relates to an energy storage device.

산업의 발달과 더불어 전력 수요가 점차 증대되고 있으며, 주야, 계절, 일별에 따른 전력 사용량의 격차가 점차 심화하고 있다.With the development of industry, electric power demand is gradually increasing, and the gap of electric power consumption by day, season, and day is gradually increasing.

이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크 부하를 삭감하기 위한 많은 기술이 빠르게 개발되고 있는데, 이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 전지에 저장하거나 계통의 부족 전력을 전지에서 공급해주는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)이다.For this reason, many techniques for reducing the peak load by utilizing surplus power of the system are rapidly being developed. Typical examples of these technologies are an energy storage system which stores surplus power of the system in the battery, (Energy Storage System).

에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양 광 등의 신 재생 에너지에서 발생한 잉여 전력을 저장하였다가 피크 부하 또는 계통 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급한다. 이를 통해 신 재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화시키고, 최대부하 삭감과 부하 평준화를 달성할 수 있게 된다.The energy storage system stores surplus power generated at night, surplus power generated from renewable energy such as wind, sunlight, etc., and supplies power stored in the battery to the system during a peak load or system accident. This can stabilize the system power unstably fluctuating by the renewable energy source and achieve maximum load reduction and load leveling.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram of an energy storage system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템은, 신 재생 에너지 모듈(1)과 부하(2) 사이에 배치된 제 1 전력 변환 장치(3)와, 상기 제 1 전력 변환 장치(3)와 상기 부하(2) 사이에 배치된 제 2 전력 변환 장치(4)와, 상기 제 2 전력 변환 장치(4)를 통해 공급되는 전원에 의해 충전되는 배터리(5)를 포함한다.1, an energy storage system includes a first power conversion device 3 disposed between a renewable energy module 1 and a load 2, a first power conversion device 3 disposed between the first power conversion device 3 and the load A second power conversion device 4 disposed between the second power conversion device 4 and a battery 5 charged by a power source supplied through the second power conversion device 4. [

신 재생 에너지 모듈(1)은 신 재생 에너지를 발생한다. 예를 들어, 신 재생 에너지 모듈(1)은 태양 광 모듈일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 풍력 발전 모듈일 수도 있을 것이다.The renewable energy module (1) generates renewable energy. For example, the renewable energy module 1 may be a photovoltaic module, but not limited thereto, a wind power generation module.

제 1 전력 변환 장치(3)는 상기 신 재생 에너지 모듈(1)과 부하(2) 사이에 배치되며, 그에 따라 상기 신 재생 에너지 모듈(1)을 통해 발생하는 에너지를 상기 부하(2)에서 사용할 수 있는 에너지로 변환한다.The first power inverter 3 is disposed between the renewable energy module 1 and the load 2 so that the energy generated through the renewable energy module 1 is used in the load 2 To energy.

한편, 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 발생하는 에너지가 상기 부하(2)에서 사용하는 에너지 이상일 경우, 제 2 전력 변환 장치(4)는 상기 제 1 전력 변환 장치(3)를 통해 공급되는 에너지를 변환하여 배터리(5)를 충전시킨다.On the other hand, when the energy generated in the renewable energy module 1 is equal to or higher than the energy used in the load 2, the second power conversion device 4 converts the energy supplied through the first power conversion device 3 So as to charge the battery 5.

또한, 제 2 전력 변환 장치(4)는 더 이상 상기 배터리(5)에 에너지의 충전이 불가한 경우, 상기 부하(2)에 에너지를 공급하게 된다.Further, the second power converter 4 supplies energy to the load 2 when the battery 5 can not be charged any more.

이때, 제 2 전력 변환 장치(4)는 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 생산되는 에너지를 이용하여 배터리(5)를 충전시키는데, 상기 배터리(5)에 충전되는 에너지의 양은 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 생산되는 에너지 중 상기 부하에서 사용하고 있는 에너지를 제외한 나머지의 잉여 에너지이다.At this time, the second power converter 4 charges the battery 5 by using the energy generated from the renewable energy module 1, and the amount of energy charged in the battery 5 is equal to the amount of energy (1) is the remaining energy excluding the energy used in the load.

