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KR20230038012A - Hybrid power plant operation method and system in independent system - Google Patents

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KR20230038012A
KR20230038012A KR1020210121229A KR20210121229A KR20230038012A KR 20230038012 A KR20230038012 A KR 20230038012A KR 1020210121229 A KR1020210121229 A KR 1020210121229A KR 20210121229 A KR20210121229 A KR 20210121229A KR 20230038012 A KR20230038012 A KR 20230038012A
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KR
South Korea
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pcs
charge
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power plant
ess
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KR1020210121229A
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원종남
채우규
김우현
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한국전력공사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법은, 제어 스케쥴을 수립하는 단계; ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들에 대하여, 각 PCS의 제어 용도 및 순위를 결정하는 단계; 상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하는 단계; 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계; 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SOC를 확인하여 SOC에 따른 조치를 수행하는 단계; 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A method for operating a hybrid power plant in an isolated system of the present invention comprises the steps of establishing a control schedule; determining a control purpose and priority of each PCS with respect to a plurality of PCSs sharing a battery of the ESS; Calculating an ESS charge/discharge amount in each unit time interval to be controlled by the control schedule; distributing the ESS charge/discharge amount to the plurality of PCSs; checking the SOC of the battery while operating each PCS according to the allocated charge/discharge amount and performing a measure according to the SOC; and performing a measure according to the difference between the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS in operation.

Description

독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및 시스템{HYBRID POWER PLANT OPERATION METHOD AND SYSTEM IN INDEPENDENT SYSTEM}Hybrid power plant operating method and system in independent system {HYBRID POWER PLANT OPERATION METHOD AND SYSTEM IN INDEPENDENT SYSTEM}

본 발명은 엔진 발전기와 재생에너지 발전기로부터 부하 사용 전력을 공급받으며 안정화를 위한 ESS를 구비한 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for operating a hybrid power plant in an independent system equipped with an ESS for stabilization while receiving power for load use from an engine generator and a renewable energy generator.

중앙 집중식 방식의 대규모 화석 연료의 발전을 줄이고 신재생에너지 사용의 확대를 위하여 연료 전지 및 태양광이나 풍력 등을 이용한 발전 등의 신재생에너지를 기반으로 하는 독립계통 방식의 재생에너지 발전 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 도서·산간 지역에서의 재생에너지 발전 장치(RG)은 신재생에너지의 사용을 촉진시킬 뿐만 아니라 발전 설비의 비용 부담을 줄이는 이점이 있어 그 관심이 높아지고 있다.Research on independent grid-type renewable energy generation systems based on new and renewable energy such as fuel cells and solar or wind power generation in order to reduce the centralized large-scale fossil fuel generation and expand the use of new and renewable energy In particular, renewable energy generators (RG) in island and mountainous areas are attracting increasing attention because they have the advantage of not only promoting the use of new and renewable energy but also reducing the cost burden of power generation facilities.

이러한 재생에너지 발전 장치는 에너지 밀도가 낮은 자연 에너지를 이용하여 발전되는 신재생에너지가 불규칙적이므로, 전력 수요에 따라 효율적으로 전력을 공급하기 위해서는 재생에너지 발전 장치와 발전된 전기를 저장하는 에너지 저장장치(energy storage system, ESS)가 혼용하는 형태로 이용되어야 한다. 이러한 독립계통 내 재생에너지 연계에 따른 에너지 저장장치의 필요성을 살펴보면 다음과 같다.Since renewable energy generated by using natural energy with low energy density is irregular in these renewable energy generators, in order to efficiently supply power according to power demand, renewable energy generators and energy storage devices that store generated electricity (energy storage devices) storage system, ESS) must be used in a mixed form. The necessity of an energy storage device according to the connection of renewable energy within the independent system is as follows.

대형 계통과 분리되어 회전 관성을 가지는 엔진 발전소인 디젤발전기로 부하전력을 공급하는 독립계통의 경우, 재생에너지가 연계되었을 때 출력 변동성 등으로 인해 계통 운영에 문제를 발생시킬 수 있기 때문에 에너지 저장장치(ESS)를 함께 설치해야 한다. 즉, 재생에너지 출력이 급격하게 변동하더라도 ESS 충·방전을 통해 연계점 출력을 일정하게 유지시켜 계통 운영에 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 재생에너지 출력이 과다하여 부하보다 커지게 되어 역조류가 발생하거나 반대로 출력이 매우 작아서 부하공급이 어려운 경우에도 ESS의 충·방전을 통해 해결할 수 있게 된다.In the case of an independent system that supplies load power to a diesel generator, which is an engine power plant with rotational inertia separated from a large system, energy storage devices ( ESS) must be installed together. In other words, even if the output of renewable energy fluctuates rapidly, the impact on system operation can be minimized by maintaining the output of the connection point constant through ESS charging and discharging. In addition, when the output of renewable energy is excessive and becomes larger than the load, reverse flow occurs or, on the contrary, when the output is very small and it is difficult to supply the load, it can be solved through charging and discharging of the ESS.

재생에너지가 연계된 독립계통 운영에 대한 기존 기술의 경우 디젤발전기가 아닌 ESS의 전력변환장치(Power Conditioning System, 이하 PCS)를 이용해서 계통의 주파수를 조정하는 형태에 대한 운영 기술이다. 해당 구조를 가진 독립계통의 경우 ESS의 저장용량이 커야 하므로 초기 투자비 과다로 인해 경제성을 확보하기 어렵기 때문에 실제로 이러한 구조를 적용하는 것은 매우 어렵다. In the case of the existing technology for independent system operation linked with renewable energy, it is an operation technology for adjusting the frequency of the system using the Power Conditioning System (PCS) of the ESS rather than a diesel generator. In the case of an independent system with the corresponding structure, since the storage capacity of the ESS must be large, it is difficult to secure economic feasibility due to excessive initial investment, so it is very difficult to actually apply this structure.

경제성을 확보하기 위해서는 기존의 독립계통과 같이 디젤발전기 기반으로 주파수 조정 운전을 하되, 적정 용량의 ESS를 연계하여 재생에너지를 안정적으로 운영할 수 있는 효율적인 방안이 필요하다.In order to secure economic feasibility, an efficient plan is needed to stably operate renewable energy by linking an ESS with an appropriate capacity while frequency-adjusted operation based on a diesel generator like the existing independent system.

또한, 디젤발전기 기반으로 주파수 조정 운전을 하는 형태에 대한 기존 기술이 있으나, 재생에너지에 대한 제어없이 디젤발전기만을 제어하는 하는 형태를 제시하고 있거나, 재생에너지 연계점 출력을 일정하게 유지하는 제어만을 수행하는 구조에 머물러 있다. In addition, there is an existing technology for frequency adjustment operation based on a diesel generator, but a form of controlling only a diesel generator without controlling renewable energy is proposed, or only control that keeps the output of a renewable energy connection point constant is performed. stay in the structure of

이러한 경우 엔진발전기, 특히, 디젤발전기는 출력변화가 빠르지 않기 때문에 운영시스템(Energy Management System)에 의한 제어를 하더라도 효과적으로 적용하기 어렵다. 또한, 재생에너지에 의한 연료사용량 절감 효과를 극대화하기 어렵다. 연계점 일정 출력 제어 뿐만 아니라 재생에너지를 보다 적극적으로 수용하여 디젤발전기의 발전량을 줄일 수 있는 방안이 필요하다.In this case, the engine generator, in particular, the diesel generator is difficult to apply effectively even if controlled by an operating system (Energy Management System) because the output change is not fast. In addition, it is difficult to maximize the effect of reducing fuel consumption by renewable energy. It is necessary to have a plan to reduce the amount of power generated by diesel generators by more actively accepting renewable energy as well as controlling the constant output of the linkage point.

대한민국 공개공보 10-2016-0114802호 : 하이브리드 발전시스템Republic of Korea Publication No. 10-2016-0114802 : Hybrid Power Generation System

본 발명은 독립계통의 주파수 조정 기능은 엔진 발전기로서 디젤발전기가 수행하며 ESS는 재생에너지와 병렬로 동일한 연계점에 설치되는 구조의 하이브리드 발전소에서, 연료사용량 절감과 계통 안정을 동시에 달성할 수 있는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및 그 시스템을 제공하고자 한다.In the hybrid power plant structure in which the frequency adjustment function of the independent system is performed by a diesel generator as an engine generator and the ESS is installed at the same connection point in parallel with renewable energy, an independent system capable of achieving both fuel consumption reduction and system stability at the same time It is intended to provide a hybrid power plant operation method and system in the system.

본 발명의 일 측면에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법은, 제어 스케쥴을 수립하는 단계; ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들에 대하여, 각 PCS의 제어 용도 및 순위를 결정하는 단계; 상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하는 단계; 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계; 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SOC를 확인하여 SOC에 따른 조치를 수행하는 단계; 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A method for operating a hybrid power plant in an isolated system according to an aspect of the present invention includes establishing a control schedule; determining a control purpose and priority of each PCS with respect to a plurality of PCSs sharing a battery of the ESS; Calculating an ESS charge/discharge amount in each unit time interval to be controlled by the control schedule; distributing the ESS charge/discharge amount to the plurality of PCSs; checking the SOC of the battery while operating each PCS according to the allocated charge/discharge amount and performing a measure according to the SOC; and performing a measure according to the difference between the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS in operation.

여기서, 재생에너지 발전기 출력 제한을 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the step of confirming the renewable energy generator output limit may be further included.

여기서, 상기 제어 스케쥴을 수립하는 단계는, 장기 시간 구간에 대하여 HGP 모드와 RFM 모드 중 하나를 선택하는 단계; 및 HGP 모드가 선택된 경우, 상기 장기 시간 구간을 구성하는 단위 시간 구간들에서 ESS와 재생에너지 발전기의 연계점에 대한 출력들로 HGP 제어 스케쥴을 작성하는 단계를 포함할 수 있다.Here, establishing the control schedule may include selecting one of an HGP mode and an RFM mode for a long time interval; And when the HGP mode is selected, it may include creating an HGP control schedule as outputs for connection points between the ESS and the renewable energy generator in unit time intervals constituting the long-term time interval.

여기서, 상기 PCS의 제어 용도 및 순위를 결정하는 단계에서는, 상기 다수의 PCS들 중 하나는 주파수에 따라 출력이 조정되는 드룹 제어용으로 지정하고, 나머지 PCS들에 대하여 충·방전량을 수행할 우선 순위를 부여할 수 있다.Here, in the step of determining the control purpose and order of the PCS, one of the plurality of PCSs is designated for droop control in which the output is adjusted according to the frequency, and the priority order for performing the charge and discharge amount for the remaining PCSs can be granted.

여기서, 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계에서는, 상기 ESS 충방전량을 하나의 PCS의 최대 출력값의 한도 내에서 상기 우선 순위에 따라 PCS들에 배분할 수 있다.Here, in the step of distributing to the plurality of PCSs, the ESS charge/discharge amount may be allocated to the PCSs according to the priority within the limit of the maximum output value of one PCS.

