KR101550227B1 - Grid connected power storage system and method of tracking maximum power point using outdoor temperature - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 패널의 위치의 외기온도와 일사량을 검색하여 최대 전력점 추종장치로 송신하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기온도 및 일사량을 수신하면, 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하고, 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 최대전력 추종장치를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 외기온도 및 일사량을 이용하기 때문에 태양광 패널의 온도 및 일사량을 추정하기 위한 별도의 센서를 필요로 하지 않는다.The present invention provides an energy management system and an energy management system for searching outside temperature and irradiation amount of a position of a solar panel and transmitting the same to a maximum power point tracking device and receiving an outside temperature and an irradiation amount in an area where the solar panel is located, The present invention relates to a grid-connected power storage system including a maximum power follower for predicting a maximum power interval using a maximum power interval and controlling a maximum power point tracking by searching for a maximum power interval, and a method thereof. Therefore, there is no need for a separate sensor to estimate the temperature and solar radiation of the solar panel.

Figure R1020120136184
Figure R1020120136184

Description

외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 방법{Grid connected power storage system and method of tracking maximum power point using outdoor temperature}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grid-connected power storage system and method for controlling maximum power point tracking using ambient temperature,

본 발명은 계통 연계형 전력 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점을 빠르게 찾는 최대 전력점 추종장치 및 방법, 이를 이용한 계통 연계형 전력 저장 시스템의 운영 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-connected power storage system, and more particularly, to a maximum power point tracking apparatus and method for rapidly finding a maximum power point using outside air temperature and irradiation dose, and a method of operating a grid- .

태양광 발전은 무한정한 에너지원으로 연료의 수송, 기계적 가동, 국부적 고온 및 고압부가 없어 발전설비의 유지관리가 용이하고, 설비규모의 선택과 설치공사가 쉬운 장점을 가지고 있다. 또한 태양광발전은 최대전력을 발전하는 시간대가 여름철 냉방으로 인한 피크전력 소비 시간대와 비슷하여 전력수급의 불평형을 해소할 수 있다.Photovoltaic power generation is an unlimited source of energy, and there is no fuel transportation, mechanical operation, local high temperature and high pressure part, and it is easy to maintain power generation facilities, and it is easy to select the installation size and easy installation. In addition, solar power generation can eliminate the imbalance of power supply and demand because the time of peak power generation is similar to peak power consumption time due to summer cooling.

태양광 발전에 대한 연구는 크게 재료적인 측면과 전력변환 측면으로 나누어진다. 그 중 전력변환 측면에서는 전력변환 효율 및 고성능화에 관심을 두고 집중적으로 연구를 하고 있다. 따라서 에너지 손실의 최소화와 태양전지 패널로부터 최대 전력을 얻을 수 있는 최대 출력 제어에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.Research on solar power generation is divided into material aspect and power conversion aspect. In the aspect of power conversion, we focus on power conversion efficiency and high performance. Therefore, studies on the minimization of energy loss and the maximum power control for obtaining the maximum power from the solar cell panel have been actively conducted.

태양광 발전시스템의 최대 전력점 추종 제어는 일반적으로 Maximum Power Point Tracking(MPPT)라고 하며, 그 제어 방법에 대해서는 많은 저서와 논문을 통하여 다양한 방법의 연구결과가 보고되고 있다.The maximum power point tracking control of the photovoltaic power generation system is generally called Maximum Power Point Tracking (MPPT), and many research results have been reported on the control method through a large number of books and papers.

태양전지로부터 최대전력을 얻기 위해서는 동작 전압 또는 전류를 신중히 제어할 필요가 있다.In order to obtain maximum power from the solar cell, it is necessary to carefully control the operating voltage or current.