그러나, 상기 제 2 전력 변환 장치(4)는 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 생산되는 에너지의 양과, 상기 부하(2)에서 사용되고 있는 에너지 양을 모르기 때문에, 상기 배터리(5)에 저장될 에너지를 추정할 수 없게 된다. 이에 따라, 상기 제 2 전력 변환 장치(4)는 최소 전류를 충전 조건으로 설정하여 상기 배터리(5)를 충전시킨다.However, since the amount of energy produced in the renewable energy module 1 and the amount of energy used in the load 2 are not known, Can not be estimated. Accordingly, the second power converter 4 sets the minimum current to the charging condition to charge the battery 5.

이때, 최대 전류를 충전 조건으로 상기 배터리(5)의 충전이 이루어진다면, 일사량의 변화로 인해 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 생산되는 에너지의 양이 저감될 경우, 상기 제 2 전력 변환 장치(4)는 상기 배터리(5)를 더 이상 충전할 수 없게 되며, 이로 인해 상기 제 1 전력 변환 장치(3)는 과전류로 동작을 정지하게 된다.In this case, if the amount of energy produced by the renewable energy module 1 is reduced due to a change in solar radiation amount, if the battery 5 is charged with the maximum current as a charging condition, 4 will no longer be able to charge the battery 5, thereby causing the first power inverter 3 to stop operating with an overcurrent.

또한, 이와 반대로 최소 전류를 충전 조건으로 상기 배터리(5)의 충전이 이루어진다면, 상기 신 재생 에너지 모듈(1)에서 생산되는 에너지를 최대로 이용하지 못하고 낭비되는 문제가 있다.On the contrary, if the battery 5 is charged under the minimum current charging condition, the energy produced by the renewable energy module 1 can not be utilized at the maximum, which is a waste of energy.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 부하로 에너지를 공급하는 제 1 전력 변환 장치와, 배터리를 충전시키는 제 2 전력 변환 장치 사이에 통신 기능을 추가하여, 상호 정보의 교환이 이루어질 수 있도록 한 에너지 저장 시스템을 제공한다.In the embodiment according to the present invention, a communication function is added between a first power conversion device for supplying energy to a load and a second power conversion device for charging the battery, and an energy storage system .

또한, 본 발명의 실시 예에서는 신 재생 에너지 모듈과 연결된 전력 변환 장치를 통해 제공되는 정보를 이용하여 배터리의 충전을 위한 충전기로 동작하는 전력 변환 장치의 동작 조건을 설정할 수 있도록 한 에너지 저장 시스템을 제공한다.In an embodiment of the present invention, an energy storage system is provided to set operating conditions of a power conversion device operating as a charger for charging a battery using information provided through a power conversion device connected to a renewable energy module do.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that the technical objectives to be achieved by the embodiments are not limited to the technical matters mentioned above and that other technical subjects not mentioned are apparent to those skilled in the art to which the embodiments proposed from the following description belong, It can be understood.

또한, 상기 정보는, 상기 신 재생 에너지 모듈에서 상기 제 1 전력 변환 장치로 입력되는 전압 값 및 전류 값 중 적어도 하나를 포함한다.The information may include at least one of a voltage value and a current value input from the renewable energy module to the first power conversion device.

또한, 상기 제 2 전력 변환 장치는, 상기 수신되는 정보를 이용하여 상기 부하에서 사용되는 에너지를 제외한 잉여 에너지를 상기 배터리에 충전시키기 위한 충전 전류 값을 설정한다.Also, the second power converter sets a charge current value for charging the battery with surplus energy, excluding energy used in the load, using the received information.

또한, 상기 제 2 전력 변환 장치는, 상기 수신되는 정보 및 상기 부하에서 필요로 하는 에너지를 토대로 상기 배터리의 방전이 이루어지도록 한다.In addition, the second power conversion apparatus discharges the battery based on the received information and the energy required by the load.

또한, 상기 제 2 전력 변환 장치는, 상기 신 재생 에너지 모듈에서 출력되는 에너지보다 상기 부하에서 필요로 하는 에너지가 더 큰 경우, 상기 배터리의 방전 조건을 설정하고, 상기 설정된 방전 조건에 따라 상기 배터리를 방전시킨다.The second power conversion apparatus sets the discharge condition of the battery when the energy required by the load is larger than the energy output from the renewable energy module, Discharge.

또한, 상기 방전 조건은, 상기 배터리의 방전 전류 값을 포함한다.Further, the discharge condition includes a discharge current value of the battery.