여기서, 상기 ESS 충방전량을 계산하는 단계에서는, HGP 모드가 선택된 경우에는 상기 단위 시간 구간들 각각에 대하여 작성된 상기 연계점의 출력값에 따라 상기 ESS 충방전량을 산출하고, RFM 모드가 선택된 경우에는 상기 독립계통의 엔진 발전기의 출력을 상한 및 하한 출력값 사이에서 먼저 결정하고, 결정된 엔진 발전기 출력값에 따라 상기 ESS 충방전량을 산출할 수 있다.Here, in the step of calculating the ESS charge/discharge amount, when the HGP mode is selected, the ESS charge/discharge amount is calculated according to the output value of the connection point prepared for each of the unit time intervals, and when the RFM mode is selected, the independent The output of the engine generator of the system may be first determined between the upper and lower limit output values, and the ESS charge/discharge amount may be calculated according to the determined engine generator output value.

여기서, 상기 배터리 SOC 관리 단계에서는, 상기 배터리 SOC가 정상 범위 보다 낮은 상태에서 방전을 수행하려는 경우 PCS 방전을 정지시키고, 상기 배터리 SOC가 정상 범위 보다 높은 상태에서 충전을 수행하려는 경우 상기 재생에너지 발전기에 대하여 출력 제한값을 설정할 수 있다.Here, in the battery SOC management step, when the battery SOC is to be discharged in a state lower than the normal range, PCS discharge is stopped, and when the battery SOC is to be charged in a state higher than the normal range, to the renewable energy generator Output limits can be set for

여기서, 상기 PCS 출력 변화율 제어 단계에서는, 상기 PCS 충방전량 변화율이 기준값보다 큰 경우, 상기 기준값 이내에서 증가하거나 감소하도록 최종 PCS 충방전량을 조정할 수 있다.Here, in the step of controlling the PCS output change rate, when the PCS charge/discharge amount change rate is greater than the reference value, the final PCS charge/discharge amount may be adjusted to increase or decrease within the reference value.

여기서, 상기 재생에너지 발전기 출력 제한을 확인하는 단계에서는, 상기 PCS 과충전을 방지하기 위한 출력 제한값, 상기 배터리 SOC 과다로 인한 출력 제한값 및 엔진 발전기 최소발전량 충족을 위한 출력 제한값 중 가장 작은 값으로 상기 재생에너지 발전기 출력 제한을 결정할 수 있다.Here, in the step of checking the renewable energy generator output limit, the renewable energy with the smallest value among the output limit value for preventing overcharging of the PCS, the output limit value due to excessive battery SOC, and the output limit value for meeting the minimum power generation amount of the engine generator Generator output limits can be determined.

본 발명의 다른 측면에 따른 엔진 발전기, 재생에너지 발전기 및 ESS를 구비한 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템은, 제어 스케쥴 작성 및 상기 ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들의 용도 방식 및 순위를 설정하는 사전 설정부; 상기 엔진 발전기, 상기 재생에너지 발전기, 부하 및 상기 ESS의 상태를 감시하는 상태 감시부; 상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하고, 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하여, 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SoC에 따른 조치 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 제어부; 및 상기 제어 스케쥴을 위한 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택을 접수하고,상기 배터리의 SoC에 따른 조치 및 상기 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치에 포함된 알람을 출력하기 위한 운영자 인터페이스를 포함할 수 있다.In an independent system equipped with an engine generator, a renewable energy generator, and an ESS, the hybrid power plant operating system according to another aspect of the present invention creates a control schedule and uses a plurality of PCSs that share the battery of the ESS. setting unit; a state monitoring unit for monitoring states of the engine generator, the renewable energy generator, a load, and the ESS; The ESS charge/discharge amount is calculated in each unit time period to be controlled by the control schedule, the ESS charge/discharge amount is distributed to the plurality of PCSs, and each PCS is operated according to the allocated charge/discharge amount. SoC of the battery A control unit for performing measures according to the difference between the distribution value of the charge and discharge amount of the PCS and the charge and discharge amount of the PCS in operation; and an operator interface for receiving an operator's selection of the HGP mode and the RFM mode for the control schedule, and outputting an alarm included in the action according to the SoC of the battery and the difference between the charge and discharge amount of the PCS. can do.

여기서, 상기 사전 설정부는, 상기 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택에 따라 제어 스케쥴을 작성하는 스케쥴 작성부; 및 상기 다수의 PCS들 중 하나는 주파수에 따라 출력이 조정되는 드룹 제어용으로 지정하고, 나머지 PCS들에 대하여 충·방전량을 수행할 우선 순위를 부여하는 PCS 설정부를 포함할 수 있다.Here, the presetting unit includes: a schedule creation unit for creating a control schedule according to the operator's selection of the HGP mode and the RFM mode; and a PCS setting unit designating one of the plurality of PCSs for droop control in which an output is adjusted according to frequency, and giving priority to charge/discharge amount of the remaining PCSs.

여기서, 상기 제어부는, 상기 다수의 PCS들을 할당된 용도 및 우선 순위에 따라 제어하는 ESS 제어부; PCS를 운전하면서 확인한 배터리의 SoC 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따라 비상 상황 여부를 판정하는 비상 판정부; 및 케이스별로 비상 상황에서의 조치 및 알람을 수행하는 비상 조치부를 포함할 수 있다.Here, the control unit includes: an ESS control unit controlling the plurality of PCSs according to assigned uses and priorities; an emergency decision unit that determines whether or not an emergency situation exists according to a difference between the SoC of the battery and the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS being operated; And it may include an emergency action unit that performs actions and alarms in emergency situations on a case-by-case basis.

여기서, 상기 제어부는, 상기 제어 스케쥴 또는 상기 비상 상황에서의 조치에 따라 상기 재생에너지 발전기를 제어하는 신재생에너지 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, the control unit may further include a renewable energy control unit for controlling the renewable energy generator according to the control schedule or action in the emergency situation.

여기서, 상기 제어 스케쥴, 상기 다수의 PCS들의 제어 용도 및 순위를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a storage unit for storing the control schedule, control purpose and order of the plurality of PCSs.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및/또는 시스템을 실시하면, 독립계통의 주파수 조정 기능은 디젤발전기가 수행하며 ESS는 재생에너지와 병렬로 동일한 연계점에 설치되는 구조의 하이브리드 발전소에서, 연료사용량 절감과 계통 안정을 동시에 달성할 수 있는 이점이 있다.When the method and / or system for operating a hybrid power plant in an independent system according to the spirit of the present invention having the above configuration is implemented, the frequency adjustment function of the independent system is performed by a diesel generator, and the ESS is installed in parallel with renewable energy at the same connection point In a hybrid power plant with a structure to be, there is an advantage that can achieve fuel consumption reduction and system stability at the same time.

본 발명의 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및/또는 시스템은, 재생에너지가 연계된 독립계통의 안정적인 운전을 통해 재생에너지 수용력 증대에 기여하는 이점이 있다.The method and/or system for operating a hybrid power plant in an independent system of the present invention has an advantage of contributing to increasing renewable energy capacity through stable operation of an independent system linked to renewable energy.

본 발명의 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및/또는 시스템은, 독립계통 내 친환경 전력시스템 구축을 통해 기존 디젤발전기 사용량을 줄임으로써 연료사용량을 감축하는 이점이 있다.The method and/or system for operating a hybrid power plant in an independent system of the present invention has an advantage of reducing fuel consumption by reducing the amount of use of an existing diesel generator through the establishment of an eco-friendly power system in an independent system.

본 발명의 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법 및/또는 시스템은, ESS가 복수의 PCS로 구성되어 있을 경우 PCS의 충·방전 우선순위를 선정하여 여러 대의 PCS를 동시에 운전하는 시간을 감축함으로써 PCS에서 발생되는 손실을 감소시키는 이점이 있다.The method and/or system for operating a hybrid power plant in an independent system of the present invention, when the ESS is composed of a plurality of PCSs, prioritizes charging and discharging of the PCSs to reduce the time for simultaneously operating several PCSs, This has the advantage of reducing the losses incurred.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 하이브리드 발전소 운영 방법이 수행되는 필드로서 독립계통으로 운영될 수 있는 하이브리드 발전소 구성을 도시한 구조도.
도 2는 HGP 모드에 따른 하이브리드 발전소의 운전 패턴을 예시한 그래프.
도 3은 RFM 모드에 따른 하이브리드 발전소의 운전 패턴을 예시한 그래프.
도 4는 도 1의 하이브리드 발전소 시스템과 본 발명의 사상에 따른 발전소 운영 시스템과의 연결 관계를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 시스템에서 수행될 수 있는 운영 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 6은 PCS별 충·방전량 배분 과정의 구체화된 일 예를 도시한 흐름도.
도 7은 배터리 SOC 관리의 구체적인 과정의 일 예를 도시한 흐름도.
도 8은 PCS 출력 변화율 제어의 구체적인 과정이 일 예를 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법이 수행되는 하이브리드 발전소 운영 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도.
1 is a field in which a method for operating a hybrid power plant according to the spirit of the present invention is performed, and is a structural diagram showing a configuration of a hybrid power plant that can be operated as an independent system.
2 is a graph illustrating an operating pattern of a hybrid power plant according to an HGP mode.
3 is a graph illustrating an operating pattern of a hybrid power plant according to RFM mode.
4 is a configuration diagram showing a connection relationship between the hybrid power plant system of FIG. 1 and a power plant operating system according to the spirit of the present invention;
5 is a flowchart illustrating an embodiment of an operating method that can be performed in a hybrid power plant operating system in an isolated system according to the spirit of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a specific example of a process of distributing charge and discharge amounts for each PCS.
7 is a flowchart illustrating an example of a specific process of battery SOC management;
8 is a flowchart illustrating an example of a specific process of controlling a PCS output change rate;
9 is a block diagram showing an embodiment of a hybrid power plant operating system in which a hybrid power plant operating method in an isolated system according to the spirit of the present invention is performed.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. Terms are only for the purpose of distinguishing one element 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it may be understood that another component may exist in the middle. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In this specification, the terms include or include are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It can be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 하이브리드 발전소 운영 방법이 수행되는 필드로서 독립계통으로 운영될 수 있는 하이브리드 발전소 구성을 도시한 구조도이다.1 is a field in which a method for operating a hybrid power plant according to the spirit of the present invention is performed, and is a structural diagram showing a configuration of a hybrid power plant that can be operated as an independent system.

본 발명에서는 독립계통의 주파수 조정 기능은 회전 관성을 가지고 연료를 소모하는 엔진 발전기로서 디젤 발전기가 수행하며 ESS는 재생에너지와 병렬로 동일한 연계점(C)에 설치되는 구조(하이브리드 발전소 : 재생에너지 + ESS)를 가진다. ESS(10)는 2대 이상의 PCS들(12-1, 12-2)이 존재하며 1대는 디젤발전기와 Droop 운전을 하며 주파수 조정을 수행하고, 나머지 PCS들이 운영시스템의 제어 지령에 따라 충·방전을 수행한다.In the present invention, the frequency adjustment function of the independent system is performed by a diesel generator as an engine generator that has rotational inertia and consumes fuel, and the ESS is installed in parallel with renewable energy at the same connection point (C) (hybrid power plant: renewable energy + ESS). ESS (10) has two or more PCSs (12-1, 12-2), one performs frequency adjustment by operating a diesel generator and droop, and the remaining PCS charge and discharge according to the control command of the operating system Do it.

