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技術 エネルギー貯蔵システム

出願人 エルエス産電株式会社
発明者 シムチェソン
出願日 2015年12月25日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-253165
公開日 2016年8月18日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-149928
状態 特許登録済
技術分野 給配電網の遠方監視・制御 交流の給配電 電池等の充放電回路
主要キーワード 過度現象 原子力燃料 一定規模 圧縮空気貯蔵 目標制御値 新再生エネルギー 大型ビル 発電会社
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図面 (7)

課題

制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法を提供する。

解決手段

エネルギー貯蔵システム10は、バッテリ300のバッテリ状態モニタリングし、バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム310と、バッテリの制御目標値を決定し、エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、算出された制御目標値に対するデッドバンド値及びモニタリングされたバッテリ状態を基にバッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム100を含む。

概要

背景

エネルギー貯蔵システム(Energy Storage System)は、生産された電力発電所変電所及び送電線などを含むそれぞれの連携システム貯蔵しておいて、電力が必要な時期に選択的かつ効率的に使用してエネルギーの効率を高めるシステムである。

エネルギー貯蔵システムは、時間帯及び季節別変動が大きい電気負荷平準化して全般的負荷率を向上させる場合、発電単価下げ電力設備増設に必要な投資費と運転費などを低減できるため、電気料金引き下げてエネルギーを節約することができる。

このようなエネルギー貯蔵システムは、電力系統発電、送配電需要家に設置され利用されており、周波数調整(Frequency Regulation)、新再生エネルギーを用いた発電機出力の安定化、ピーク負荷低減(Peak Shaving)、負荷平準化Load Leveling)、非常用電源などの機能に使用される。

エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵に大きく区分される。物理的エネルギー貯蔵には揚水発電圧縮空気貯蔵フライホイールなどを用いる方法があり、化学的エネルギー貯蔵にはリチウムイオンバッテリ鉛蓄電池、Nas電池などを用いる方法がある。

一方、エネルギー貯蔵システムは、電力市場における電力価格入札などと連携して電力価格の高い時間帯は貯蔵されたエネルギーを使用し、電力価格の安い時間帯はエネルギーを貯蔵するスケジューリング動作も行う。これは電力価格が電力発電量及び電力使用量によって変動することを利用し、電力使用に関する費用を低減する長所がある。

このような電力価格を利用したエネルギー貯蔵システムのスケジューリング動作は、単純に時間帯別の電力価格を利用して目標制御値を維持するように動作するだけで、電力市場の清算規則による目標制御値に対するデッドバンドを利用していない。そのために、エネルギー貯蔵システムは目標制御値を維持するための動作を繰り返し、繰り返される動作によって効率的に動作できない問題がある。また、エネルギー貯蔵システムは電力市場の清算規則による誤差範囲を利用できないため、不必要にバッテリ制御動作を繰り返す限界がある。

よって、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法が必要となる。

概要

制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法を提供する。エネルギー貯蔵システム10は、バッテリ300のバッテリ状態モニタリングし、バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム310と、バッテリの制御目標値を決定し、エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、算出された制御目標値に対するデッドバンド値及びモニタリングされたバッテリ状態を基にバッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム100を含む。

目的

本発明の目的は、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

バッテリを含むエネルギー貯蔵システムにおいて、前記バッテリのバッテリ状態モニタリングし、前記バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム(BatteryManagementSystem)と、前記バッテリの制御目標値を決定し、前記エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、前記算出された制御目標値に対するデッドバンド値と、前記モニタリングされたバッテリ状態を基に、前記バッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム(PowerConditionSystem)と、を含む、エネルギー貯蔵システム。

請求項2

前記バッテリ管理システムは、前記バッテリの状態電圧電流、温度、残余電力量寿命充電状態(StateofCharge)のうちいずれか一つ以上をモニタリングする、請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。