또한, 상기 방전 전류 값은, 상기 신 재생 에너지 모듈에서 출력되는 에너지와 상기 부하에서 필요로 하는 에너지의 차이에 따른 부족 에너지에 의해 결정된다.In addition, the discharge current value is determined by a shortage energy corresponding to a difference between the energy output from the renewable energy module and the energy required for the load.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 신 재생 에너지의 생산량과, 부하로 공급되는 에너지량을 이용하여 배터리의 충전 조건을 설정함으로써, 현 조건에 맞는 최적의 상태로 상기 배터리의 충전이 이루어질 수 있으며, 전력 변환 장치의 정지 없이 상기 배터리의 충전 조건을 설정할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by setting the charging condition of the battery using the amount of new and renewable energy production and the amount of energy supplied to the load, the battery can be charged in an optimal state according to the current condition, The charging condition of the battery can be set without stopping the power conversion apparatus.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 신 재생 에너지 생산량의 변화에 따라 배터리의 충전 조건을 변경함으로써, 과전류로 인해 제 1 전력 변환 장치의 동작이 정지되는 상황을 사전에 방지할 수 있을 뿐 아니라, 상기 신 재생 에너지의 낭비를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible not only to prevent a situation in which the operation of the first power conversion apparatus is stopped due to the overcurrent by changing the charging condition of the battery in accordance with the change of the renewable energy production amount , It is possible to prevent waste of the renewable energy.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a schematic diagram of an energy storage system according to the prior art.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an energy storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 and 4 are flowcharts for explaining an operation method of an energy storage system according to an embodiment of the present invention, step by step.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of the steps of each block and flowchart in the accompanying drawings may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be embedded in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus so that the instructions, which may be executed by a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, Thereby creating means for performing the functions described in the step. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory It is also possible to produce manufacturing items that contain instruction means that perform the functions described in each block or flowchart illustration in each step of the drawings. Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in each block and flowchart of the drawings.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Also, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a schematic view illustrating an energy storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템은 신 재생 에너지 모듈(101), 부하(102), 제 1 전력 변환 장치(103), 제 2 전력 변환 장치(104) 및 배터리(105)를 포함한다.2, the energy storage system includes a renewable energy module 101, a load 102, a first power conversion device 103, a second power conversion device 104, and a battery 105.

신 재생 에너지 모듈(101)은 신 재생 에너지를 발생한다. 상기 신 재생 에너지 모듈(101)은 도 2에 도시된 바와 같이 태양 광 발전 모듈일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 신 재생 에너지 모듈(101)이 풍력 발전 모듈, 조력 발전 모듈, 지열 발전 모듈 중 어느 하나로 구성될 수도 있을 것이다.The renewable energy module 101 generates renewable energy. 2, the present invention is not limited to this, and the new and renewable energy module 101 may be a solar power generation module, a tidal power generation module, a geothermal power generation module, Power generation module may be configured.

부하(102)는 계통일 수 있으며, 이와 다르게 일반 가정집일 수 있다.The load 102 may be a system, or alternatively it may be a typical home.

제 1 전력 변환 장치(103)는 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생한 신 재생 에너지를 상기 부하(102)에서 사용 가능한 에너지로 변환하여 출력한다.The first power conversion device 103 converts the renewable energy generated through the renewable energy module 101 into energy usable in the load 102 and outputs it.

상기 제 1 전력 변환 장치(103)를 통해 변환된 에너지는 상기 부하(102)로 공급되며, 이때 상기 부하(102)에서 필요로 하는 에너지가 상기 발생한 에너지보다 적은 경우, 이에 따른 잉여 에너지는 제 2 전력 변환 장치로 공급된다.The energy converted through the first power converter 103 is supplied to the load 102. When the energy required by the load 102 is less than the generated energy, Power conversion device.

이와 같은, 제 1 전력 변환 장치(103)는 도면상에 도시하지 않았지만, 직류-직류 컨버터, 직류-교류 컨버터를 포함할 수 있다.As described above, the first power inverter 103 may include a DC-DC converter and a DC-AC converter although not shown in the figure.

상기 직류-직류 컨버터는, 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 출력되는 에너지를 승압한다.The DC-DC converter boosts the energy output through the renewable energy module (101).

즉, 직류-직류 컨버터는 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 출력되는 직류 전압을 승압하여 출력한다.That is, the DC-DC converter boosts the DC voltage output through the renewable energy module 101 and outputs the DC voltage.