도 1에 도시한 하이브리드 발전소 시스템은, 배터리(14)를 다수의 PCS들(12-1, 12-2)이 공유하는 구성을 가지며, 도시하지는 않았지만 연료를 사용하는 엔진 발전기로서 디젤 발전기를 더 포함한다. 다른 구현에서 상기 디젤 발전기는 가스 터빈이나, 증기 터빈, 가스(수소) 엔진 등 연료의 산화 에너지로부터 발전을 수행하며 회전 관성을 가지는 다른 발전기로 대체될 수 있음을 밝혀둔다. The hybrid power plant system shown in FIG. 1 has a configuration in which a battery 14 is shared by a plurality of PCSs 12-1 and 12-2, and although not shown, a diesel generator is further included as an engine generator using fuel do. In another implementation, it should be noted that the diesel generator may be replaced by another generator having rotational inertia, such as a gas turbine, steam turbine, or gas (hydrogen) engine, which generates power from oxidation energy of fuel.

상기 디젤 발전기는 상기 연계점에 직접 연결되거나, 디젤 발전기가 담당하는 독립계통의 부하를 경유하여 연결될 수 있다. The diesel generator may be directly connected to the connection point, or may be connected via a load of an independent system in charge of the diesel generator.

재생에너지 발전기, 원동기(디젤) 발전기 및 ESS로 구성되는 독립계통을 운용하는데 있어서 ESS의 PCS 운전을 제어하는 방법으로서, PCS 운전이 지향하는 목적에 따라 HGP 모드와 RFM 모드로 구분할 수 있다.As a method of controlling the PCS operation of the ESS in operating an independent system composed of a renewable energy generator, a prime mover (diesel) generator, and an ESS, it can be divided into HGP mode and RFM mode according to the purpose of PCS operation.

본 발명에서는 상기 HGP 모드와 RFM 모드를 적용하여, 재생에너지에 의한 연료사용량 절감을 극대화하기 위해 디젤발전기 연료 사용량 최소 운전 방법과 동시에 안정적인 운전을 위한 연계점 일정 출력 운전 방법을 선택적으로 수행할 수 있다. 즉, 2가지 운전모드를 가지며 이는 발전소 운영자(원)에 의한 필요에 따라 선택한다. 상기 2가지 운전모드 모두 ESS의 충·방전값을 결정하기 위한 연산을 수행하고 제어하는 방식을 가진다.In the present invention, by applying the HGP mode and the RFM mode, in order to maximize fuel consumption reduction by renewable energy, a diesel generator fuel consumption minimum operation method and a link point constant output operation method for stable operation can be selectively performed. . That is, it has two operation modes, which are selected according to the needs of the operator (member) of the power plant. Both of the above two operation modes have a method of performing and controlling an operation for determining the charge/discharge value of the ESS.

도 2는 HGP 모드에 따른 하이브리드 발전소의 운전 패턴을 예시한 그래프이다.2 is a graph illustrating an operating pattern of a hybrid power plant according to an HGP mode.

도 3은 RFM 모드에 따른 하이브리드 발전소의 운전 패턴을 예시한 그래프이다.3 is a graph illustrating an operating pattern of a hybrid power plant according to RFM mode.

상기 HGP 모드(Hybrid Generation Plant Mode)는 하이브리드 발전소 연계점에서의 출력이 일정하게 유지되도록 운전하기 위한 것이다. 예측된 계통의 부하 패턴을 반영하여 미리 정해진 연계점 출력 패턴을 사용하고, 해당 연계점 출력 패턴이 유지될 수 있도록, 각 제어 대상 시간 구간에 정해진 하이브리드 발전소 연계점 출력을 갖도록 재생에너지 출력에 따라 ESS의 충·방전을 수행한다. The HGP mode (Hybrid Generation Plant Mode) is for operation such that output at a hybrid power plant connection point is constantly maintained. ESS according to renewable energy output so that a predetermined link point output pattern is used by reflecting the predicted load pattern of the system and the hybrid power plant link point output is determined for each control target time interval so that the link point output pattern can be maintained perform charging and discharging of

상기 HGP 모드는 하이브리드 발전소가 디젤발전소 운영에 미치는 영향을 최소화하기 위한 운영 목적을 가지며, 전체 부하에서 하이브리드 발전소 연계점 출력값을 제외한 나머지 부하를 디젤발전기가 공급하게 되며, 급격한 출력변화가 없어 안정적으로 운전이 가능하다.The HGP mode has an operational purpose of minimizing the impact of the hybrid power plant on the operation of the diesel power plant, and the diesel generator supplies the remaining load excluding the output value of the hybrid power plant connection point from the total load, and operates stably without sudden output change. this is possible

상기 RFM 모드(Renewable Fraction Maximization Mode)는 경제적/환경적으로 불리한 디젤발전소의 연료 사용량이 최소가 되도록 운전하기 위한 것이다. 디젤발전기의 최대, 최소 운전용량을 고려하여 운전범위(최소 운전용량과 최대 운전용량 사이) 내에서 디젤발전기가 운전하되, 해당 범위 내에서는 최대한 재생에너지 발전을 수행한다. 상기 RFM 모드에서는, 디젤발전기가 하한치(최소 부하율) 미만으로 운전하게 되어 ESS가 충전을 수행한다The RFM mode (Renewable Fraction Maximization Mode) is to operate the economically/environmentally unfavorable diesel power plant to minimize fuel consumption. Considering the maximum and minimum operating capacity of the diesel generator, the diesel generator operates within the operating range (between the minimum operating capacity and the maximum operating capacity), and within the range, renewable energy generation is performed as much as possible. In the RFM mode, the diesel generator operates below the lower limit (minimum load factor) and the ESS performs charging

상기 RFM 모드는 재생에너지 출력을 통해 최대한 부하를 공급할 수 있어 계통의 운영 비용(디젤발전소 연료비) 절감을 극대화하며, 비정상 발생시에는 디젤발전기의 출력을 높여 정상범위로 회복시키게 된다.The RFM mode can supply the maximum load through renewable energy output, maximizing the reduction in system operating costs (diesel power plant fuel cost), and in the event of an abnormality, the output of the diesel generator is increased to restore it to a normal range.

본 발명에서는 2가지 운전모드를 수행하되, ESS의 구성요소인 PCS와 배터리의 상태에 따라 정상상태와 비상상태로 구분하여 안정적인 운전을 수행할 수 있도록 하는 구체적인 방안을 제시하고자 한다. 보다 구체적으로, PCS의 경우 충·방전량이 과다하여 정격용량이 초과하지 않도록 하며, 배터리의 경우 충전잔량(State of Charge, 이하 SOC)가 과도하게 낮거나 높지 않도록 한다.In the present invention, two operation modes are performed, but a specific plan is proposed to enable stable operation by dividing them into a normal state and an emergency state according to the state of the PCS and battery, which are components of the ESS. More specifically, in the case of PCS, the rated capacity is not exceeded due to excessive charge and discharge, and in the case of batteries, the state of charge (SOC) is not excessively low or high.

상기 PCS와 배터리의 상태에 따라 정상상태와 비상상태로 구분하는 방안으로서, PCS 충·방전량 및 배터리 PCS에 따른 상태 정의를 규정하면 하기 표 1과 같다.As a method of classifying a normal state and an emergency state according to the state of the PCS and the battery, the definition of the state according to the PCS charge/discharge amount and the battery PCS is shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

그런데, 도 2 및 도 3을 참조하면, HGP 모드의 경우 각 운전 주체들의 출력 변동율이 작은 안정적인 운전이 가능하며, RFM 모드의 경우 경제적이고 친환경적인 운전이 가능하나 각 운전 주체들의 출력 변동율이 높아 계통의 안정성과 각 운전 주체들의 하드웨어 내구성을 떨어뜨리게 된다.However, referring to FIGS. 2 and 3, in the case of the HGP mode, stable operation with a small output fluctuation rate of each driving entity is possible, and in the case of the RFM mode, economical and eco-friendly operation is possible, but the output fluctuation rate of each driving entity is high and the system stability and hardware durability of each driving entity.

따라서, 상기 HGP 모드와 RFM 모드의 장점 부분들을 가지고 단점 부분들을 개선한 제3의 개선된 모드로 운영하는 것이 이상적이다.Therefore, it is ideal to operate in the third improved mode in which the disadvantages are improved with the advantages of the HGP mode and the RFM mode.

그러나, 하이브리드 발전소 운영 목적도 상술한 경제성, 친환경성, 안정성 및 내구성 등 다양한 항목들에 대한 가중치들이 케이스(발전소 위치, 주체, 시기)마다 다르고, 상기 HGP 모드와 RFM 모드를 수행하는데에도 고려 대상이 되는 파라미터들도 많아서, 2가지 운전모드들의 장점들만을 결합한 운전 모드를 새롭게 구성하는 것은 극히 난해하다.However, for the purpose of operating a hybrid power plant, the weights for various items such as economic feasibility, eco-friendliness, stability, and durability are different for each case (location of power plant, subject, time), and the subject of consideration is also considered in performing the HGP mode and RFM mode. Since there are many parameters that can be used, it is extremely difficult to newly configure a driving mode that combines only the advantages of the two driving modes.

최근 다양한 분야에 적용되고 있는 머신러닝이나 빅데이터 기술의 경우에도, 고려 대상 파라미터가 많은 경우, 충분히 누적된 대량의 실 운영 데이터가 요구되어, 상기 HGP 모드와 RFM 모드 각각에 대하여 학습하는 것도 버거운 상황이다.Even in the case of machine learning or big data technologies, which are recently applied in various fields, when there are many parameters to be considered, a large amount of sufficiently accumulated actual operating data is required, making it difficult to learn each of the HGP mode and RFM mode. am.

상술한 실무 사정에서 최적으로 필드에서 적용될 수 있는 방안으로서, 본 발명에서는 현재 필드에 적용되거나 적용 중이어서 운영자에게 익숙한 상기 HGP 모드와 RFM 모드를 기반으로, 각 모드에 대하여 해당 단점을 완화하는 개선된 제어 방법을 새로이 구성하고, 발전소 운영자에게 비교적 장기간의 제어 대상이 되는 장기 시간 구간에 대하여 개선된 HGP 모드와 개선된 RFM 모드 중에서 선택하여 운영하는 방안을 제시한다. As a method that can be optimally applied in the field in the above-described practical circumstances, in the present invention, based on the HGP mode and RFM mode that are currently applied or are being applied to the field and are familiar to operators, an improved method for mitigating the corresponding disadvantages for each mode A new control method is formed, and a method of selecting and operating between the improved HGP mode and the improved RFM mode for a long-term time period, which is a relatively long-term control target, is presented to the power plant operator.