請求項3

前記バッテリ状態情報は前記バッテリのSOCレベル情報を含み、前記バッテリ管理システムは、前記算出されたデッドバンド値以内に前記バッテリのSOCレベルを維持するように制御する、請求項1又は請求項2に記載のエネルギー貯蔵システム。

請求項4

前記電力管理システムは、前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記算出された制御目標値と同一の差の値を有する複数のデッドバンド値である第1デッドバンド値と第2デッドバンド値を算出する、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

請求項5

前記電力管理システムは、前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記算出された制御目標値と互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値である第3デッドバンド値と第4デッドバンド値を算出する、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

請求項6

前記電力管理システムは、前記算出されたデッドバンド値を前記エネルギー貯蔵システムに対する周波数制御に対応する周波数値として算出する、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

技術分野

0001

本実施例はエネルギーシステムに関するものである。

背景技術

0002

エネルギー貯蔵システム(Energy Storage System)は、生産された電力発電所変電所及び送電線などを含むそれぞれの連携システム貯蔵しておいて、電力が必要な時期に選択的かつ効率的に使用してエネルギーの効率を高めるシステムである。

0003

エネルギー貯蔵システムは、時間帯及び季節別変動が大きい電気負荷平準化して全般的負荷率を向上させる場合、発電単価下げ電力設備増設に必要な投資費と運転費などを低減できるため、電気料金引き下げてエネルギーを節約することができる。

0004

このようなエネルギー貯蔵システムは、電力系統発電、送配電需要家に設置され利用されており、周波数調整(Frequency Regulation)、新再生エネルギーを用いた発電機出力の安定化、ピーク負荷低減(Peak Shaving)、負荷平準化Load Leveling)、非常用電源などの機能に使用される。

0005

エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵に大きく区分される。物理的エネルギー貯蔵には揚水発電圧縮空気貯蔵フライホイールなどを用いる方法があり、化学的エネルギー貯蔵にはリチウムイオンバッテリ鉛蓄電池、Nas電池などを用いる方法がある。

0006

一方、エネルギー貯蔵システムは、電力市場における電力価格入札などと連携して電力価格の高い時間帯は貯蔵されたエネルギーを使用し、電力価格の安い時間帯はエネルギーを貯蔵するスケジューリング動作も行う。これは電力価格が電力発電量及び電力使用量によって変動することを利用し、電力使用に関する費用を低減する長所がある。

0007

このような電力価格を利用したエネルギー貯蔵システムのスケジューリング動作は、単純に時間帯別の電力価格を利用して目標制御値を維持するように動作するだけで、電力市場の清算規則による目標制御値に対するデッドバンドを利用していない。そのために、エネルギー貯蔵システムは目標制御値を維持するための動作を繰り返し、繰り返される動作によって効率的に動作できない問題がある。また、エネルギー貯蔵システムは電力市場の清算規則による誤差範囲を利用できないため、不必要にバッテリ制御動作を繰り返す限界がある。

0008

よって、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法が必要となる。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明の目的は、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

本実施例においては、バッテリのバッテリ状態モニタリングし、バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム(Battery Management System)と、バッテリの制御目標値を決定し、エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、算出された目標値に対するデッドバンド値及びモニタリングされたバッテリ状態を基にバッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム(Power Condition System)と、を含む。

発明の効果

0011

本発明の多様な実施例によると、本発明のエネルギー貯蔵システムはバッテリが決定された制御目標値に対するデッドバンド値以内にバッテリのSOCレベルを維持するようにできるため、不必要なバッテリ制御動作を防止する。

0012

また、本発明は獲得された電力市場清算規則情報を基にバッテリの制御目標値に対するデッドバンド値を算出するため、エネルギー貯蔵システムの運用に伴う利益を極大化することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの構成を示すブロック図である。
本発明の一実施例による電力市場構造を示す概念図である。
本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの制御装置の動作を示すフローチャートである。
本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。
本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。
本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

実施例

0014

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語及び単語は、通常または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法を用いて説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づき、本発明の技術的思想符合する意味と概念として解釈されなければならない。