직류-교류 컨버터는 상기 직류-직류 컨버터를 통해 승압된 에너지를 부하(102)에서 사용 가능한 에너지로 변환한다. 즉, 상기 직류-교류 컨버터는 상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 계통과 같은 교류부하에 공급한다.The dc-ac converter converts the boosted energy through the dc-dc converter to energy available in the load (102). That is, the DC-AC converter converts the DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to an AC load such as a system.

상기 직류-직류 컨버터는 전압이 낮은 쪽, 다시 말해서 신 재생 에너지 모듈(101)에서 전압이 높은 쪽으로 전력을 전달하기 위해 사용된다. The DC-DC converter is used to transfer power to the lower voltage side, that is, to the higher voltage in the renewable energy module 101.

상기 직류-직류 컨버터는 최대 전력 포인트를 추적하는 MPPT(Maximun Power Point Tracking) 기능을 수행하여 상기 신 재생 에너지를 최대로 하는 전압의 기준 신호를 만들어 내며, 이를 제어하기 위해 상기 직류-직류 컨버터는 전압 제어 및 전류 제어를 수행한다.The DC-DC converter performs a maximum power point tracking (MPPT) function for tracking a maximum power point to generate a reference signal of a voltage that maximizes the renewable energy. To control the DC-DC converter, the DC- Control and current control.

여기서, 상기 MPPT 기능이란, 일사량에 크게 의존하는 태양 광 발전장치의 특성에 따라, 변화하는 직류전압의 값이 특정 기준 값을 추종하도록 제어하는 것을 가리킨다, Here, the MPPT function indicates that the value of the varying direct-current voltage is controlled so as to follow a specific reference value in accordance with the characteristics of the photovoltaic device which greatly depends on the irradiation amount.

직류-교류 컨버터는 상기 직류-직류 컨버터를 통해 승압이 이루어진 에너지를 부하(102)와 연계되는 동작을 수행하며, 배터리(105)와 연결된 제 2 전력 변환 장치(104)로 잉여 에너지를 전달한다. The DC-AC converter performs an operation associated with the load 102 with the boosted voltage through the DC-DC converter and transfers surplus energy to the second power inverter 104 connected to the battery 105.

이를 위해, 직류-교류 컨버터는 부하(102)의 위상을 추종하는 PLL(Phase Lock Loop) 제어를 수행한다.To this end, the DC-AC converter performs a PLL (Phase Lock Loop) control to follow the phase of the load 102.

또한, 직류-교류 컨버터는 전압을 일정하게 유지하기 위해 양방향 운전이 가능하게 하며, 전류의 지령을 상기 PLL을 통해 얻어진 위상과 교류 측의 크기 성분을 고려하여 부하 전류에 대한 지령치를 생성한다.In addition, the DC-AC converter enables bidirectional operation to keep the voltage constant, and generates a command for the load current in consideration of the phase obtained through the PLL and the magnitude component on the AC side.

한편, 이와 같이 구성된 제 1 전력 변환 장치(103)는 제 2 전력 변환 장치(104)와 통신 라인을 통해 상호 연결되며, 그에 따라 상호 간에 필요한 정보를 교환한다.On the other hand, the first power inverter 103 configured as described above is interconnected with the second power inverter 104 through a communication line, thereby exchanging necessary information with each other.

바람직하게, 상기 제 1 전력 변환 장치(103)는 상기 제 2 전력 변환 장치(104)의 동작 조건을 설정하기 위한 기초 정보를 상기 제 2 전력 변환 장치(104)로 제공한다.Preferably, the first power inverter 103 provides basic information for setting the operating conditions of the second power inverter 104 to the second power inverter 104.

이때, 상기 기초 정보는, 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생하는 에너지에 대한 정보일 수 있다. 다시 말해서, 상기 기초 정보는 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생하는 에너지에 대한 전압 및 전류 정보일 수 있다.At this time, the basic information may be information on energy generated through the renewable energy module 101. In other words, the basic information may be voltage and current information on energy generated through the renewable energy module 101. [

이때, 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생한 에너지의 전압 및 전류 정보는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)로 입력되는 에너지의 전압 및 전류 정보와 동일하며, 이에 따라 상기 제 1 전력 변환 장치(103)는 입력 전압 및 입력 전류 값을 획득하여 상기 제 2 전력 변환 장치(104)로 제공한다.The voltage and current information of the energy generated through the renewable energy module 101 is the same as the voltage and current information of the energy input to the first power inverter 103, (103) obtains an input voltage and an input current value and provides it to the second power inverter (104).

