KR101545136B1 - Method and System for controlling generator output of islanded microgrids - Google Patents
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Abstract
본 발명은 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 독립형 마이크로 그리드에 포함된 디젤 발전기의 연료비 및 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 부하, 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기를 포함하는 독립형 마이크로 그리드의 디젤 발전기 출력 제어 방법에 있어서, (a) 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집하는 단계; (b) 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 독립형 마이크로 그리드에 포함된 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태를 동시에 고려하여 디젤 발전기의 출력을 제어함으로써 마이크로 그리드에서 소요되는 연료비 및 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention relates to a method and system for controlling the generator output of a stand-alone microgrid. And more particularly, to a stand-alone microgrid generator output control method and system capable of reducing the fuel cost and the maintenance cost of a diesel generator included in a stand-alone microgrid. A method of controlling a diesel generator output of a stand-alone microgrid comprising a load, a renewable power source, an energy storage device, and a diesel generator, the method comprising the steps of: (a) Collecting information on characteristics of the energy storage device, and information on characteristics and operation state of the diesel generator; (b) determining an amount of power generated by the diesel generator according to time, using the load prediction information, the power generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel generator; And (c) generating an output command value for time-based output control of the diesel generator using the generated power amount of the diesel generator by time. According to the present invention, by controlling the output of the diesel generator in consideration of the characteristics and operation state of the renewable power source, the energy storage device, and the diesel generator included in the independent microgrid, the fuel cost and maintenance cost .
Description
본 발명은 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 독립형 마이크로 그리드에 포함된 디젤 발전기의 연료비 및 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for controlling the generator output of a stand-alone microgrid. And more particularly, to a stand-alone microgrid generator output control method and system capable of reducing the fuel cost and the maintenance cost of a diesel generator included in a stand-alone microgrid.
일반적으로 마이크로 그리드(Microgrid)란 기존의 광역적 전력 시스템으로부터 독립된 분산 전원을 중심으로 하는 국소적인 전력 공급 시스템으로서, 소규모 및 모듈화된 분산 전원이 부하에 전력을 공급하고 계통 사고나 정전 등에 의해 배전 계통과 분리되는 경우에도 독립운전이 가능한 독립적인 전력망을 의미한다.In general, microgrid is a local power supply system centering on a distributed power source independent of the existing wide-area power system. It is a small-sized and modulated distributed power source that supplies power to the load, And independent power networks capable of independent operation even when separated from each other.
이러한 특성을 갖는 마이크로 그리드의 경우 크게 계통에 상시 연계되어 운영되는 계통 연계형 마이크로 그리드와 섬 또는 도서지역 등에서 계통과 분리되어 항시 독립적으로 운영되는 독립형 마이크로 그리드로 구분될 수 있다.The micro grid with these characteristics can be classified into a grid-connected micro grid, which is largely connected to the grid, and a stand-alone micro grid, which is independently operated independently from the grid in the island or island area.
도 1은 독립형 마이크로 그리드의 구성에 대한 참고도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 독립형 마이크로 그리드의 경우 태양광(PV) 또는 풍력(WT)과 같은 신재생 에너지 전원, 에너지 저장 장치(ESS), 디젤 발전기(D/E Gen), 및 부하(Load)를 포함하는 하나의 독립적인 시스템으로 운영된다.1 is a reference diagram for the configuration of a stand-alone microgrid. As shown in FIG. 1, in the case of a stand-alone microgrid, a renewable energy source such as solar PV or wind power, an energy storage device ESS, a diesel generator D / E Gen, As shown in FIG.
또한, 독립형 마이크로 그리드의 경우 항시 독립적으로 부하를 만족시켜야 하므로, 독립형 마이크로 그리드 운영자는 마이크로 그리드 운영 시스템(EMS)를 통해 부하 현황과 신재생 에너지 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기의 효율 특성 등을 고려하여 발전 비용이 최소화되는 방향으로 독립형 마이크로 그리드를 운영하여야 한다.In addition, the stand-alone microgrids need to satisfy the loads independently at all times, so that the stand-alone microgrid operator can use the Micro Grid Operating System (EMS) to monitor the load status and the efficiency characteristics of renewable energy sources, energy storage devices, and diesel generators. The independent micro grid should be operated in such a way that the power generation cost is minimized.