도 4는 도 1의 하이브리드 발전소 시스템과 본 발명의 사상에 따른 발전소 운영 시스템(100)과의 연결 관계를 도시한 구성도이다. 도시한 시스템의 주요 구성요소는 재생에너지(풍력, 태양광), ESS 및 운영시스템이다.4 is a configuration diagram showing a connection relationship between the hybrid power plant system of FIG. 1 and the power plant operating system 100 according to the spirit of the present invention. The main components of the illustrated system are renewable energy (wind power, solar power), ESS and operating system.

재생에너지 발전소(80)는 도시한 시스템에서 재생에너지(풍력, 태양광)는 운영자의 운영시스템(100)과 통신으로 연계되어 있으며, 이를 통해 실시간으로 상태정보(운전/정지, 발전량 등)를 제공하고, 제어가 가능하다.In the illustrated system, the renewable energy power plant 80 is connected to the operator's operating system 100 through communication with renewable energy (wind power, solar power), and provides real-time status information (operation/stop, generation amount, etc.) through this. and can be controlled.

도시한 시스템에서 ESS(10)는 2대 이상의 PCS들(12-1 ~ 12-3)과 이들이 공유하는 배터리(10)로 구성되어 있으며, 재생에너지 발전기(80)와 동일한 연계점에 병렬로 설치되어 충·방전을 수행한다. 본 발명의 정책에 따라 1대의 PCS(12-1)는 디젤발전기(30)와 동조하여 Droop 운전을 수행하며, 나머지 PCS들(12-2, 12-3)은 본 발명의 사상에 따른 지령에 의한 충·방전을 수행한다. 재생에너지 발전기(80)와 마찬가지로 운영시스템(100)과 통신으로 연계되어 있으며, 이를 통해 상태정보(충·방전량, SOC 등)를 제공하고 제어가 가능하다.In the illustrated system, the ESS 10 is composed of two or more PCSs 12-1 to 12-3 and a battery 10 that they share, and is installed in parallel at the same connection point as the renewable energy generator 80 and perform charging and discharging. According to the policy of the present invention, one PCS (12-1) performs Droop operation in synchronization with the diesel generator 30, and the remaining PCSs (12-2, 12-3) follow the command according to the spirit of the present invention. charging and discharging by Like the renewable energy generator 80, it is linked to the operating system 100 through communication, and through this, it is possible to provide status information (charge/discharge amount, SOC, etc.) and control.

하이브리드 발전소 운영시스템(100)은 계통 전체(재생에너지, ESS, 디젤발전기, 부하)를 실시간 감시(데이터 수집)하며, 본 발명에서 제시되는 운영로직에 따라 연산을 수행한다. 모든 정보(상태 감시, 연산 결과)는 HMI(Human-Machine Interface)을 통해 시각적으로 표현되어 운영자에게 실시간으로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.The hybrid power plant operating system 100 monitors (collects data) the entire system (renewable energy, ESS, diesel generator, load) in real time and performs calculations according to the operating logic presented in the present invention. All information (status monitoring, calculation results) can be visually expressed through HMI (Human-Machine Interface) and delivered to the operator in real time.

본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 시스템(100)은, 독립계통 운영시스템 내부의 SW 및/또는 HW 모듈로서 구축되거나, 상기 독립계통 운영시스템과 동일한 장소에 병렬적으로 설치될 수 있다.The hybrid power plant operating system 100 in an isolated system according to the spirit of the present invention may be built as a SW and / or HW module inside the isolated system operating system, or installed in parallel in the same place as the isolated system operating system. there is.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 시스템에서 수행될 수 있는 운영 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an embodiment of an operating method that can be performed in a hybrid power plant operating system in an isolated system according to the spirit of the present invention.

본 발명에서 제시하는 하이브리드 발전소 운영방법은 설비, 부하의 상태 데이터를 이용하여 연산한 뒤 최종적으로 적정한 ESS의 충·방전량 값을 계산하여 제어하는 것을 목적으로 한다. 해당 운영로직은 운전모드(HGP 모드, RFM 모드)에 따라 계산 방식이 달라지게 되며, 일정 주기로 실시간으로 반복 수행된다. The purpose of the hybrid power plant operation method proposed in the present invention is to calculate and control the final appropriate charge/discharge value of the ESS after calculation using the state data of facilities and loads. The operation logic has a different calculation method depending on the operation mode (HGP mode, RFM mode), and is repeatedly performed in real time at regular intervals.

도 4에 도시한 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법은, 연계점 출력에 대한 제어 스케쥴을 수립하는 단계(S100); 독립계통의 ESS의 다수의 PCS들에 대하여, 각 PCS의 제어 용도(방식) 및 순위를 결정하는 단계(S200); 상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하는 단계(S300); 충방전량의 정상/비정상 여부에 따라, 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계(S400); 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SoC를 확인하여 SoC에 따른 조치를 수행하는 단계(S500); 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.The method for operating a hybrid power plant in an independent system shown in FIG. 4 includes establishing a control schedule for an output of a connection point (S100); For the plurality of PCSs of the ESS of the independent system, determining the control purpose (method) and priority of each PCS (S200); Calculating an ESS charge/discharge amount in each time interval subject to control of the control schedule (S300); Distributing the ESS charge/discharge amount to the plurality of PCSs according to whether the charge/discharge amount is normal/abnormal (S400); Checking the SoC of the battery while operating each PCS according to the allocated charge/discharge amount and taking action according to the SoC (S500); and performing a measure according to the difference between the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS in operation (S600).

구현에 따라, 비상상태시 재생에너지 출력 제한을 확인하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, a step (S700) of checking the renewable energy output limit in an emergency may be further included.

이하, 각 단계의 세부적인 동작 과정들에 대하여 설명한다.Hereinafter, detailed operation processes of each step will be described.

상기 제어 스케쥴을 수립하는 단계(S100)에서는 각 2 운전모드(HGP 모드, RFM 모드)에 대하여 각각 제어 스케쥴을 수립하는데, 특히, HGP 모드의 제어 스케쥴 수립이 의미가 있다. In the step of establishing the control schedule (S100), control schedules are established for each of the two operation modes (HGP mode and RFM mode). In particular, establishing a control schedule for the HGP mode is meaningful.

HGP 모드의 제어 스케쥴의 경우, 계통의 부하 예측 또는 기존 부하 패턴 분석을 통해 하이브리드 발전소의 연계점 출력 패턴을 사전에 수립하여 해당 스케쥴(연계점 출력 패턴 및 부하 패턴)을 운영시스템에 반영한다.In the case of the HGP mode control schedule, the hybrid power plant's link point output pattern is established in advance through the system load prediction or existing load pattern analysis, and the corresponding schedule (link point output pattern and load pattern) is reflected in the operating system.

RFM 모드의 경우에는 구현에 따라 일체의 스케쥴을 구비하지 않거나, 별도의 시간적 스케쥴은 구비하지 않지만 조건에 따른 최적 rpm 레벨(예: 부하량/성수기 구분에 따른 단계적 rpm 레벨 규정)을 지정하거나, 디젤발전소 운영을 위한 계획으로서 rpm 패턴 또는 연료 공급량 패턴으로 구성된 스케쥴을 수립할 수 있다.In the case of RFM mode, depending on the implementation, no schedule is provided, or a separate temporal schedule is not provided, but an optimal rpm level according to conditions is specified (eg, step-by-step rpm level regulation according to load/peak season), or a diesel power plant As a plan for operation, a schedule consisting of rpm patterns or fuel supply patterns can be established.

상기 PCS 우선순위 결정 단계(S200)에서는, 본 시스템 내 ESS의 PCS 중 1대는 주파수에 따라 출력이 조정되는 Droop 제어를 자동으로 수행하고, 나머지 PCS는 계산된 충·방전량에 따라 출력 제어를 수행하도록 설정할 수 있다. In the PCS prioritization step (S200), one of the PCSs of the ESS in this system automatically performs droop control in which the output is adjusted according to the frequency, and the remaining PCS performs output control according to the calculated charge and discharge amount can be set to do so.

이때, 나머지 PCS가 2대 이상인 경우 충·방전량이 작은 상태에서 해당 값을 동일하게 배분하면 PCS에서의 손실이 커져서 효율이 저하된다. 이를 방지하기 위해 PCS 정격용량을 기준으로 PCS의 최대 출력값을 설정하고 충·방전량이 최대 출력값보다 작은 경우 정해진 우선순위에 따라 PCS 1대에 모든 값에 대한 출력 지령을 수행하고, 만약 충·방전량이 최대 출력값보다 크면 초과한 값만큼 후순위 PCS에 출력 지령을 수행함으로써 2대 이상의 PCS를 동시에 운전하는 시간을 감축함으로써 PCS에서 발생되는 손실을 줄일 수 있다.At this time, when the remaining PCS is two or more, if the corresponding value is equally distributed in a state where the charge/discharge amount is small, the loss in the PCS increases and the efficiency decreases. To prevent this, the maximum output value of the PCS is set based on the PCS rated capacity, and if the charge/discharge amount is less than the maximum output value, the output command for all values is given to one PCS according to the set priority. If it is greater than the maximum output value, it is possible to reduce the loss occurring in the PCS by reducing the time for operating two or more PCSs simultaneously by executing the output command to the lower priority PCS by the exceeded value.

예컨대, 상기 Droop 제어에 할당된 PCS는 디젤 발전기의 Droop 제어 신호에 따라 출력 제어를 수행할 수 있다.For example, the PCS assigned to the Droop control may perform output control according to the Droop control signal of the diesel generator.

상기 S100 단계 및 상기 S200 단계는 하이브리드 발전소의 운영 전에 운영을 위한 일종의 설정을 수행하는 것으로 볼 수 있으며, 순서가 바뀌어 수행되거나, 동시에 수행되어도 무방하다.Steps S100 and S200 can be regarded as performing a kind of setting for operation before operation of the hybrid power plant, and may be performed in reverse order or concurrently.

상기 ESS 충·방전량 계산 단계(S300)는, 본 발명에서 적용되는 두 가지 모드(HGP, RFM)에 따라 ESS 충·방전량 계산 방법이 달라지게 된다.(※ 충·방전량 값의 경우 충전시 음수(-), 방전시 양수(+)임)In the ESS charge/discharge amount calculation step (S300), the ESS charge/discharge amount calculation method differs according to the two modes (HGP, RFM) applied in the present invention. negative (-) when discharging, positive (+) when discharging)

먼저, HGP 모드인 경우, 앞서 운영시스템에 입력된 연계점 출력 스케쥴에 따라 제어 대상인 각 시간 구간에 대한 ESS 충·방전값을 예컨대 하기 수학식 1과 같이 계산한다.First, in the case of the HGP mode, the ESS charge/discharge value for each time interval to be controlled is calculated according to the linkage point output schedule previously input to the operating system, for example, as shown in Equation 1 below.

부하 패턴의 경우 현재값과의 오차를 고려하여 가중치를 수식에 반영In the case of the load pattern, the weight is reflected in the formula by considering the error with the current value.

하여 해당 오차가 충·방전값 계산에 반영되도록 한다.So that the error is reflected in the calculation of the charge/discharge value.