0015

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示す構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本実施例の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願が行われた時点においてこれらを代替できる様々な均等物と変形例があり得るということが理解されるべきである。

0016

図1は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システム10の構成を示すブロック図である。

0017

図1を参照すると、エネルギー貯蔵システム10は電力管理システム100(以下、「PCS」という)、発電システム200、バッテリ300、バッテリ管理システム310(以下、「BMS」という)、系統400、負荷500を含む。

0018

PCS100はエネルギー貯蔵システム10の制御装置であってもよい。

0019

PCS100は発電システム200から発電された電力をバッテリ300に貯蔵したり、系統400、負荷500に伝達したりする。また、PCS100はバッテリ300に貯蔵された電力を系統400または負荷500に伝達する。PCS100は系統400から供給された電力をバッテリ300に貯蔵することもできる。

0020

また、PCS100はバッテリ300の充電状態(State of Charge、以下、「SOCレベル」という)を基にバッテリ300を充電したり、放電したりするように制御する。

0021

また、PCS100は電力市場の電力価格、発電システム200の発電計画、発電量及び系統400の電力需要などを基にエネルギー貯蔵システムの動作に対するスケジュールを生成する。これについては後述する。

0022

発電システム200はエネルギー源を用いて電力を生産する。

0023

例えば、発電システム200は化石燃料原子力燃料再生エネルギーのうちいずれか一つ以上を用いて電力を生産する。

0024

一実施例として、発電システム200は太陽光発電システム風力発電システム潮力発電システムなどのような新再生エネルギーを利用した新再生発電システムであってもよい。

0025

系統400は発電所、変電所、送電線などを含んでもよい。系統400が正常な状態であれば、PCS100、負荷500のうちいずれか一つ以上に電力を供給し、PCS100から電力を供給される。系統400が異常状態であれば、PCS100、負荷500のうちいずれか一つ以上に電力を供給しなかったり、PCS100から電力を供給されなかったりもする。

0026

負荷500は発電システム200、バッテリ300、系統400のうちいずれか一つ以上から電力を供給され、供給された電力を消費する。

0027

例えば、負荷500は家庭大型ビル工場などを含んでもよい。

0028

以下、上述したエネルギー貯蔵システム10を制御するPCS100について詳細に説明する。

0029

PCS100は電力変換部110、統合制御部160、第1コンバータ130、第2コンバータ140、第1スイッチ150、及び第2スイッチ170を含む。

0030

電力変換部110は発電システム200と第1ノードN1の間に連結される。電力変換部110は発電システム200から生産された電力を第1ノードN1に伝達し、第1ノードN1に出力される出力電圧直流リンク電圧に変換する。よって、電力変換部110が動作して発電システム200から生産された電力がバッテリ300、系統400、負荷500のうちいずれか一つ以上に供給される。

0031

電力変換部110は発電システム200の種類によって、コンバータ、整流回路のうちいずれか一つ以上を含んでもよい。例えば、電力変換部110は発電システム200が直流電流を生産する場合、直流電力を直流電力に変換するDC/DCコンバータを含んでもよい。他の例として、電力変換部110は発電システム200が交流電力を生産する場合、交流電力を直流電力に変換する整流回路を含んでもよい。

0032

また、電力変換部110は日射量、温度、風速などの変化によって発電システム200で生産する電力を最大に得られるように最大電力点追跡制御(Maximum Power Point Tracking、「MPPT」)を行うMPPTコンバータを含んでもよい。

0033

一方、電力変換部110は発電システム200から生産される電力がない場合、消費電力を最小限に抑えることができる。

0034

統合制御部160はバッテリ300の充放電制御を行うBMS310と連結され、バッテリ300の充電状態SOCに対する充電状態情報を獲得する。そして、統合制御部160はバッテリ300に貯蔵されたエネルギーを系統400、負荷500のうちいずれか一つ以上に伝達するように制御する。また、統合制御部160は発電システム200から発生された電力をバッテリ300に充電するように制御する。