일 예로, 기존 소규모 도서지역의 독립형 마이크로 그리드의 경우 신재생 전원 및 에너지 저장 장치를 이용하여 부하에 전력을 공급하는 과정에서 부하에 공급하여야 하는 전력량이 부족한 경우 디젤 발전기를 동작시켜 부족한 전력량을 보충하는 행태로 주로 운영된다.For example, in the case of a stand-alone micro grid in the existing small-scale island area, in the process of supplying power to the load using the renewable power and energy storage device, when the amount of power to be supplied to the load is insufficient, It is mainly operated by the behavior.
그러나, 상기와 같은 경우 디젤 발전기의 출력 제어 과정에서 단순히 에너지 저장 장치의 현재 충전 상태만을 고려하므로, 디젤 발전기의 빈번한 기동/정지 동작을 유발하거나 또는 디젤 발전기로 필요 이상의 전력을 생성하게 되어 신재생 전원이 공급하는 전력이 독립형 마이크로 그리드에서 최대한 활용되지 못하는 문제점이 있었고, 이에 더하여 독립형 마이크로 그리드에서 소요되는 연료비 및 유지 보수 비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.However, in the above-described case, only the current charging state of the energy storage device is simply considered in the output control process of the diesel generator, so that the diesel generator is frequently started / stopped or the diesel generator generates more power than necessary. There is a problem that the supplied power is not utilized as much as possible in the stand-alone micro grid, and the fuel cost and the maintenance cost required in the stand-alone micro grid are greatly increased.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 독립형 마이크로 그리드에 포함된 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태를 동시에 고려하여 디젤 발전기의 출력을 제어함으로써 마이크로 그리드에서 소요되는 연료비 및 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been conceived to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a micro grid capable of controlling the output of a diesel generator in consideration of characteristics and operation state of a renewable power source, The present invention provides a method and system for controlling a generator output of a stand-alone micro grid which can significantly reduce fuel cost and maintenance cost.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법은 부하, 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기를 포함하는 독립형 마이크로 그리드의 디젤 발전기 출력 제어 방법에 있어서, (a) 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집하는 단계; (b) 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a diesel generator output of a stand-alone microgrid including a load, a renewable power source, an energy storage device, and a diesel generator, (a) collecting load prediction information on the load, generation amount prediction information on the renewable power source, characteristic information on the energy storage device, and characteristics and operation state information of the diesel generator; (b) determining an amount of power generated by the diesel generator according to time, using the load prediction information, the power generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel generator; And (c) generating an output command value for time-based output control of the diesel generator using the generated power amount of the diesel generator by time.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량은 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 변수로 하는 목적 함수에 의해 산출될 수 있다.In addition, in the step (b), the power generation amount of the diesel generator according to the time period can be calculated by an objective function using the power generation amount of the diesel generator as a variable.
또한, 상기 목적 함수는 다음의 수학식과 같이 설정될 수 있다.Further, the objective function may be set according to the following equation.
여기에서, P_DEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 의미하고, P_PRICEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 요금 단가를 의미할 수 있다.Here, P_DE t represents the amount of power generated by the diesel generator in units of time, and P_PRICE t represents the unit price of the diesel generator in terms of time.
또한, 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전략량은 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 상기 디젤 발전기의 특성 정보, 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량에 의해 제약될 수 있다.In addition, the amount of power generation strategy of the diesel generator according to the time may be limited by the characteristic information of the energy storage device, the characteristic information of the diesel generator, and the power demand of the independent microgrid.