제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)와 부하(104) 사이에 배치된다.A second power inverter (104) is disposed between the first power inverter (103) and the load (104).

제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)를 통해 출력되는 에너지 중 상기 부하(104)에서 사용되는 에너지를 제외한 잉여 에너지를 이용하여 배터리(105)를 충전한다.The second power conversion apparatus 104 charges the battery 105 by using surplus energy excluding energy used in the load 104 among the energy output through the first power conversion apparatus 103.

이때, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)의 후단에 배치될 수 있으며, 이와 다르게 상기 제 1 전력 변환 장치(103)를 구성하는 복수의 구성 요소의 사이에 배치될 수 있다.At this time, the second power conversion device 104 may be disposed at the rear end of the first power conversion device 103, and alternatively, between the plurality of components constituting the first power conversion device 103 .

예를 들어, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)를 구성하는 직류-직류 컨버터와 직류-교류 컨버터 사이에 배치될 수 있다.For example, the second power conversion device 104 may be disposed between the DC-DC converter and the DC-AC converter constituting the first power conversion device 103.

이에 따라, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 직류-직류 컨버터를 통해 승압된 에너지를 상기 배터리(105)에 맞게 변환하는 직류-직류 컨버터를 포함할 수 있다.Accordingly, the second power inverter 104 may include a DC-DC converter for converting the boosted energy of the DC-DC converter to the battery 105.

이때, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 배터리(105)를 충전 및 방전시킬 수 있는데, 상기 배터리(105)의 충전 및 방전을 위하여 충전 조건 및 방전 조건을 설정한다.At this time, the second power inverter 104 may charge and discharge the battery 105, and charge and discharge conditions are set for charging and discharging the battery 105.

상기 충전 조건은, 상기 배터리(104)로 전달되는 전류 값을 의미하고, 상기 방전 조건은 상기 배터리(104)를 통해 출력되는 전류 값을 의미할 수 있다.The charging condition is a current value transmitted to the battery 104, and the discharging condition may be a current value output through the battery 104. [

제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 충전 조건 및 방전 조건을 설정하기 위하여, 상기 제 1 전력 변환 장치(103)와 통신을 수행한다.The second power conversion device 104 communicates with the first power conversion device 103 to set the charging condition and the discharge condition.

그리고, 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)와의 통신을 통해 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생하는 신 재생 에너지에 대한 정보를 획득한다.The second power conversion unit 104 acquires information on the renewable energy generated through the renewable energy module 101 through communication with the first power conversion unit 103.

즉, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 설정한 바와 같이, 상기 제 1 전력 변환 장치(103)로 입력되는 전압 값 및 전류 값에 대한 정보를 수신한다.That is, as described above, the second power inverter 104 receives information about a voltage value and a current value input to the first power inverter 103.

그리고, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 수신한 전압 값 및 전류 값을 이용하여 상기 배터리의 충전을 위한 충전 조건 및 배터리의 방전을 위한 방전 조건을 설정한다.The second power inverter 104 sets a charging condition for charging the battery and a discharging condition for discharging the battery using the received voltage value and current value.

즉, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 수신한 전압 값과 전류 값, 그리고 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지를 제외한 잉여 에너지에 대한 정보를 확인하고, 상기 확인한 잉여 에너지를 손실 없이 상기 배터리(105)로 공급하기 위한 충전 전류 값을 설정한다.That is, the second power inverter 104 confirms information on the surplus energy excluding the received voltage value, the current value, and the energy used in the load 102, And sets a charge current value to be supplied to the battery 105.

그리고, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 설정한 충전 전류 값에 따른 전력 변환 동작을 수행하여, 상기 잉여 에너지를 모두 상기 배터리(105)에 충전시킨다.The second power inverter 104 performs a power conversion operation according to the set charge current value to charge the rechargeable battery 105 with the surplus energy.

한편, 상기와 같은 배터리(105)의 충전은 다음과 같은 조건에서 이루어질 수 있다.Meanwhile, the charging of the battery 105 may be performed under the following conditions.