Figure pat00002
Figure pat00002

한편, RFM 모드인 경우, 디젤발전기가 상·하한 출력값 사이(최대 또는 최소 부하율 × 정격용량)에서 운전하는 경우 별도의 ESS 제어 없이 재생에너지가 최대한 발전할 수 있도록 제어한다. 즉, 상기 디젤발전기의 출력값을 상기 상·하한 출력값 사이에서 먼저 결정하고, 결정된 상기 디젤발전기 출력값에 따라 상기 ESS 충방전량을 산출한다. 예컨대, 해당 단위 제어 구간에서 예상 부하량에 대한 상기 결정된 상기 디젤발전기 출력값가 예상 재생에너지 발전량의 부족/초과분으로서 상기 ESS 충방전량을 산출할 수 있다.On the other hand, in RFM mode, when the diesel generator is operated between the upper and lower output values (maximum or minimum load factor × rated capacity), renewable energy is controlled to generate maximum power without separate ESS control. That is, the output value of the diesel generator is first determined between the upper and lower limit output values, and the ESS charge/discharge amount is calculated according to the determined output value of the diesel generator. For example, the ESS charge/discharge amount may be calculated as a deficiency/excess of the estimated renewable energy generation amount of the determined diesel generator output value for the expected load amount in the corresponding unit control section.

상기 상·하한 출력값은 예컨대 하기 수학식 2 및 3에 따라 결정될 수 있다.The upper and lower limit output values may be determined according to Equations 2 and 3 below, for example.

만약, 상·하한 값을 벗어나게 되면, ESS 제어를 통해 정상범위로 회복시킨다.If it is out of the upper/lower limits, it is restored to the normal range through ESS control.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 수학식 1 내지 수학식 3에 있어서, 각 파라미터들의 정의는 다음과 같다.In Equations 1 to 3, the definition of each parameter is as follows.

PESS : ESS 충·방전량 [kW]P ESS : ESS charge/discharge amount [kW]

PHGP : HGP 모드 연계점 출력 스케쥴값 [kW]P HGP : HGP mode connection point output schedule value [kW]

Prenew : 재생에너지 발전량값 [kW]P renew : Renewable energy generation value [kW]

Figure pat00005
: 계통 부하 스케쥴값 [kW]
Figure pat00005
: Grid load schedule value [kW]

Figure pat00006
: 계통 부하 현재값 [kW]
Figure pat00006
: Grid load present value [kW]

WFload : 부하 오차 가중치 [%]WF load : load error weight [%]

CAPdiesel : 디젤발전기 정격용량 [kW]CAP diesel : Rated capacity of diesel generator [kW]

Figure pat00007
: 디젤발전기 최소 부하율 [%]
Figure pat00007
: Diesel generator minimum load factor [%]

Figure pat00008
: 디젤발전기 최대 부하율 [%]
Figure pat00008
: Diesel generator maximum load rate [%]

도 6은 PCS별 충·방전량 배분 과정의 구체화된 일 예를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a specific example of a process of distributing charge and discharge amounts for each PCS.

다음, 상기 PCS별 충·방전량 배분 단계(S400)에서는, 예컨대, 도 6의 흐름도와 같이 PCS의 우선순위에 따라 계산된 충·방전량을 배분할 수 있다. Next, in the step of distributing the charge/discharge amount for each PCS (S400), the calculated charge/discharge amount may be distributed according to the priority of the PCS as shown in the flowchart of FIG. 6, for example.

이하의 예시에서의 수식은 출력 지령을 받는 ESS의 PCS가 2대인 경우를 예시로 하였으며, PCS의 수가 이보다 많을 경우 또한 동일한 방법에 의해 계산되며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.The formula in the following example is exemplified in the case of two PCSs of the ESS receiving the output command, and when the number of PCSs is greater than this, it is also calculated by the same method, and this also falls within the scope of the present invention. Of course.

(가) 충·방전량이 정상상태 값인 경우(

Figure pat00009
), 다시 충·방전량의 크기에 따라 아래와 같이 구분할 수 있다(S410). (A) In case the charge/discharge amount is the steady state value (
Figure pat00009
), and can be classified as follows according to the size of the charge/discharge amount (S410).

정상상태 충·방전량이 최대 출력값 이하인 경우(

Figure pat00010
), 하기 수학식 4와 같이 우선순위 PCS 1대에만 지령할 수 있다(S420, S430).If the normal state charge/discharge amount is less than the maximum output value (
Figure pat00010
), as shown in Equation 4 below, only one priority PCS can be commanded (S420, S430).

Figure pat00011
Figure pat00011

반면, 정상상태 충·방전량이 최대 출력값보다 크고, 최대 출력값×2 보다 작은 경우(

Figure pat00012
), 하기 수학식 5 및 6과 같이, 우선순위 PCS에 최대 출력값을, 후순위 PCS에 나머지 출력값을 지령할 수 있다(S440).On the other hand, if the steady state charge/discharge amount is greater than the maximum output value and less than the maximum output value × 2 (
Figure pat00012
), and as shown in Equations 5 and 6 below, the maximum output value may be commanded to the priority PCS and the remaining output values to the lower priority PCS (S440).

Figure pat00013
Figure pat00013

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, 충·방전에 따라 값의 부호가 다르기 때문에 각 경우에 대해 수식을 달리하게 된다.Here, since the sign of the value is different according to charge and discharge, the formula is different for each case.

(나) 충·방전량이 비정상상태인 경우(

Figure pat00015
), 하기 수학식 7과 같이 PCS에 모두 동일하게 출력값을 지령할 수 있다(S450).(B) In case of abnormal charging and discharging amount (
Figure pat00015
), the same output values can be commanded to all PCSs as shown in Equation 7 below (S450).

Figure pat00016
Figure pat00016

이와 함께, 하이브리드 발전소 운영자(원)가 충·방전량을 정상상태로 회복하기 위한 조치를 취할 수 있도록, 충·방전 상태 및 운전모드에 따라(S460) 운영시스템을 통해 필요한 알람을 표출하며(S470), 충전시의 경우 재생에너지 출력 제한값을 계산할 수 있다(S480). 이때, 계산된 출력 제한값은 재생에너지가 정지되지 않는 경우 지령값으로 사용될 수 있다.Along with this, necessary alarms are displayed through the operating system according to the charge/discharge state and operation mode (S460) so that the operator (won) of the hybrid power plant can take measures to restore the charge/discharge amount to a normal state (S470). ), in the case of charging, the renewable energy output limit value can be calculated (S480). At this time, the calculated output limit value may be used as a command value when renewable energy is not stopped.

각 구체적인 경우의 알람 표출을 예시하면 다음과 같다.An example of alarm display in each specific case is as follows.

1) 방전시 & HGP 모드에서는, 방전량 값을 줄이기 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다. : “PCS 과부하(방전)로 인해 HGP 모드 스케쥴 변경 필요”1) During discharge & in HGP mode, the following alarm can be displayed through the operating system to reduce the value of discharge amount. : “Need to change HGP mode schedule due to PCS overload (discharge)”

2) 방전시 & RFM 모드에서는, 방전량 값을 줄이기 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다. : “PCS 과부하(방전)로 인해 디젤발전기 기동 또는 출력 상향 필요”2) During discharge & RFM mode, the following alarm can be displayed through the operating system to reduce the value of discharge amount. : “Need to start diesel generator or increase output due to PCS overload (discharge)”

3) 충전시 & HGP 모드에서는, 충전량 값을 줄이기 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다 : “PCS 과부하(충전)로 인해 HGP 모드 스케쥴 변경 또는 재생에너지 정지 필요”3) During charging & in HGP mode, the following alarm can be displayed through the operating system to reduce the charge value: “HGP mode schedule change or renewable energy stop required due to PCS overload (charging)”

이때, 재생에너지 출력제한값을 하기 수학식 8에 따라 계산할 수 있다.At this time, the renewable energy output limit value can be calculated according to Equation 8 below.

Figure pat00017
Figure pat00017

4) 충전시 & RFM 모드에서는, 충전량 값을 줄이기 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다. : “PCS 과부하(충전)로 인해 디젤발전기 정지 또는 재생에너지 정지 필요”4) During charging & RFM mode, the following alarms can be displayed through the operating system to reduce the charging amount value. : “Need to stop diesel generator or stop renewable energy due to PCS overload (charging)”

이때, 재생에너지 출력제한값을 상기 수학식 8에 따라 계산할 수 있다.At this time, the renewable energy output limit value can be calculated according to Equation 8 above.

상기 수학식 4 내지 수학식 8에 있어서, 각 파라미터들의 정의는 다음과 같다.In Equations 4 to 8 above, the definition of each parameter is as follows.

PMAX : PCS 1대의 최대 출력값 [kW]PMAX : Maximum output value of one PCS [kW]

Figure pat00018
: 우선순위 PCS의 출력값 [kW]
Figure pat00018
: Output value of priority PCS [kW]

Figure pat00019
: 후순위 PCS의 출력값 [kW]
Figure pat00019
: Output value of subordinated PCS [kW]

Figure pat00020
: PCS 과충전으로 인한 재생에너지 출력 제한값 [kW]
Figure pat00020
: Renewable energy output limit value due to PCS overcharging [kW]

상기 S300 단계 및 상기 S400 단계를 순서대로 수행하여 얻어진 각 PCS별로 배분된 충방전량를 기준으로, 본 발명의 사상에 따른 하이브리드 발전소 운영 시스템은 각 PCS들을 제어하여, 상기 배분된 충방전량에 대한 충방전이 수행된다.Based on the charge/discharge amount distributed to each PCS obtained by sequentially performing the steps S300 and S400, the hybrid power plant operating system according to the spirit of the present invention controls each PCS, so that charge/discharge for the distributed charge/discharge amount is carried out

도 7은 배터리 SOC 관리의 구체적인 과정의 일 예를 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating an example of a specific process of battery SOC management.

도시한 상기 배터리 SOC 관리 단계(S500)는, 계통의 안정적인 운영을 위해서는 배터리의 SOC가 정상(적정) 범위 내에서 유지되어 운전되도록 하기 위함이다. 이는 배터리의 SOC가 정상(적정) 범위를 벗어나게 되면 운전이 정지되며, 이는 계통 운영에 문제를 발생시킬 수 있기 때문이다. The illustrated battery SOC management step (S500) is to ensure that the SOC of the battery is maintained within a normal (proper) range for stable operation of the system. This is because operation is stopped when the SOC of the battery goes out of the normal (proper) range, which can cause problems in system operation.

대상 단위 시간 구간에서 상기 S400 단계에서 결정된 배분량에 따라 각 PCS들을 운영하면서, 상기 PCS들이 공유하는 배터리의 SOC를 체크한다(S510).While operating each PCS according to the distribution amount determined in the step S400 in the target unit time interval, the SOC of the battery shared by the PCSs is checked (S510).

각 체크 시점에서 SOC가 정상상태인 경우(

Figure pat00021
), 정상상태이므로 별도의 동작을 수행하지 않고, 상기 결정된 배분량에 따라 각 PCS들을 계속 운영한다.If SOC is normal at each check point (
Figure pat00021
), since it is a normal state, no separate operation is performed, and each PCS continues to be operated according to the determined distribution amount.