또한, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보는 상기 에너지 저장 장치의 용량 정보, 충방전 효율 정보, 및 가용 SOC(State Of Charge) 정보이고, 상기 디젤 발전기의 특성 정보는 상기 디젤 발전기의 정격 용량 정보, 발전 효율 정보, 및 기동/정지 횟수 정보일 수 있다.Also, the characteristic information of the energy storage device is capacity information, charge / discharge efficiency information, and available SOC (State Of Charge) information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel power generator is information on the rated capacity of the diesel generator, Efficiency information, and start / stop count information.
또한, 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량은 상기 부하량 예측 정보에 의해 결정되는 부하량 값과 상기 발전력 예측 정보에 의해 결정되는 발전량 값의 차이 값일 수 있다.The power demand of the independent microgrid may be a difference between a load value determined by the load prediction information and a power generation amount determined by the power generation prediction information.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보는 시간대별로 수집될 수 있다.In the step (a), the load prediction information for the load, the power generation amount prediction information for the new and renewable power source, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristics and operation state information of the diesel generator may be collected have.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량 및 상기 디젤 발전기의 동작 상태 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 동작을 위한 출력 명령치를 생성하는 단계일 수 있다.In the step (c), an output command value for the operation of the diesel generator may be generated using the generated power amount of the diesel generator by the time of day and the operation state information of the diesel generator.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템은 부하, 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기를 포함하는 독립형 마이크로 그리드의 디젤 발전기 출력 제어 시스템에 있어서, 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하는 발전 전력량 결정부; 및 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성한 후 상기 디젤 발전기로 전송하는 디젤 발전기 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a stand-alone microgrid generator output control system according to a preferred embodiment of the present invention includes a load, a renewable power source, an energy storage device, and a diesel generator output control system A data collecting unit for collecting load prediction information on the load, generation amount prediction information on the renewable power source, characteristic information of the energy storage device, and characteristics and operation state information of the diesel generator; An electricity generation amount determining unit configured to determine an amount of electric power generated by the diesel generator in each time period using the load estimation information, the generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel generator; And a diesel generator output control unit for generating an output command value for time-based output control of the diesel generator using the generated power amount of the diesel generator in each time period, and then transmitting the generated output command value to the diesel generator.
본 발명에 의하면 독립형 마이크로 그리드에 포함된 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태를 동시에 고려하여 디젤 발전기의 출력을 제어함으로써 마이크로 그리드에서 소요되는 연료비 및 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, by controlling the output of the diesel generator in consideration of the characteristics and operation state of the renewable power source, the energy storage device, and the diesel generator included in the independent microgrid, the fuel cost and maintenance cost .
도 1은 독립형 마이크로 그리드의 구성에 대한 참고도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템의 동작 개념도, 및
도 4는 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법의 순서도 이다.Figure 1 is a reference diagram of the configuration of a stand-alone microgrid,
2 is a block diagram of a standalone microgrid generator output control system in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
3 is a conceptual diagram illustrating the operation of a generator output control system of a stand-alone microgrid according to a preferred embodiment of the present invention, and Fig.
4 is a flowchart of a method of controlling a generator output of a stand-alone microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Further, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be practiced by those skilled in the art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템의 블록도 이다.2 is a block diagram of a standalone microgrid generator output control system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드 발전기 출력 제어 시스템(1)은 도 1에 도시된 마이크로 그리드 운영 시스템(도 1의 EMS)에 대응되는 것으로서, 데이터 수집부(10), 발전 전력량 결정부(20), 및 디젤 발전기 출력 제어부(30)를 포함한다.2, the stand-alone microgrid generator
데이터 수집부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 마이크로 그리드를 구성하는 부하(도 1의 Load), 신재생 전원(도 1의 W/T 및 PV), 에너지 저장 장치(도 1의 ESS), 및 디젤 발전기(도 1의 D/E Gen)로부터 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하기 위한 데이터를 수집한다.1), a new regenerative power source (W / T and PV in FIG. 1), an energy storage device (ESS in FIG. 1) , And the diesel generator (D / E Gen in Fig. 1).