0035

統合制御部160は電力変換部110から出力される電力をインバータ出力指令値と比較し、その比較結果に基づいて第2コンバータ140、第1コンバータ130のうちいずれか一つ以上を制御する。

0036

例えば、電力変換部110から出力される電力がインバータ出力指令値を超過すれば、統合制御部160は出力される電力とインバータ出力指令値の差に該当する電力がバッテリ300に充電されるように第2コンバータ140、第1コンバータ130のうちいずれか一つ以上を制御する。よって、第2コンバータ140は充電モードで動作し、第1コンバータ130はインバータ出力指令値に該当する電力を負荷500または系統400に供給する。

0037

一方、インバータ出力指令値は、発電システム200で発電した電力より低い値であるため、統合制御部160はインバータ出力指令値を除外した残りの電力がバッテリ300に充電されるように第2コンバータ140を制御する。よって、バッテリ300のSOCレベルは目標値に対応することができる。

0038

他の例として、電力変換部110から出力される電力がインバータ出力指令値未満であれば、統合制御部160はバッテリ300がインバータ出力指令値と出力される電力の差に該当する電力を放電するように第2コンバータ140、第1コンバータ130のうちいずれか一つ以上を制御する。よって、第2コンバータ140は放電モードで動作し、第1コンバータ130はインバータ出力指令値に該当する電力を負荷500または系統400に供給する。この際、インバータ出力指令値は発電システム200で発電した電力より高い値であるため、統合制御部160はバッテリ300が放電するように制御する。よって、バッテリ300のSOCレベルは目標値に対応することができる。

0039

また、統合制御部160はPCS100の全体的な動作を制御し、エネルギー貯蔵システム10の動作モードを決定する。統合制御部160は発電された電力を系統400に供給する第1動作モード、発電された電力を負荷500に供給する第2動作モード、発電された電力をバッテリ300に貯蔵する第3動作モード、バッテリ300を系統400から伝達された電力をバッテリ300に貯蔵する第4動作モードなどに対する動作を決定する。

0040

統合制御部160は電力変換部110、第1コンバータ130、第2コンバータ140、第1スイッチ150及び第2スイッチ160のそれぞれのスイッチ動作を制御するための制御信号伝送する。制御信号は、それぞれのコンバータまたはインバータ入力電圧によるデューティ比最適制御を介し、コンバータまたはインバータの電力変換による損失を最小限に抑えられる信号を意味する。統合制御部160は電力変換部110、第1コンバータ130、第2コンバータ140のそれぞれの入力端出力端のうちいずれか一つ以上で電圧電流、温度を感知した信号を受信し、受信された感知信号を基に制御信号を伝送する。

0041

上述した統合制御部160はPCS100に含まれてもよく、含まれず別途構成に具備されてもよい。

0042

第1コンバータ130は電圧の大きさを変換し、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりもする。

0043

第1コンバータ130はコンバータ、インバータのうちいずれか一つ以上を含んでもよい。

0044

一実施例として、第1コンバータ130は電力変換部110と第1スイッチ150に間に位置することができる。第1コンバータ130は電力変換機を含んでもよい。

0045

よって、第1コンバータ130は放電モードで発電システム200またはバッテリ300から出力された直流リンク電圧を交流電圧に変換して系統400に出力する。

0046

また、第1コンバータ130は、充電モードで系統400の電力をバッテリ300に貯蔵するように系統400の交流電圧を整流し、直流リンク電圧に変換してバッテリ300に出力する。

0047

第1コンバータ130は、系統400に出力する交流電圧に含まれた高調波を除去するためのフィルタを含んでもよい。

0048

詳しくは、第1コンバータ130は無効電力の発生を抑制するために、第1コンバータ130が出力する交流電圧の位相と系統400の交流電圧の位相を同期化させるための位相同期ループ回路を含んでもよい。