1. 신 재생 에너지 모듈(101)에서 발생한 에너지가 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지보다 많을 때1. When the energy generated in the renewable energy module 101 is higher than the energy used in the load 102

2. 상기 배터리(105)가 완충 상태가 아닐 때2. When the battery 105 is not in a cushioning state

이에 따라, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 신 재생 에너지 모듈(101)에서 발생한 에너지가 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지보다 많고, 상기 배터리(105)가 완충 상태가 아닌 경우, 상기 수신되는 전압 값과 전류 값을 이용하여 상기 배터리(105)의 충전을 위한 충전 전류 값을 설정한다.Accordingly, when the energy generated in the renewable energy module 101 is greater than the energy used in the load 102 and the battery 105 is not in a buffered state, The charging current value for charging the battery 105 is set using the received voltage value and current value.

한편, 제 2 전력 변환 장치(104)는 다음과 같은 조건에서 상기 배터리(105)의 방전이 이루어지도록 한다.Meanwhile, the second power inverter 104 allows the battery 105 to be discharged under the following conditions.

1. 상기 신 재생 에너지 모듈(101)에서 발생한 에너지가 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지보다 적을 때1. When the energy generated in the renewable energy module 101 is less than the energy used in the load 102

2. 상기 신 재생 에너지 모듈(101)에서 에너지 발생이 이루어지지 않을 때2. When energy is not generated in the renewable energy module 101

이에 따라, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 신 재생 에너지 모듈(101)에서 발생한 에너지가 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지보다 적거나, 상기 신 재생 에너지 모듈(101)에서 에너지 발생이 이루어지지 않는 경우, 상기 배터리(105)의 방전이 이루어지도록 하고, 그에 따라 상기 배터리(105)에 저장된 에너지를 상기 부하(102)로 공급한다.Accordingly, the second power conversion apparatus 104 may be configured such that the energy generated in the renewable energy module 101 is less than the energy used in the load 102, or the energy generated in the renewable energy module 101 The battery 105 is discharged so that the energy stored in the battery 105 is supplied to the load 102. In this case,

이때, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 수신한 전압 값과 전류 값, 그리고 상기 부하(102)에서 에너지에 대응하는 부족 에너지에 대한 정보를 확인하고, 상기 확인한 부족 에너지를 상기 부하(102)로 공급하기 위한 상기 배터리(105)의 방전 전류 값을 설정한다.At this time, the second power inverter 104 confirms the received voltage value and current value, and information on the insufficient energy corresponding to the energy in the load 102, and outputs the determined insufficient energy to the load 102 The discharge current value of the battery 105 is set.

배터리(105)는 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성된 형태를 취할 수 있다. 보다 구체적으로, 도시되지는 않았지만 상기 배터리(105)는 복수의 배터리 셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되는 형태로 구현될 수 있다. The battery 105 may take a form in which a plurality of battery cells are constituted by one pack. More specifically, although not shown, the battery 105 may be implemented as a plurality of battery cells connected in series or in parallel.

배터리(105)는 배터리용 리액터(Lbatt) 및 배터리 내부에 저장된 에너지를 외부로 출력하는 적어도 하나의 IGBT스위칭 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 배터리는 여러 가지 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있는데, 예를 들어, 니켈-카트뮴 전지, 납 축전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등이 있을 수 있다.또, 상기 배터리(105)는 배터리와 연결되어 상기 배터리의 상태를 감시하는 BMS(Battery Management System)(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.The battery 105 may include a reactor Lbatt for a battery and at least one IGBT switching element for externally outputting energy stored in the battery. Such a battery can be realized by various kinds of battery cells, for example, a nickel-cadmium battery, a lead acid battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery, a lithium polymer battery, The battery 105 may further include a battery management system (BMS) (not shown) connected to the battery to monitor the state of the battery.

도 3 및 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.3 and 4 are flowcharts for explaining an operation method of an energy storage system according to an embodiment of the present invention, step by step.

도 3을 참조하면, 먼저 제 2 전력 변환 장치(105)는 신 재생 에너지의 발전 정보를 수신한다(100단계).Referring to FIG. 3, the second power converter 105 receives power generation information of renewable energy (operation 100).

이를 위해, 제 2 전력 변환 장치(104)는 제 1 전력 변환 장치(103)와 통신을 수행한다. 그리고, 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)와의 통신을 통해 상기 신 재생 에너지 모듈(101)을 통해 발생하는 신 재생 에너지에 대한 정보를 획득한다.To this end, the second power conversion device 104 performs communication with the first power conversion device 103. The second power conversion unit 104 acquires information on the renewable energy generated through the renewable energy module 101 through communication with the first power conversion unit 103.