태양전지의 특성곡선은 태양광 패널의 온도 와 일사량 등 여러가지 환경적인 요소에 크게 영향을 받는다. 이는 일사량과 태양전지 단락전류와의 관계에 기인하게 되며 태양전지의 모델링으로 나타내어진다. 또한 온도가 상승할수록 개방전압이 하강하여 P-V 곡선이 온도상승에 따라 왼쪽으로 이동한다. The characteristic curve of the solar cell is greatly influenced by various environmental factors such as the temperature and the solar radiation of the solar panel. This is due to the relationship between solar radiation and short circuit current of the solar cell and is represented by the modeling of the solar cell. Also, as the temperature rises, the open-circuit voltage drops and the P-V curve shifts to the left as the temperature rises.

도 1은 일사량에 따른 태양전지의 출력특성을 나타낸 도면이다.1 is a graph showing the output characteristics of a solar cell according to the amount of solar radiation.

도 1을 참조하면 일사량을 200(W/m2)에서 1000(W/m2) 까지 200(W/m2) 씩 증가시킨 경우, 일사량 변동에 태양전지의 최대전류와 전력은 일사량에 비례하여 변화되지만 전압은 일사량이 60~100% 의 범위에서는 큰 변화가 없으나, 낮은 일사량인 30% 미만에서는 크게 감소되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, when the solar radiation is increased from 200 W / m 2 to 1000 W / m 2 by 200 W / m 2 , the maximum current and power of the solar cell are proportional to the solar radiation However, the voltage is not significantly changed in the range of 60 ~ 100% of the radiation dose, but it is greatly decreased in the lower radiation dose of less than 30%.

도 2는 온도에 따른 태양전지의 출력특성을 도시한 도면이다.2 is a graph showing output characteristics of a solar cell according to a temperature.

도 2를 참조하면, 온도를 25℃에서 75℃까지 25℃씩 증가한 경우, 개방전압은 20~100℃사이에서 2(mV℃-1)씩 감소하고, 광전류는 온도가 상승함에 0.1(%℃-1)씩 증가하고, 최대전력은 0.35(%℃-1)씩 감소되며, 최대효율은 지수 함수적으로 감소한다. 도 2에서는 태양광 패널의 온도가 증가할 때 출력이 크게 변화되고 있음을 알 수 있다. 즉 태양전지의 출력은 온도와 일사량에 의해서 영향을 받으며 최대 전력점을 빠르게 추종하기 위해서는 태양광 패널의 온도와 일사량을 고려하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, when the temperature is increased from 25 ° C to 75 ° C by 25 ° C, the open-circuit voltage decreases by 2 (mV ° -1 ) between 20 ° C and 100 ° C, and the photocurrent decreases by 0.1% -1 ), the maximum power is decreased by 0.35 (% ℃ -1 ), and the maximum efficiency decreases exponentially. In FIG. 2, it can be seen that the output greatly changes when the temperature of the solar panel increases. That is, the output of the solar cell is influenced by the temperature and the irradiation. In order to follow the maximum power point quickly, it is desirable to consider the temperature and the solar radiation of the solar panel.

하지만, 태양광 발전시스템에서 태양광 패널의 온도와 일사량의 정보를 획득하기 위해서는 추가적인 센서가 필요하여 비용이 발생하게 되며, 센서가 설치되지 않은 종래의 태양광 발전시스템에는 온도와 일사량의 정보를 고려하는 방법을 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, in order to acquire the information of the temperature and irradiation amount of the solar panel in the photovoltaic power generation system, additional sensors are required and the cost is incurred. In the conventional photovoltaic power generation system in which no sensor is installed, There is a problem that it is difficult to apply the method of FIG.

종래의 최대 전력점 추종 제어 방법은 논문 '일사량 변화를 고려한 PV 시스템의 개선된 P&O 알고리즘 개발'에 기술된 바 있다.Conventional maximum power point follow-up control method has been described in the article 'Development of improved P & O algorithm of PV system considering radiation dose change'.