반면, 특정 체크 시점에서 SOC가 비정상상태인 경우(

Figure pat00022
), 하이브리드 발전소 운영자가 SOC를 정상상태로 회복하기 위한 조치를 취할 수 있도록 충·방전 상태 및 운전모드에 따라 운영시스템을 통해 필요한 알람을 표출할 수 있다. 이때, 만약 방전시의 경우 PCS 방전을 정지하며, 충전시의 경우 재생에너지 출력 제한값을 계산한다.On the other hand, if the SOC is in an abnormal state at a specific check point (
Figure pat00022
), necessary alarms can be expressed through the operating system according to the charge/discharge status and operation mode so that the hybrid power plant operator can take measures to restore the SOC to a normal state. At this time, in case of discharging, PCS discharging is stopped, and in case of charging, a limit value for output of renewable energy is calculated.

계산된 출력 제한값은 재생에너지가 정지되지 않는 경우 지령값으로 사용된다.The calculated output limit value is used as a command value when renewable energy is not stopped.

각 구체적인 경우의 알람 표출 및 긴급 조치를 예시하면 다음과 같다.An example of alarm display and emergency action in each specific case is as follows.

1) 낮은 SOC(

Figure pat00023
) & 방전시 & HGP 모드에서는, SOC 적정 범위 회복(SOC 상향)을 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다(S530, S550). : “HGP 모드 스케쥴 변경 또는 디젤발전기/재생에너지 기동 필요”1) Low SOC (
Figure pat00023
) & during discharge & in HGP mode, the following alarm can be displayed through the operating system to recover the proper SOC range (SOC increase) (S530, S550). : “Need to change HGP mode schedule or start diesel generator/renewable energy”

이와 함께 긴급 조치로서 PCS 방전을 정지시킬 수 있다.In addition, as an emergency measure, PCS discharge can be stopped.

2) 낮은 SOC(

Figure pat00024
) & 방전시 & RFM 모드에서는, SOC 적정 범위 회복(SOC 상향)을 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다(S530, S550). : “디젤발전기/재생에너지 기동 필요”2) Low SOC (
Figure pat00024
) & during discharge & RFM mode, the following alarm can be expressed through the operating system to recover the SOC proper range (SOC increase) (S530, S550). : “Need to start diesel generator/renewable energy”

이와 함께 긴급 조치로서 PCS 방전을 정지시킬 수 있다.In addition, as an emergency measure, PCS discharge can be stopped.

한편, 낮은 SOC에서(S520의 예) 충전시에는 부담이나 위험의 가능성이 낮으므로, 별 다른 조치 없이 진행한다.On the other hand, since the possibility of burden or risk is low when charging at low SOC (example of S520), it proceeds without any special measures.

3) 높은 SOC(

Figure pat00025
) & 방전시 & HGP 모드에서는, SOC 적정 범위 회복(SOC 하향)을 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다(S540, S560). : “HGP 모드 스케쥴 변경 또는 디젤발전기/재생에너지 정지 필요”3) High SOC (
Figure pat00025
) & during discharge & in HGP mode, the following alarm can be expressed through the operating system to recover the proper SOC range (SOC lowering) (S540, S560). : “Need to change HGP mode schedule or stop diesel generator/renewable energy”

이와 함께 하기 수학식 9에 따라 재생에너지 출력제한값을 계산할 수 있다.In addition, the renewable energy output limit value can be calculated according to Equation 9 below.

Figure pat00026
Figure pat00026

높은 SOC(

Figure pat00027
) & 방전시 & RFM 모드에서는, SOC 적정 범위 회복(SOC 하향)을 위해 운영시스템을 통해 다음 알람을 표출할 수 있다(S540, S560). : “HGP 모드 스케쥴 변경 또는 디젤발전기/재생에너지 정지 필요”high SOC (
Figure pat00027
) & during discharge & RFM mode, the following alarm can be displayed through the operating system to recover the SOC proper range (SOC lowered) (S540, S560). : “Need to change HGP mode schedule or stop diesel generator/renewable energy”

이와 함께 상기 수학식 9에 따라 재생에너지 출력제한값을 계산할 수 있다.In addition, the renewable energy output limit value can be calculated according to Equation 9 above.

한편, 높은 SOC에서(S520의 아니오) 방전시에는 부담이나 위험의 가능성이 낮으므로, 별 다른 조치 없이 진행한다.On the other hand, since the possibility of burden or risk is low when discharging at high SOC (No in S520), it proceeds without any special measures.

상기 수학식 9에 있어서, 각 파라미터들의 정의는 다음과 같다.In Equation 9, the definition of each parameter is as follows.

SOC : 배터리 충전량 [%]SOC: battery charge [%]

Figure pat00028
: SOC의 적정 범위 하한값 [%]
Figure pat00028
: SOC lower limit of appropriate range [%]

Figure pat00029
: SOC의 적정 범위 상한값 [%]
Figure pat00029
: upper limit of the appropriate range of SOC [%]

Figure pat00030
: SOC 과다로 인한 재생에너지 출력 제한값 [kW]
Figure pat00030
: Renewable energy output limit value due to excessive SOC [kW]

도 8은 PCS 출력 변화율 제어의 구체적인 과정이 일 예를 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an example of a specific process of controlling a PCS output change rate.

도시한 상기 PCS 출력 변화율 제어 단계(S600)에서는, 독립계통에서 PCS의 충·방전량이 급격하게 변동하면 주파수가 급변하게 되어 계통 운영에 불안정(발전기 스트레스, 발전기 탈락으로 인한 정전)을 야기할 수 있는 바, 이를 방지하기 위해 PCS의 충·방전량이 급격하게 변하지 않도록 제어한다.In the illustrated PCS output change rate control step (S600), when the charge and discharge amount of the PCS rapidly changes in the independent system, the frequency changes rapidly, which can cause instability in system operation (generator stress, power failure due to generator dropout) Bar, in order to prevent this, the charge and discharge amount of the PCS is controlled so that it does not change rapidly.

앞서 S400 단계에서 계산된 PCS 충·방전량 배분값과 현재 PCS 충·방전량이 크게 차이나면 운영시스템에 의해 충·방전량의 변화율이 일정 범위를 넘지 않도록 제어한다. 즉, PCS 출력이 목표 지령치로 급격히 변화하는 것을 방지하기 위해 해당 로직이 일정 주기로 반복적으로 수행하여 여러 주기에 걸쳐서 목표 지령치로 변화하도록 하는 방법이다.If there is a large difference between the PCS charge/discharge amount distribution value calculated in step S400 and the current PCS charge/discharge amount, the operating system controls the charge/discharge amount change rate not to exceed a certain range. That is, in order to prevent the PCS output from rapidly changing to the target command value, the corresponding logic is repeatedly performed at regular intervals to change to the target command value over several cycles.

도 8에서 충·방전량 변화율과 기준값을 비교하고(S610), 그 결과에 따라 하기 각 과정들을 수행한다(S620, S630). In FIG. 8 , the charge/discharge amount change rate and the reference value are compared (S610), and the following processes are performed according to the result (S620, S630).

1) 충·방전량 변화율이 기준값보다 작은 경우(

Figure pat00031
)에는, 하기 수학식 10과 같이 앞서 계산된 충·방전량 값을 그대로 적용할 수 있다(S620).1) When the charge/discharge amount change rate is less than the reference value (
Figure pat00031
), the previously calculated charge/discharge amount value can be applied as shown in Equation 10 below (S620).

Figure pat00032
Figure pat00032

2) 충·방전량 변화율이 기준값보다 큰 경우(

Figure pat00033
)에는, 다시 현재값과 계산값을 비교한다(S630).2) When the charge/discharge amount change rate is greater than the reference value (
Figure pat00033
), the current value and the calculated value are compared again (S630).

비교 결과, 현재값보다 계산값이 큰 경우(

Figure pat00034
), 하기 수학식 11에 따른 충·방전량 값을 그대로 적용할 수 있다.As a result of comparison, if the calculated value is greater than the current value (
Figure pat00034
), the charge and discharge value according to Equation 11 below can be applied as it is.

Figure pat00035
Figure pat00035

비교 결과, 현재값보다 계산값이 작은 경우(

Figure pat00036
), 하기 수학식 12에 따른 충·방전량 값을 그대로 적용할 수 있다.As a result of comparison, if the calculated value is smaller than the current value (
Figure pat00036
), and the charge/discharge value according to Equation 12 below can be applied as it is.

Figure pat00037
Figure pat00037

상기 수학식 10 내지 수학식 12에 있어서, 각 파라미터들의 정의는 다음과 같다.In Equations 10 to 12, the definition of each parameter is as follows.

Figure pat00038
: 우선순위 PCS의 최종 출력 지령값 [kW]
Figure pat00038
: Final output command value of priority PCS [kW]

Figure pat00039
: 우선순위 PCS의 출력 현재값 [kW]
Figure pat00039
: Current output value of priority PCS [kW]

PCR : PCS의 충·방전량 변화율 기준값 [kW]PCR: Reference value for rate of change in charge and discharge amount of PCS [kW]

상술한 수학식들은 우선순위상 최선 PCS를 기준으로 작성되었으며, 나머지 PCS도 동일한 방법에 의해 최종 충·방전량 값이 결정될 수 있음을 밝혀둔다.It should be noted that the above equations were prepared based on the best PCS in order of priority, and the final charge/discharge amount values of the remaining PCSs can be determined by the same method.

상술한 수학식들을 구성하는 파라미터들 중 예상/추정값이 아닌 값들은, 현재 시점의 값들이나, 센싱 동작들의 간격이나 센싱 과정에서의 지연시간을 고려하면, 실질적으로는 획득가능한 최근에 측정된 값들이 적용될 것이다.Among the parameters constituting the above equations, values other than expected/estimated values are values at the current point in time, recently measured values that can actually be obtained, considering the interval between sensing operations or the delay time in the sensing process. will apply

상기 S500 단계 및 상기 S600 단계는, 각 PCS들에서 상기 배분된 충방전량에 대한 충방전을 수행하는 중에 확인(점검) 과정으로서 수행되며, 구현에 따라 서로 순서가 바뀌어 수행되거나, 동시에 병행적으로 수행될 수 있다. The steps S500 and S600 are performed as a confirmation (check) process while charging and discharging the distributed charge and discharge amount in each PCS, and are performed in reverse order or concurrently, depending on the implementation It can be.

도 4의 흐름도상에서 마지막으로 수행되는, 상기 재생에너지 출력제한 및 해제 단계(S700)는, 앞서, S500 단계 및 S600 단계에서 비상상태(PCS 과충전 또는 배터리 SOC 과다)시 계산된 재생에너지 출력 제한값은 서로 상이할 수 있으므로 최적의(가장 작은) 값을 선택하여 대상 재생에너지에 지령하기 위한 것이다.In the renewable energy output limit and release step (S700), which is last performed on the flowchart of FIG. 4, the renewable energy output limit values calculated in the emergency state (PCS overcharge or battery SOC excessive) in steps S500 and S600 are mutually Since it may be different, it is to select the optimal (smallest) value and command the target renewable energy.