다시 말해서, 데이터 수집부(10)는 상기 부하로부터 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보를 수집하고, 상기 신재생 전원으로부터 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보를 수집하며, 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보를 수집하고, 상기 디젤 발전기로부터 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집한다.In other words, the
이때, 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보는 매일 시간대별로 수집될 수 있다.At this time, the load prediction information, the power generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristics and operation state information of the diesel generator can be collected every day.
또한, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보는 상기 에너지 저장 장치의 용량 정보, 충방전 효율 정보, 및 가용 SOC(State Of Charge) 정보일 수 있고, 상기 디젤 발전기의 특성 정보는 상기 디젤 발전기의 정격 용량 정보, 발전 효율 정보, 및 기동/정지 횟수 정보일 수 있다.The characteristic information of the energy storage device may be capacity information of the energy storage device, charging / discharging efficiency information, and available SOC (State Of Charge) information, and the characteristic information of the diesel power generator may be information of a rated capacity of the diesel generator , Power generation efficiency information, and start / stop count information.
발전 전력량 결정부(20)는 상기 이때, 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정한다.The generated
이때, 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량은 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 변수로 하며 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 비용을 최소화하기 위한 목적함수에 의해 산출될 수 있고, 상기 목적함수를 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The power generation amount of the diesel generator may be calculated by an objective function for minimizing the generation cost of the diesel generator according to the time of the diesel generator, Can be expressed by Equation (1).
여기에서, P_DEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 의미하고, P_PRICEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 요금 단가를 의미한다.Here, P_DEt represents the amount of power generated by the diesel generator in terms of time, and P_PRICEt represents the unit price of the diesel generator in terms of time.
또한, 상기 수학식 1에 의해 산출되는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량의 경우 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 상기 디젤 발전기의 특성 정보, 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량에 의해 제약될 수 있다.The power generation amount of the diesel generator according to the equation (1) may be limited by the characteristic information of the energy storage device, the characteristic information of the diesel generator, and the power demand of the independent microgrid.
다시 말해서, 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량의 경우 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 상기 디젤 발전기의 특성 정보, 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량 별로 결정되는 상하한 제약을 가질 수 있고, 상기 각각의 상하한 제약의 경우 독립형 마이크로 그리드의 구성에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.In other words, in the case of the power generation amount of the diesel generator according to the time of day, it may have the upper and lower limit determined by the characteristic information of the energy storage device, the characteristic information of the diesel generator, and the power demand of the independent microgrid, The upper and lower limit can have different values depending on the configuration of the independent microgrid.
또한, 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량의 경우 상기 부하량 예측 정보에 의해 결정되는 부하량 값과 상기 발전량 예측 정보에 의해 결정되는 발전량 값이 차이 값 일 수 있다.In the case of the power demand of the independent microgrid, the difference between the load value determined by the load forecasting information and the power generation amount determined by the power generation prediction information may be a difference value.
디젤 발전기 출력 제어부(30)는 발전 전력량 결정부(20)에서 결정된 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성하며, 상기 생성된 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 상기 디젤 발전기로 전송한다.The diesel generator
이때, 디젤 발전기 출력 제어부(30)는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량 및 데이터 수집부(10)에서 수집된 상기 디젤 발전기의 동작 상태 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 동작을 위한 출력 명령치를 생성할 수 있게 된다.At this time, the diesel generator
예를 들어, 상기 독립형 마이크로 그리드에 포함된 디젤 발전기가 한대인 경우 디젤 발전기 출력 제어부(30)는 상기 하나의 디젤 발전기의 시간대별 동작을 위한 출력 명령치를 생성하게 되고, 상기 독립형 마이크로 그리드에 포함된 디젤 발전기가 복수 대인 경우 디젤 발전기 출력 제어부(30)는 상기 복수 개의 디젤 발전기 각각에 대한 동작 상태 정보에 따라 상기 복수 개의 디젤 발전기 중 출력에 여유가 없거나 또는 기동/정지 횟수가 높은 디젤 발전기의 경우에는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전량 중 적은 부분을 부담하도록 하고, 출력에 여유가 있거나 또는 기동/정지 횟수가 낮은 디젤 발전기의 경우에는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전량 중 많은 부분을 부담하도록 상기 복수 개의 디젤 발전기 각각의 시간대별 동작을 위한 출력 명령치를 생성할 수 있게 된다.For example, when there is one diesel generator included in the independent microgrid, the diesel generator