즉, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 제 1 전력 변환 장치(103)로 입력되는 전압 값 및 전류 값에 대한 정보를 수신한다.That is, the second power inverter 104 receives information on a voltage value and a current value input to the first power inverter 103.

다음으로, 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 부하(102)에서 필요로 하는 에너지, 다시 말해서 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지를 확인한다(110단계).Next, the second power inverter 104 confirms the energy required by the load 102, that is, the energy used in the load 102 (step 110).

이후, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 확인한 전압 값 및 전류 값에 대한 정보와, 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지에 대한 정보를 토대로 잉여 에너지를 확인하고, 상기 확인한 잉여 에너지를 배터리(105)에 저장하기 위한 충전 조건을 설정한다(120단계).Thereafter, the second power inverter 104 confirms the surplus energy based on the information about the voltage and current values and the information about the energy used in the load 102, (Step 120).

그리고, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 설정한 충전 전류 값에 따른 전력 변환 동작을 수행하여, 상기 잉여 에너지를 모두 상기 배터리(105)에 충전시킨다(130단계).The second power inverter 104 performs a power conversion operation according to the set charge current value to charge the rechargeable battery 105 with the surplus energy in operation 130. [

다음으로, 도 4를 참조하면 먼저 제 2 전력 변환 장치(105)는 신 재생 에너지의 발전 정보를 수신한다(200단계).Next, referring to FIG. 4, the second power converter 105 receives generation information of renewable energy (Step 200).

다음으로, 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 부하(102)에서 필요로 하는 에너지, 다시 말해서 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지를 확인한다(210단계).Next, the second power converter 104 confirms the energy required by the load 102, that is, the energy used in the load 102 (step 210).

이후, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 확인한 전압 값 및 전류 값에 대한 정보와, 상기 부하(102)에서 사용되는 에너지에 대한 정보를 토대로 부족 에너지를 확인하고, 상기 확인한 부족 에너지를 배터리(105)에서 공급하기 위한 방전 조건을 설정한다(220단계).Thereafter, the second power inverter 104 checks the shortage energy based on the information about the voltage and current values and the information about the energy used in the load 102, (Step 220).

즉, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 수신한 전압 값과 전류 값, 그리고 상기 부하(102)에서 사용될 에너지를 토대로 부족 에너지를 확인하고, 상기 부족 에너지를 상기 배터리(105)에서 충당하기 위한 방전 전류 값을 설정한다.That is, the second power inverter 104 checks the shortage energy based on the received voltage value and the current value, and the energy to be used in the load 102, and supplies the shortage energy to the battery 105 The discharge current value is set.

그리고, 상기 제 2 전력 변환 장치(104)는 상기 설정한 방전 전류 값에 따른 전력 변환 동작을 수행하여, 상기 배터리(105)를 방전시킨다(230단계).Then, the second power inverter 104 performs a power conversion operation according to the set discharge current value to discharge the battery 105 (step 230).

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

101: 신 재생 에너지 모듈
102: 부하
103: 제 1 전력 변환 장치
104: 제 2 전력 변환 장치
105: 배터리101: Renewable energy module
102: Load
103: first power converter
104: second power converter
105: Battery

Claims

Renewable energy modules;
A first power converter for converting energy supplied through the renewable energy module and supplying the energy to a load; And
And a second power conversion device for converting energy supplied through the first power conversion device to charge the battery,
The second power conversion apparatus includes:
Receives information on energy supplied through the renewable energy module through communication with the first power conversion device, and sets a charging condition for charging the battery using the received information
Energy storage system.

The method according to claim 1,
The information includes:
And at least one of a voltage value and a current value input from the renewable energy module to the first power conversion device
Energy storage system.

The method according to claim 1,
The second power conversion apparatus includes:
A charging current value for charging the battery with surplus energy excluding energy used in the load is set using the received information
Energy storage system.

The method according to claim 1,
The second power conversion apparatus includes:
And discharging the battery based on the received information and the energy required by the load
Energy storage system.

5. The method of claim 4,
The second power conversion apparatus includes:
Wherein the control unit sets the discharge condition of the battery when the energy required by the load is larger than the energy output from the renewable energy module and discharges the battery according to the set discharge condition
Energy storage system.

6. The method of claim 5,
The above-
A value of a discharge current of the battery
Energy storage system.

The method according to claim 6,
The discharge current value
Is determined by the shortage energy due to the difference between the energy output from the renewable energy module and the energy required for the load
Energy storage system.