한편, S500 단계 및 S600 단계에서 비상상태가 아닌 정상으로 확인된 경우에도, 디젤발전기의 발전량이 설정된 최소발전량보다 커야 한다. 즉, 디젤발전기의 발전량은 재생에너지 발전량 및 ESS 충방전값에 의해 결정되는데, [디젤 발전량 = 부하 - 재생에너지 발전량 - ESS 충방전량]이므로, 디젤 발전량은 최소발전량보다 커야하며, 이를 반영한 최종적인 재생에너지 출력값은 하기 수학식 13과 같이 적용될 수 있다.On the other hand, even when it is confirmed as normal rather than emergency in steps S500 and S600, the amount of power generated by the diesel generator must be greater than the set minimum amount of power. In other words, the generation amount of the diesel generator is determined by the amount of renewable energy generation and the ESS charge/discharge value. [Diesel power generation = load - renewable energy generation - ESS charge/discharge amount], so the diesel power generation must be greater than the minimum power generation, and the final regeneration reflecting this The energy output value may be applied as shown in Equation 13 below.

Figure pat00040
Figure pat00040

이를 만족하지 못하는 경우에도 출력 제한값이 적용된다.Even if this is not satisfied, the output limit value is applied.

최종적으로 디젤발전기 최소발전량을 만족하면서 정상상태이면 출력 제한을 수행하지 않으며, 그렇지 않은 경우 PCS 과충전에 의한 출력 제한값, 배터리 SOC 과다로 인한 출력 제한값, 디젤 최소발전량에 의한 출력 제한값 중 가장 작은 값으로 최종적인 재생에너지에 출력 제한을 지령한다.Finally, if it satisfies the minimum power generation amount of the diesel generator and is in a normal state, the output limit is not performed. Otherwise, the output limit value due to PCS overcharging, the output limit value due to battery SOC excess, and the output limit value due to the minimum diesel power generation amount are set to the smallest value. Directs the output limit to the ideal renewable energy.

1) 정상상태 & 디젤발전기 최소발전량 만족하는 경우 상기 수학식 14와 같이 출력제한을 해제할 수 있다.1) When the normal state & the minimum generation amount of the diesel generator are satisfied, the output limit can be released as shown in Equation 14 above.

Figure pat00041
Figure pat00041

2) 그 외 경우는 예컨대 비상상태 or 디젤발전기 최소발전량 불만족하는 경우로서, 하기 수학식 15 및 16에 따라 재생에너지 출력제한을 적용할 수 있다.2) In other cases, for example, in an emergency or when the minimum power generation amount of a diesel generator is not satisfied, renewable energy output restrictions may be applied according to Equations 15 and 16 below.

Figure pat00042
Figure pat00042

Figure pat00043
Figure pat00043

상기 수학식 13 내지 수학식 16에 있어서, 각 파라미터들의 정의는 다음과 같다.In Equations 13 to 16, the definition of each parameter is as follows.

Figure pat00044
: 재생에너지 최종 출력 제한 지령값 [kW]
Figure pat00044
: Renewable energy final output limit command value [kW]

Figure pat00045
: 디젤발전기 최소발전량 불만족으로 인한 재생에너지 출력 제한값 [kW]
Figure pat00045
: Renewable energy output limit value due to dissatisfaction with minimum generation amount of diesel generator [kW]

도 9는 본 발명의 사상에 따른 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법이 수행되는 하이브리드 발전소 운영 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.9 is a block diagram illustrating an embodiment of a hybrid power plant operating system in which a method for operating a hybrid power plant in an isolated system according to the spirit of the present invention is performed.

디젤발전기, 재생에너지 발전기 및 ESS를 구비한 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템으로서, 제어 스케쥴 작성 및 상기 ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들의 제어 용도(방식) 및 순위를 설정하는 사전 설정부(120); 상기 엔진 발전기, 상기 재생에너지 발전기, 부하 및 상기 ESS의 상태를 감시하는 상태 감시부(110); 상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하고, 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하여, 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SoC에 따른 조치 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 제어부(160); 및 상기 제어 스케쥴을 위한 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택을 접수하고,상기 배터리의 SoC에 따른 조치 및 상기 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치에 포함된 알람을 출력하기 위한 운영자 인터페이스(180)를 포함할 수 있다.As a hybrid power plant operation system in an independent system equipped with a diesel generator, renewable energy generator and ESS, a preset unit (120 ); A state monitoring unit 110 for monitoring states of the engine generator, the renewable energy generator, the load, and the ESS; The ESS charge/discharge amount is calculated in each unit time period to be controlled by the control schedule, the ESS charge/discharge amount is distributed to the plurality of PCSs, and each PCS is operated according to the allocated charge/discharge amount. SoC of the battery A control unit 160 that performs measures according to the difference between the distribution value of the charge and discharge amount of the PCS and the charge and discharge amount of the PCS in operation; and an operator interface (180) for receiving the operator's selection of the HGP mode and the RFM mode for the control schedule, and outputting an alarm included in the action according to the SoC of the battery and the difference between the charge and discharge amount of the PCS. ) may be included.

구현에 따라, 상기 제어 스케쥴, 상기 다수의 PCS들의 제어 용도 및 순위를 저장하는 저장부(150)를 더 포함할 수 있다.Depending on implementation, a storage unit 150 for storing the control schedule, control purpose and order of the plurality of PCSs may be further included.

보다 구체적으로, 상기 사전 설정부(120)는, 상기 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택에 따라 제어 스케쥴을 작성하는 스케쥴 작성부(122); 및 상기 다수의 PCS들 중 하나는 주파수에 따라 출력이 조정되는 드룹 제어용으로 지정하고, 나머지 PCS들에 대하여 충·방전량을 수행할 우선 순위를 부여하는 PCS 설정부(124)를 포함할 수 있다.More specifically, the presetting unit 120 includes a schedule creating unit 122 that creates a control schedule according to the operator's selection of the HGP mode and the RFM mode; and a PCS setting unit 124 that designates one of the plurality of PCSs for droop control in which an output is adjusted according to frequency and gives priority to the remaining PCSs for performing charging and discharging amounts. .

상기 스케쥴 작성부(122)는 도 5의 S100 단계를 수행하고, 상기 PCS 설정부(124)는 S200 단계를 수행할 수 있다. 상기 제어부(160)는 도 5의 S300 단계 내지 S700 단계를 수행할 수 있다.The schedule preparation unit 122 may perform step S100 of FIG. 5 and the PCS setting unit 124 may perform step S200. The controller 160 may perform steps S300 to S700 of FIG. 5 .

보다 구체적으로, 상기 제어부(160)는, 상기 다수의 PCS들을 할당된 용도 및 우선 순위에 따라 제어하는 ESS 제어부(162); PCS를 운전하면서 확인한 배터리의 SoC 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따라 비상 상황 여부를 판정하는 비상 판정부(164); 및 케이스별로 비상 상황에서의 조치 및 알람을 수행하는 비상 조치부(166)를 포함할 수 있다. More specifically, the control unit 160 includes an ESS control unit 162 that controls the plurality of PCSs according to assigned uses and priorities; an emergency determination unit 164 that determines whether or not an emergency situation exists according to a difference between the SoC of the battery and the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS being operated; And it may include an emergency action unit 166 that performs actions and alarms in emergency situations on a case-by-case basis.

구현에 따라, 상기 제어부(160)는, 상기 제어 스케쥴 또는 상기 비상 상황에서의 조치에 따라 상기 재생에너지 발전기를 제어하는 신재생에너지 제어부(168)를 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the control unit 160 may further include a renewable energy control unit 168 for controlling the renewable energy generator according to the control schedule or action in the emergency situation.

상기 상태 감시부(110)는 도 4의 디젤발전기, 재생에너지 발전기 및 ESS로부터 운전값이나 측정값을 통신 수단으로 전송받거나, 상기 독립계통 상의 각 지점들에 설치된 센서들로부터 측정값들을 입력받을 수 있다.The state monitoring unit 110 receives operation values or measured values from the diesel generator, renewable energy generator, and ESS of FIG. 4 through a communication means, or receives measured values from sensors installed at each point on the independent system. there is.

상기 ESS 제어부(162는 앞서 설명한 과정들에 따라 각 PCS별로 지정된 충방전량으로 운전할 것으로 각 PCS에 지시할 수 있다.The ESS control unit 162 may instruct each PCS to operate with a charge/discharge amount designated for each PCS according to the above-described processes.

상기 비상 판정부(164)는, 도 5의 S500 단계의 수행 중에는 배터리의 SOC가 적정 범위 이내에 있는지 확인하여, 적정 범위를 벗어나면 비상 상태로 판정한다.The emergency determination unit 164 checks whether the SOC of the battery is within an appropriate range while performing step S500 of FIG. 5 , and determines an emergency state if it is out of the appropriate range.

상기 비상 판정부(164)는, 도 5의 S600 단계의 수행 중에는 PCS의 충·방전량이 과다하여 정격용량이 초과하지 않도록 S300 및 S400 단계에서 계산된 충·방전량 배분값과 현재 운전 중인 PCS 충·방전량의 차이로서, PCS 충·방전량 변화율과 기준값을 비교하여, 기준값을 벗어나면 비상 상태로 판정한다.The emergency determination unit 164 calculates the charge/discharge amount distribution value calculated in steps S300 and S400 so that the rated capacity is not exceeded due to excessive charge/discharge amount of the PCS during step S600 of FIG. ·As the difference in discharge amount, the PCS charge/discharge amount change rate is compared with the reference value, and if it is out of the reference value, it is determined as an emergency state.

상기 비상 조치부(166)는, 도 5의 S500 단계 및 S600 단계에서 앞서 기술한 비상상태에서의 각종 알람 문구를 상기 운영자 인터페이스(180)로 출력하고, 상기 ESS 제어부(162)와 연계하여 PCS 정지 등의 비상조치를 수행하고, 상기 신재생에너지 제어부(168)와 연계하여 정지 등의 비상조치를 수행하고, 미도시한 디젤발전기 제어부와 연계하여 정지, 긴급 가동 등의 비상조치를 수행할 수 있다.The emergency action unit 166 outputs various alarm phrases in the emergency state described above to the operator interface 180 in steps S500 and S600 of FIG. 5, and stops the PCS in conjunction with the ESS control unit 162 emergency measures such as, performing emergency measures such as stop in conjunction with the renewable energy control unit 168, and emergency measures such as stop and emergency operation in conjunction with a diesel generator control unit (not shown) can be performed. .

상기 운영자 인터페이스(180)는, 상기 S100 단계에서 하이브리드 발전소 운영자가 장기 시간 구간에 대하여 HGP 모드와 RFM 모드 중 하나를 지정하는 작업을 지원하고, 상기 S500 단계 및 S600 단계에서의 각종 알람 문구들 출력을 수행하고, 상기 S200 단계에서 Droop 모드로 운전할 PCS를 상기 하이브리드 발전소 운영자로부터 입력받을 수 있다.The operator interface 180 supports an operation in which the hybrid power plant operator designates one of the HGP mode and the RFM mode for a long time period in step S100, and outputs various alarm phrases in steps S500 and S600. and the PCS to be operated in the droop mode may be input from the hybrid power plant operator in step S200.