종래의 최대 전력점 추종 제어 방법의 경우, 태양광 패널의 온도와 일사량을 고려하여 최대 전력점 추종을 제어하는 방법을 기술하고 있으나, 이 경우도 태양전지의 온도와 일사량 정보를 획득하기 위해서 추가적인 센서를 필요로 한다.In the conventional maximum power point tracking control method, a method of controlling the maximum power point tracking based on the temperature and irradiation amount of the solar panel is described. In this case, however, additional sensors .

따라서, 센서를 추가하지 않고도 빠르게 최대 전력점 추종 방법이 요구된다.Therefore, the maximum power point tracking method is required quickly without adding a sensor.

"일사량 변화를 고려한 PV 시스템의 개선된 P&O 알고리즘 개발", Journal of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers (2010) 24(4)(공개일 2010.10)"Development of Improved P & O Algorithm of PV System Considering Solar Radiation Change", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (2010) 24 (4)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a grid-connected power storage system and method for controlling maximum power point tracking using ambient temperature.

구체적으로, 본 발명은 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기온도 및 일사량을 수신하고, 수신한 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점을 빠르게 찾는 최대 전력점 추종장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Specifically, the present invention provides a maximum power point tracking apparatus and method for receiving an outside temperature and a solar radiation amount in an area where a solar panel is located from an energy management system, and quickly finding a maximum power point using the received outside air temperature and solar radiation amount .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템, 태양광 패널 및 최대 전력점 추종장치를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 태양광 패널의 위치의 외기온도와 일사량을 검색하여 상기 최대 전력점 추종장치로 송신하는 상기 에너지 관리 시스템; 및 상기 에너지 관리 시스템으로부터 상기 태양광 패널이 위치한 지역의 상기 외기온도 및 상기 일사량을 수신하면, 상기 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하고, 상기 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 상기 최대전력 추종장치를 포함한다.In order to achieve the above object, there is provided a grid-connected power storage system including an energy management system, a solar panel, and a maximum power point tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, The energy management system searching for a solar radiation amount and a solar radiation amount and transmitting the search result to the maximum power point tracking device; And a controller for predicting a maximum power interval using the outside air temperature and the solar irradiance when the outside temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel is located from the energy management system, And the maximum power follower.

이때, 상기 최대전력 추종장치는 온도 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 예측하고, 최대전력 예측 테이블에서 상기 태양광 패널의 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.At this time, the maximum power follower predicts the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the temperature prediction table, and determines the maximum temperature of the solar panel based on the temperature of the solar panel and the maximum The power section can be predicted.

이때, 상기 최대전력 추종장치는 최대전력 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.At this time, the maximum power follower can predict the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the maximum power prediction table.

이때, 상기 최대전력 추종장치는 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 상기 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어함을 특징으로 할 수 있다.In this case, the maximum power follower may control the maximum power point tracking starting from a point of the maximum power period using a P & O (P & O) algorithm.

본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신하는 수신부; 상기 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하는 예측부; 및 상기 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 최대 전력점 추종부를 포함한다.A receiving unit for receiving the outside air temperature and the solar radiation amount in an area where the solar panel is located, from the energy management system according to another embodiment of the present invention; A predictor for predicting a maximum power interval using the outside air temperature and the solar radiation amount; And a maximum power point tracking unit for searching for the maximum power period and controlling the maximum power point tracking.

이때, 상기 예측부는, 온도 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 예측하고, 최대전력 예측 테이블에서 상기 태양광 패널의 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.At this time, the predicting unit predicts the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the temperature prediction table, and predicts the temperature of the solar panel based on the temperature of the solar panel and the maximum power interval Can be predicted.

이때, 상기 예측부는, 최대전력 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.At this time, the predictor may predict the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the maximum power prediction table.

이때, 상기 최대 전력점 추종부는, 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 상기 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어함을 특징으로 할 수 있다.In this case, the maximum power point tracking unit may control the maximum power point tracking starting at any one point of the maximum power period using a P & O (P & O) algorithm.