0049

また、第1コンバータ130は電圧変動範囲の制限、力率改善直流成分の除去、過度現象の保護などのような機能を行う。

0050

第1コンバータ130は発電システム200で生産された電力、バッテリ300に貯蔵された電力のうちいずれか一つ以上を負荷500、系統400のうちいずれか一つ以上に供給しなくてもよい場合に電力消費を最小限に抑えられる。また、第1コンバータ130はバッテリ300を充電する際に系統400の電力を必要としなければ、電力消費を最小限に抑えられる。

0051

第2コンバータ140は電圧の大きさを変換し、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりもする。

0052

第2コンバータ140はコンバータ、インバータのうちいずれか一つ以上を含んでもよい。

0053

一実施例として、第2コンバータ140は放電モードでバッテリ300に貯蔵された電力を第1コンバータ130に対応する電圧レベルに変換して出力する。例えば、第2コンバータ140はバッテリ300に貯蔵された電力を直流リンク電圧にDC‐DC変換して出力する。

0054

第2コンバータ140は充電モードで第1ノードN1を介して流入される充電電力をバッテリ300に対応する電圧レベルに変換して出力する。例えば、第2コンバータ140は流入される充電電力を充電電圧にDC‐DC変換して出力する。ここでいう充電電力とは、発電システム200で生産された電力または系統400から第1コンバータ130を介して供給された電力であってもよい。

0055

第1スイッチ150及び第2スイッチ170のそれぞれは、第1コンバータ130と第2ノードN2の間に直列にそれぞれ連結される。第1スイッチ150及び第2スイッチ170のそれぞれは、統合制御部160から制御信号を受信し、受信された制御信号を基にスイッチング動作を行う。よって、第1スイッチ150及び第2スイッチ170のそれぞれは、オンオフ動作を行い発電システム200と系統400の間の電流の流れを制御する。第1スイッチ150及び第2スイッチ170のそれぞれは、発電システム200、バッテリ300、系統400のうちいずれか一つ以上の状態を基にスイッチング動作を行う。

0056

一実施例として、負荷500で必要な電力量が負荷500に伝達される電力量より大きければ、第1及び第2スイッチ150、170はオンの状態でスイッチング動作をし、発電システム200、系統400のそれぞれから負荷500に電力を伝達するようにする。また、発電システム200及び系統400で負荷500に伝達される電力が負荷500で必要とする電力に満たなければ、第1スイッチ150、第2スイッチ170のうちいずれか一つ以上はバッテリ300に貯蔵された電力が負荷500に供給されるようにスイッチング動作を行う。

0057

他の実施例として、系統400で停電が発生した場合、第2スイッチ170はオフの状態でスイッチング動作をし、第1スイッチ150はオンの状態でスイッチング動作を行う。よって、発電システム200、バッテリ300のうちいずれか一つ以上が負荷500に電力を供給する。そして、系統400への電力を遮断することができて系統400で作業の際に発生し得る事故を防止する。

0058

一方、BMS310はバッテリ300に連結され、バッテリ300の充電または放電動作を制御する。また、BMS310はバッテリ300の充電状態であるSOCレベルを含むバッテリの状態をモニタリングする。そして、BMS310はバッテリ300の状態に対するバッテリ状態情報を統合制御部160に伝達する。例えば、BMS310はバッテリ300の電圧、電流、温度、残余電力量寿命、充電状態のうちいずれか一つ以上をモニタリングし、モニタリングされたバッテリ状態情報を統合制御部160に伝送する。

0059

BMS310は、バッテリ300を保護するための保護動作を行う。例えば、BMS310はバッテリ300に対する過充電保護機能、過放電保護機能過電流保護機能過電圧保護機能過熱保護機能セルバランシング機能のうちいずれか一つ以上を行う。

0060

また、BMS310はバッテリ300のSOCレベルを調節する。詳しくは、BMS310は統合制御部160から制御信号を受信し、受信された制御信号を基にバッテリ300のSOCレベルを調節する。これについては後述する。