구현에 따라, 상기 운영자 인터페이스(180)는, 도 4의 설명에서 언급한 독립계통 운영시스템의 사용자 콘솔 등 인터페이스 수단들 중 일부를 공유할 수 있다.Depending on the implementation, the operator interface 180 may share some of the interface means such as the user console of the independent system operating system mentioned in the description of FIG. 4 .

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. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

110 : 상태 감시부 120 : 사전 설정부
122 : 스케쥴 작성부 124 : PCS 설정부
150 : 저장부 160 : 제어부
162 : ESS 제어부 164 : 비상 판정부
166 : 비상 조치부 168 : 신재생에너지 제어부
180 : 운영자 인터페이스
110: state monitoring unit 120: presetting unit
122: schedule creation unit 124: PCS setting unit
150: storage unit 160: control unit
162: ESS control unit 164: emergency determination unit
166: emergency action unit 168: renewable energy control unit
180: operator interface

Claims (14)

제어 스케쥴을 수립하는 단계;
ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들에 대하여, 각 PCS의 제어 용도 및 순위를 결정하는 단계;
상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하는 단계;
상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계;
상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SOC를 확인하여 SOC에 따른 조치를 수행하는 단계; 및
PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 단계
를 포함하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
Establishing a control schedule;
determining a control purpose and priority of each PCS with respect to a plurality of PCSs sharing a battery of the ESS;
Calculating an ESS charge/discharge amount in each unit time interval to be controlled by the control schedule;
distributing the ESS charge/discharge amount to the plurality of PCSs;
checking the SOC of the battery while operating each PCS according to the allocated charge/discharge amount and performing a measure according to the SOC; and
Step of taking action according to the difference between the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS in operation
A hybrid power plant operating method in an independent system including a.
제1항에 있어서,
재생에너지 발전기 출력 제한을 확인하는 단계
를 더 포함하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 1,
Steps to Check Renewable Energy Generator Output Limits
Hybrid power plant operating method in an independent system further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제어 스케쥴을 수립하는 단계는,
장기 시간 구간에 대하여 HGP 모드와 RFM 모드 중 하나를 선택하는 단계; 및
HGP 모드가 선택된 경우, 상기 장기 시간 구간을 구성하는 단위 시간 구간들에서 ESS와 재생에너지 발전기의 연계점에 대한 출력들로 HGP 제어 스케쥴을 작성하는 단계
를 포함하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 1,
Establishing the control schedule,
selecting one of the HGP mode and the RFM mode for a long time interval; and
When the HGP mode is selected, creating an HGP control schedule as outputs for the connection point of the ESS and the renewable energy generator in the unit time intervals constituting the long-term time interval
A hybrid power plant operating method in an independent system including a.
제1항에 있어서,
상기 PCS의 제어 용도 및 순위를 결정하는 단계에서는,
상기 다수의 PCS들 중 하나는 주파수에 따라 출력이 조정되는 드룹 제어용으로 지정하고,
나머지 PCS들에 대하여 충·방전량을 수행할 우선 순위를 부여하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 1,
In the step of determining the control purpose and order of the PCS,
One of the plurality of PCSs is designated for droop control in which an output is adjusted according to frequency,
A method of operating a hybrid power plant in an independent system that prioritizes charging and discharging for the remaining PCSs.
제4항에 있어서,
상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하는 단계에서는,
상기 ESS 충방전량을 하나의 PCS의 최대 출력값의 한도 내에서 상기 우선 순위에 따라 PCS들에 배분하는 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 4,
In the step of distributing to the plurality of PCSs,
A hybrid power plant operation method of distributing the ESS charge/discharge amount to PCSs according to the priority within the limit of the maximum output value of one PCS.
제3항에 있어서,
상기 ESS 충방전량을 계산하는 단계에서는,
HGP 모드가 선택된 경우에는 상기 단위 시간 구간들 각각에 대하여 작성된 상기 연계점의 출력값에 따라 상기 ESS 충방전량을 산출하고,
RFM 모드가 선택된 경우에는 상기 독립계통의 엔진 발전기의 출력을 상한 및 하한 출력값 사이에서 먼저 결정하고, 결정된 엔진 발전기 출력값에 따라 상기 ESS 충방전량을 산출하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 3,
In the step of calculating the ESS charge and discharge amount,
When the HGP mode is selected, the ESS charge/discharge amount is calculated according to the output value of the connection point prepared for each of the unit time intervals;
When the RFM mode is selected, the output of the engine generator of the independent system is first determined between the upper and lower limit output values, and the ESS charge and discharge amount is calculated according to the determined engine generator output value. How to operate a hybrid power plant in an independent system.
제2항에 있어서,
상기 배터리 SOC 관리 단계에서는,
상기 배터리 SOC가 정상 범위 보다 낮은 상태에서 방전을 수행하려는 경우 PCS 방전을 정지시키고,
상기 배터리 SOC가 정상 범위 보다 높은 상태에서 충전을 수행하려는 경우 상기 재생에너지 발전기에 대하여 출력 제한값을 설정하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 2,
In the battery SOC management step,
When the battery SOC is to be discharged in a state lower than the normal range, the PCS discharge is stopped,
A method of operating a hybrid power plant in an independent system for setting an output limit value for the renewable energy generator when the battery SOC is to be charged in a state higher than the normal range.
제2항에 있어서,
상기 PCS 출력 변화율 제어 단계에서는,
상기 PCS 충방전량 변화율이 기준값보다 큰 경우, 상기 기준값 이내에서 증가하거나 감소하도록 최종 PCS 충방전량을 조정하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 2,
In the PCS output change rate control step,
A method of operating a hybrid power plant in an independent system in which the final PCS charge/discharge amount is adjusted to increase or decrease within the reference value when the PCS charge/discharge amount change rate is greater than the reference value.
제7항에 있어서,
상기 재생에너지 발전기 출력 제한을 확인하는 단계에서는,
상기 PCS 과충전을 방지하기 위한 출력 제한값, 상기 배터리 SOC 과다로 인한 출력 제한값 및 엔진 발전기 최소발전량 충족을 위한 출력 제한값 중 가장 작은 값으로 상기 재생에너지 발전기 출력 제한을 결정하는 독립계통에서의 하이브리드 발전소 운영 방법.
According to claim 7,
In the step of checking the renewable energy generator output limit,
A hybrid power plant operation method in an independent system that determines the renewable energy generator output limit to the smallest value among the output limit value for preventing overcharging of the PCS, the output limit value due to excessive battery SOC, and the output limit value for meeting the minimum power generation amount of the engine generator .
엔진 발전기, 재생에너지 발전기 및 ESS를 구비한 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템으로서,
제어 스케쥴 작성 및 상기 ESS의 배터리를 공유하는 다수의 PCS들의 용도 방식 및 순위를 설정하는 사전 설정부;
상기 엔진 발전기, 상기 재생에너지 발전기, 부하 및 상기 ESS의 상태를 감시하는 상태 감시부;
상기 제어 스케쥴의 제어 대상이 되는 각 단위 시간 구간에서 ESS 충방전량을 계산하고, 상기 ESS 충방전량을 상기 다수의 PCS들에 대하여 배분하여, 상기 배분된 충방전량에 따라 각 PCS를 운전하면서 배터리의 SoC에 따른 조치 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치를 수행하는 제어부; 및
상기 제어 스케쥴을 위한 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택을 접수하고,상기 배터리의 SoC에 따른 조치 및 상기 PCS의 충방전량과의 차이에 따른 조치에 포함된 알람을 출력하기 위한 운영자 인터페이스
를 포함하는 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템.
As a hybrid power plant operating system in an independent system equipped with an engine generator, renewable energy generator and ESS,
a presetting unit for creating a control schedule and setting a usage method and order of a plurality of PCSs sharing the battery of the ESS;
a state monitoring unit for monitoring states of the engine generator, the renewable energy generator, a load, and the ESS;
The ESS charge/discharge amount is calculated in each unit time period to be controlled by the control schedule, the ESS charge/discharge amount is distributed to the plurality of PCSs, and each PCS is operated according to the allocated charge/discharge amount. SoC of the battery A control unit for performing measures according to the difference between the distribution value of the charge and discharge amount of the PCS and the charge and discharge amount of the PCS in operation; and
An operator interface for receiving an operator's selection of the HGP mode and RFM mode for the control schedule and outputting an alarm included in the action according to the SoC of the battery and the action according to the difference between the charge and discharge amount of the PCS
A hybrid power plant operating system in an independent system including
제10항에 있어서,
상기 사전 설정부는,
상기 운영자의 HGP 모드와 RFM 모드의 선택에 따라 제어 스케쥴을 작성하는 스케쥴 작성부; 및
상기 다수의 PCS들 중 하나는 주파수에 따라 출력이 조정되는 드룹 제어용으로 지정하고, 나머지 PCS들에 대하여 충·방전량을 수행할 우선 순위를 부여하는 PCS 설정부
를 포함하는 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템.
According to claim 10,
The preset unit,
a schedule creation unit that creates a control schedule according to the operator's selection of the HGP mode and the RFM mode; and
A PCS setting unit that designates one of the plurality of PCSs for droop control in which output is adjusted according to frequency, and gives priority to charge and discharge amounts for the remaining PCSs.
A hybrid power plant operating system in an independent system including
제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 다수의 PCS들을 할당된 용도 및 우선 순위에 따라 제어하는 ESS 제어부;
PCS를 운전하면서 확인한 배터리의 SoC 및 PCS의 충방전량 배분값과 운전 중인 PCS의 충방전량과의 차이에 따라 비상 상황 여부를 판정하는 비상 판정부; 및
케이스별로 비상 상황에서의 조치 및 알람을 수행하는 비상 조치부
를 포함하는 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템.
According to claim 10,
The control unit,
an ESS control unit controlling the plurality of PCSs according to assigned uses and priorities;
an emergency decision unit that determines whether or not an emergency situation exists according to a difference between the SoC of the battery and the charge/discharge amount distribution value of the PCS and the charge/discharge amount of the PCS being operated; and
Emergency action department that performs actions and alarms in emergency situations on a case-by-case basis
A hybrid power plant operating system in an independent system including
제12항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제어 스케쥴 또는 상기 비상 상황에서의 조치에 따라 상기 재생에너지 발전기를 제어하는 신재생에너지 제어부
를 더 포함하는 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템.
According to claim 12,
The control unit,
Renewable energy controller for controlling the renewable energy generator according to the control schedule or action in the emergency situation
A hybrid power plant operating system in an independent system further comprising a.
제10항에 있어서,
상기 제어 스케쥴, 상기 다수의 PCS들의 제어 용도 및 순위를 저장하는 저장부
를 더 포함하는 독립계통에서 하이브리드 발전소 운영 시스템.








According to claim 10,
A storage unit for storing the control schedule, control purpose and order of the plurality of PCSs
A hybrid power plant operating system in an independent system further comprising a.








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