본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 최대 전력점 추종 방법은, 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신하는 단계: 상기 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하는 단계; 및 상기 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of tracking a maximum power point, the method comprising: receiving an outside air temperature and a solar radiation amount in an area where a solar panel is located from an energy management system; estimating a maximum power section using the outside air temperature and the solar radiation amount step; And controlling the maximum power point tracking by searching for the maximum power interval.

이때, 상기 최대 전력 구간을 예측하는 단계는 온도 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 예측하는 단계; 및 최대전력 예측 테이블에서 상기 태양광 패널의 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.The estimating of the maximum power interval may include estimating a temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in a temperature prediction table; And estimating the temperature of the solar panel and the maximum power interval corresponding to the solar radiation amount in the maximum power estimation table.

이때, 상기 최대 전력 구간을 예측하는 단계는, 최대전력 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.In this case, the step of predicting the maximum power interval may predict the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the irradiation dose in the maximum power prediction table.

이때, 상기 최대 전력점 추종을 제어하는 단계는, 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 상기 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어함을 특징으로 할 수 있다.In this case, the step of controlling the maximum power point tracking may control the maximum power point tracking starting from a point of the maximum power period using a P & O (P & O) algorithm .

본 발명은 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기온도 및 일사량을 수신하고, 수신한 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점을 빠르게 찾는 최대 전력점 추종장치 및 방법에 관한 것으로, 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기온도 및 일사량을 이용하기 때문에 태양광 패널의 온도 및 일사량을 추정하기 위한 별도의 센서를 필요로 하지 않아 제작 비용이 감소된다. 또한, 기존의 센서 없이 설치된 태양광 발전 시스템에도 손쉽게 적용할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for tracking a maximum power point by receiving an outside temperature and an irradiation amount of an area where a solar panel is located from an energy management system and rapidly finding a maximum power point by using the received outside air temperature and irradiation amount, Since the system uses the outside temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel is located, a separate sensor for estimating the temperature and the solar radiation amount of the solar panel is not required, thereby reducing the manufacturing cost. In addition, it can be easily applied to a PV system installed without a conventional sensor.

도 1은 일사량에 따른 태양전지의 출력특성을 나타낸 도면이다.
도 2는 온도에 따른 태양전지의 출력특성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점 추종을 제어하는 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점 추종을 제어하는 다른 예를 도시한 흐름도이다.1 is a graph showing the output characteristics of a solar cell according to the amount of solar radiation.
2 is a graph showing output characteristics of a solar cell according to a temperature.
3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a grid-connected power storage system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a maximum power point tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an example of controlling the maximum power point tracking by using the outside air temperature and the solar radiation amount according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating another example of controlling the maximum power point follow-up by using the outside air temperature and the solar radiation amount according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying 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.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 방법을 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the grid-connected power storage system and method for controlling the maximum power point tracking using the ambient temperature according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a grid-connected power storage system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 계통 연계형 전력 저장 시스템(300)은 에너지 관리 시스템(EMS; Energy Management System)(310), 태양광 패널(320), 전력 변환 시스템(PCS; Power Conversion System)(330), 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)(340), 배터리(350)를 포함할 수 있다.3, the grid-connected power storage system 300 includes an energy management system (EMS) 310, a solar panel 320, a power conversion system (PCS) 330, A battery management system (BMS) 340, and a battery 350. In addition,

에너지 관리 시스템(310)는 전력 계통을 관리할 수 있는 시스템으로, 본 발명에서는 태양광 패널(320)의 위치의 외기 온도와 일사량을 검색하여 전력 변환 시스템(330)로 송신한다.The energy management system 310 is a system capable of managing the power system. In the present invention, the temperature and the amount of solar radiation at the location of the solar panel 320 are retrieved and transmitted to the power conversion system 330.

태양광 패널(320)은 태양광을 이용해서 전력을 생산하여 출력하는 장치로서 다수의 태양광 패널이 배열 형태로 결합되어 구성될 수도 있다.The solar panel 320 is an apparatus for generating and outputting electric power using sunlight, and may be constructed by combining a plurality of solar panels in an array form.