0061

バッテリ300は発電システム200で生産された電力、系統400の電力のうちいずれか一つ以上を伝達されて貯蔵する。バッテリ300は貯蔵された電力を系統400、負荷500のうちいずれか一つ以上に供給する。バッテリ300の少なくとも一つ以上のバッテリセルで構成され、各バッテリセルは複数のベアセルを含んでもよい。

0062

図2は、本発明の一実施例による電力市場の構造を示す概念図である。

0063

図2を参照すると、電力市場の構造は発電子会社、独立発電事業者、PPA事業者区域電気事業者、韓国電力取引所、韓国電力公社、消費者、大規模消費者及び特定区域消費者を含む。上述した国内の発電会社は2014年現在、韓国電力公社から分離した6つの発電子会社と独立発電事業者である228社がある。

0064

発電子会社、独立発電子会社、PPA事業者及び区域電気事業者は発電会社を意味し、それぞれが所有する発電機器で発電可能な電力量による供給可能な容量を韓国電力取引所に入札し、入札に伴う収益を獲得する。

0065

発電子会社及び独立発電事業者のそれぞれは、所有する発電機別の供給可能な発電量を毎日韓国電力取引所に入札し、韓国電力取引所は電力市場に関する運営担当する。
韓国電力公社は電力市場で決定された価格で電力を購買し、購買した電力を消費者に供給する。よって、韓国電力公社は送電、配電及び販売を担当する。

0066

PPA事業者は電力需給契約(PPA:Power Purchase Agreement)事業者を意味し、PPA事業者は上述した電力市場に電力可能な容量を入札する。そして、PPA事業者は、電力取引代金は電力市場で決定される金額ではない、韓国電力公社との需給契約による価格を適用して清算する。そして、これによる清算規則が電力市場清算規則情報に含まれる。

0067

区域電気事業者は一定規模発電設備を介して電力を生産し、許可された特定区域内で生産された電力を自ら販売する事業者である。また、区域電気事業者は足りない電力を韓国電力公社または電力市場で直接購買したり、余剰電力を韓国電力公社または電力市場に販売したりする。

0068

一方、契約電力3万KW以上の大容量顧客は、韓国電力公社を介さずに電力市場で必要な電力を自ら購買することができる。

0069

以下、上述した構成及び内容を基に本発明のエネルギー貯蔵システムの制御装置の制御方法を説明する。

0070

図3は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの制御装置の動作を示すフローチャートである。

0071

図3を参照すると、統合制御部160はバッテリ300に対する制御目標値を決定するS101。

0072

統合制御部160は時間帯別の電力価格、発電システム200、系統400、負荷500の生産電力量及び消耗電力量を基にバッテリ300の充放電に対する制御目標値を決定する。統合制御部160はバッテリ300の充放電動作に対して決定された制御目標値を時間帯別スケジューリングの形態で生成することもできる。

0073

統合制御部160がバッテリ300に対する制御目標値を決定する内容は公知であるため、詳細な説明は省略する。

0074

統合制御部160は電力市場清算規則情報を取得するS103。

0075

統合制御部160は連携されたサーバ(図示せず)から電力市場清算規則情報を含む電力市場のデータを獲得する。ここでいう電力市場データは、時間帯別の電力価格、電力市場に入札された電力量または落札された電力量、電力市場清算規則のうちいずれか一つ以上を含んでもよい。そして電力市場清算規則には電力量清算金、容量精算金、負荷清算金が含まれる。例えば、電力清算規則情報は周波数追従G/F方式に対する清算規則情報を含んでもよい。

0076

一方、電力市場清算規則については非特許文献「清算規則解説書」(電力取引所発刊、2009年6月発行)に公知になっている。

0077

統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出するS105。

0078

統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基に段階S101で決定されたバッテリ300の制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基にエネルギー貯蔵システム10の運用に伴う利益が極大化する制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。

0079

一実施例として、統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報から許容誤差範囲に対する情報を獲得し、獲得された許容誤差範囲に対する情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。例えば、統合制御部160は獲得された許容誤差範囲が4%であれば、決定された制御目標値Xに対するデッドバンド値として0.96X、1.04Xを算出する。