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템의 동작 개념도 이다.3 is a conceptual diagram illustrating the operation of a stand-alone microgrid generator output control system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템(1)의 경우 부하량 예측 정보(Load Forecasting), 발전량 예측 정보(RES Forecasting), 에너지 저장 장치의 특성 정보(STORAGE CHARACTERISTIC), 디젤 발전기의 특성 정보(Diesel Gen Characteristic), 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량(SYSTEM CONSTRAINTS)을 기반으로 한 최적화(OPTIMISATION)를 통해 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하고, 이를 기반으로 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치(OPERATION SCHEDULE)를 생성하는 것이 가능해진다.3, in the case of the generator
따라서, 본 발명의 경우 독립형 마이크로 그리드에 포함된 신재생 전원, 에너지 저장 장치, 및 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태를 동시에 고려하여 디젤 발전기의 출력을 제어할 수 있게 되므로, 마이크로 그리드에서 소요되는 연료비 및 유지 보수 비용을 크게 절감하는 것이 가능해진다.Accordingly, in the present invention, since the output of the diesel generator can be controlled by simultaneously considering the characteristics and operation state of the renewable power source, the energy storage device, and the diesel generator included in the independent microgrid, It is possible to greatly reduce the maintenance cost.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법의 순서도 이다.4 is a flowchart of a generator output control method of a stand-alone microgrid according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이 S100에서 데이터 수집부(10)가 상기 부하에 대한 부하 예측량 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집한다.As shown in FIG. 4, in S100, the
S200에서 발전 전력량 결정부(20)가 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정한다.In S200, the power generation
이때, S200에서 발전 전력량 결정부(20)는 상기 수학식 1과 같이 나타나는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 변수로 하여 시간대별 발전 비용을 최소화하기 위한 목적 함수에 의해 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 산출할 수 있게 된다.At this time, in S200, the generation
또한, 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량은 시간대별 발전 전력량의 경우 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 상기 디젤 발전기의 특성 정보, 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량에 의해 제약될 수 있다.The power generation amount of the diesel generator according to the time may be limited by the characteristic information of the energy storage device, the characteristic information of the diesel generator, and the power demand of the independent microgrid in the case of generated power by time.
S300에서 디젤 발전기 출력 제어부(30)가 S200에서 결정된 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성하면 종료가 이루어진다.In S300, when the diesel generator
이때, S300의 경우 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량 및 상기 디젤 발전기의 동작 상태 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 동작을 위한 출력 명령치를 생성하는 단계일 수 있다.At this time, in step S300, it may be possible to generate an output command value for the time zone operation of the diesel generator using the generated power amount of the diesel generator by the time of day and the operation state information of the diesel generator.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나 S300에 이어서 디젤 발전기 출력 제어부(30)가 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 상기 디젤 발전기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Although not shown in the figure, the diesel generator
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 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied otherwise without departing from the scope or spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Therefore, the embodiments described in the present invention are intended to illustrate rather than limit the technical spirit of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
(1) : 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템
(10) : 데이터 수집부 (20) : 발전 전력량 결정부
(30) : 디젤 발전기 출력 제어부(1): Independent Micro Grid Generator Output Control System
(10): Data collection unit (20): Generated power amount determination unit
(30): a diesel generator output control section
Claims (9)
(a) 상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집하는 단계;
(b) 상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하는 단계; 및
(c) 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량 및 상기 디젤 발전기의 동작 상태 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 동작을 위한 출력 명령치를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.A diesel generator output control method of a stand-alone microgrid including a load, a renewable power source, an energy storage device, and a diesel generator,
(a) collecting load prediction information for the load, generation amount prediction information for the new and renewable power source, characteristic information of the energy storage device, and characteristics and operation state information of the diesel generator;
(b) determining an amount of power generated by the diesel generator according to time, using the load prediction information, the power generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel generator; And
(c) generating an output command value for time-based output control of the diesel generator using the generated power amount of the diesel generator by the time of the diesel generator,
Wherein the step (c) is for generating an output command value for operation of the diesel generator using the power generation amount of the diesel generator by the time of day and the operation state information of the diesel generator, Way.