0080

一方、統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報、決定された制御目標値のうちいずれか一つ以上によって制御目標値に対して非対称のデッドバンド値を算出する。詳しくは、統合制御部160は制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。例えば、統合制御部160は獲得された許容誤差範囲によるデッドバンドの範囲が0.08であれば、決定された制御目標値Xに対するデッドバンド値として0.94X、1.02Xを算出する。

0081

ここでいう制御目標値に対するデッドバンド値は、制御目標値に対する許容誤差範囲を意味する。よって、統合制御部160またはBMS310は、バッテリ300の充放電動作を制御する際に制御目標値に対するデッドバンド値以内でバッテリ300の動作を制御する。そのために、統合制御部160またはBMS310は制御目標値に対するデッドバンド値以内であれば、制御目標値に該当すると判断する。

0082

以下、図4乃至図6を参照して統合制御部160のデッドバンド値の算出について説明する。

0083

図4乃至図6は、本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

0084

一実施例として、図4を参照すると、統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして、統合制御部160は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して同一の差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部160は制御目標値に対して−D1である第1デッドバンド値と制御目標値に対して+D1である第2デッドバンド値を算出する。

0085

他の実施例として、図5を参照すると、統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして、統合制御部160は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部160は制御目標値に対して−D2である第3デッドバンド値と制御目標値に対して+D3である第4デッドバンド値を算出する。

0086

また他の実施例として、図6を参照すると、統合制御部160は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして統合制御部160は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部160は制御目標値に対して−D4である第5デッドバンド値と制御目標値に対して+D5である第6デッドバンド値を算出する。

0087

一方、上述した制御目標値、デッドバンド範囲、デッドバンド値は周波数制御のための周波数であってもよい。また、デッドバンド値は単一値もしくはテーブルによるテーブル値であってもよい。ここでいうデッドバンド値に対するテーブル値は、ベクトル(Vector)、マトリックス(Matrix)、テンソル(Tensor)のうちいずれか一つ以上の形態であってもよい。

0088

上述した統合制御部160は、デッドバンド範囲の算出及びデッドバンド値の算出に対する内容は説明のための例示であって、使用者または設計者の選択によって多様に設定されてもよい。

0089

更に図3を参照する。

0090

統合制御部160はバッテリ300の状態に対するバッテリ状態情報を獲得するS107。

0091

統合制御部160はBMS310からバッテリのSOCレベル情報を含むバッテリ状態の情報を獲得する。上述したようにBMS310はバッテリ300の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態のうちいずれか一つ以上をモニタリングし、モニタリングされたバッテリ状態情報を統合制御部160に伝達する。

0092

統合制御部160は算出されたデッドバンド値及び獲得されたバッテリ状態情報を基にバッテリ300の充放電動作を制御するS109。

0093

統合制御部160は、獲得されたバッテリ状態情報に含まれたSOCレベル情報を基にバッテリ300のSOCレベルが算出されたデッドバンド値以内に含まれるようにバッテリ300の充電動作または放電動作を制御する。例えば、統合制御部160は、獲得されたバッテリ300のSOCレベル情報及び算出されたデッドバンド値を基にバッテリ300のSOCレベルが算出されたデッドバンド値以内に含まれるようにBMS310のバッテリ制御動作を制御する。ここで統合制御部160またはBMS310は、周波数制御を介してバッテリ300の動作を制御する。

0094

よって、本発明のエネルギー貯蔵システム10は、バッテリ300が決定された制御目標値に対するデッドバンド値以内でバッテリのSOCレベルを維持するようにできるため、不必要なバッテリ制御動作を防止する。また、本発明は獲得された電力市場清算規則情報を基にバッテリ制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、エネルギー貯蔵システムの運用に伴う利益を極大化することができる。

0095

これまで本発明の好ましい実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であって本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で前記に例示されていない様々な変形と応用が可能であることが分かる。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施してもよい。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解析すべきである。

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