상기 (b) 단계에서,
상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량은 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 변수로 하는 목적 함수에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.The method according to claim 1,
In the step (b)
Wherein the power generation amount of the diesel generator according to the time is calculated by an objective function using the power generation amount of the diesel generator as a variable.
상기 목적 함수는 다음의 수학식과 같이 설정되는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.
여기에서, P_DEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 의미하고, P_PRICEt는 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 요금 단가를 의미한다.3. The method of claim 2,
Wherein the objective function is set according to the following equation.
Here, P_DE t represents the amount of power generated by the diesel generator in terms of time, and P_PRICE t represents the unit price of the diesel generator in terms of time.
상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전략량은 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 상기 디젤 발전기의 특성 정보, 및 상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량에 의해 제약되는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.The method of claim 3,
Wherein the power generation strategy amount of the diesel generator is limited by the characteristic information of the energy storage device, the characteristic information of the diesel generator, and the power demand of the independent microgrid.
상기 에너지 저장 장치의 특성 정보는 상기 에너지 저장 장치의 용량 정보, 충방전 효율 정보, 및 가용 SOC(State Of Charge) 정보이고, 상기 디젤 발전기의 특성 정보는 상기 디젤 발전기의 정격 용량 정보, 발전 효율 정보, 및 기동/정지 횟수 정보인 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.5. The method of claim 4,
The characteristic information of the energy storage device is capacity information, charging / discharging efficiency information, and available SOC (State Of Charge) information of the energy storage device. Characteristic information of the diesel power generator is information on the rated capacity of the diesel generator, And the number of start / stop times of the microgrid.
상기 독립형 마이크로 그리드의 전력 요구량은 상기 부하량 예측 정보에 의해 결정되는 부하량 값과 상기 발전력 예측 정보에 의해 결정되는 발전량 값의 차이값인 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the power demand of the independent microgrid is a difference between a load value determined by the load prediction information and a power generation amount determined by the power generation prediction information.
상기 (a) 단계에서,
상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보는 시간대별로 수집되는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법.The method according to claim 1,
In the step (a)
Wherein the load forecasting information for the load, the generation amount prediction information for the new and renewable power source, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristics and operation state information of the diesel generator are collected in each time slot. Output control method.
상기 부하에 대한 부하량 예측 정보, 상기 신재생 전원에 대한 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 및 동작 상태 정보를 수집하는 데이터 수집부;
상기 부하량 예측 정보, 상기 발전량 예측 정보, 상기 에너지 저장 장치의 특성 정보, 및 상기 디젤 발전기의 특성 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량을 결정하는 발전 전력량 결정부; 및
상기 디젤 발전기의 시간대별 발전 전력량 및 동작 상태 정보를 이용하여 상기 디젤 발전기의 시간대별 출력 제어를 위한 출력 명령치를 생성한 후 상기 디젤 발전기로 전송하는 디젤 발전기 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 시스템.A diesel generator output control system of a stand-alone microgrid comprising a load, a renewable power source, an energy storage device, and a diesel generator,
A data collecting unit for collecting load prediction information on the load, power generation amount prediction information on the renewable power, characteristics information on the energy storage, and characteristics and operation state information of the diesel generator;
An electricity generation amount determining unit configured to determine an amount of electric power generated by the diesel generator in each time period using the load estimation information, the generation amount prediction information, the characteristic information of the energy storage device, and the characteristic information of the diesel generator; And
And a diesel generator output control unit for generating an output command value for time-based output control of the diesel generator using the generated power amount and operation state information of each diesel generator by the time slot, and then transmitting the generated output command value to the diesel generator. Grid generator output control system.
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