배터리(350)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 포함한다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지(nickel cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 있다. 배터리(350)는 복수의 2차 전지가 병렬 또는 직렬로 연결된 대용량 저장장치일 수 있다.The battery 350 includes a secondary battery capable of charging and discharging. Examples of the secondary battery include a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel metal hydride battery, a lithium-ion battery, and a lithium polymer battery . The battery 350 may be a mass storage device in which a plurality of secondary batteries are connected in parallel or in series.

배터리 관리 시스템(340)은 2차 전지의 전압, 전류, 온도를 검출하고 충전 상태(SOC; State of Charge) 및 수명(SOH; State of Health)을 모니터링 함으로써, 2차 전지의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등으로부터 2차 전지를 보호하고 셀 밸런싱을 통하여 2차 전지의 효율을 향상시킨다.The battery management system 340 detects the voltage, current, and temperature of the secondary battery and monitors a state of charge (SOC) and a state of health (SOH) of the secondary battery to monitor overcharging, Protects the secondary battery from overcurrent, overheating, etc., and improves the efficiency of the secondary battery through cell balancing.

전력 변환 시스템(330)은 태양광 패널(320)의 전력, 계통(360)의 전력, 배터리(350)의 전력 등의 전력 계통을 연계하는 시스템이다. 전력 변환 시스템(330)은 배터리(350)를 이용하여 전력 계통의 생산 및 소비의 시간적 불일치를 관리할 수 있다.The power conversion system 330 is a system that links power systems such as the power of the solar panel 320, the power of the system 360, and the power of the battery 350. The power conversion system 330 can use the battery 350 to manage the temporal inconsistency of the production and consumption of the power system.

이때, 전력 변환 시스템(330)은 PCS 제어부(332), 제1 전력 변환부(334), 제2 전력 변환부(336) 및 제3 전력 변환부(338)를 포함할 수 있다.The power conversion system 330 may include a PCS control unit 332, a first power conversion unit 334, a second power conversion unit 336, and a third power conversion unit 338.

제1 전력 변환부(334)는 태양광 패널(320)에 연결되며, 태양광 패널(320)에서 생산되는 제1 전력을 제2 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)에 전달한다. 태양광 패널(320)에서 생산되는 제1 전력과 제1 노드(N1)의 제2 전력은 모두 직류 전력이다. 즉, 제1 전력 변환부(334)는 직류의 제1 전력을 다른 크기의 제2 전력으로 변환하는 컨버터의 기능을 수행한다. 제1 전력 변환부(334)는 태양광 패널(320)에서 생산되는 전력을 최대화하기 위한 최대 전력점 추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행한다.The first power conversion unit 334 is connected to the solar panel 320 and converts the first power generated by the solar panel 320 into a second power and transmits the second power to the first node N1. The first power produced by the solar panel 320 and the second power of the first node N1 are both DC power. That is, the first power converting unit 334 performs a function of converting a first power of direct current into a second power of a different magnitude. The first power conversion unit 334 performs a maximum power point tracking (MPPT) control for maximizing the power generated by the solar panel 320.

이하의 설명에서 최대 전력점 추종을 제어하는 제1 전력 변환부(334)를 최대 전력점 추종장치(334)라 칭하고, 최대 전력점 추종을 구성을 아래에서 도 4를 통해 보다 상세히 후술한다. In the following description, the first power converter 334 for controlling the maximum power point tracking is referred to as a maximum power point follower 334, and the configuration of the maximum power point follower will be described in more detail below with reference to FIG.

제2 전력 변환부(336)는 제1 노드(N1)와 계통(360) 사이에 연결된다. 제2 전력 변환부(336)는 제1 노드(N1)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제2 전력 변환부(336)에 전달한다. 그리고 제2 전력 변환부(336)는 계통(360)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)로 전달한다. 즉, 제2 전력 변환부(336)는 제1 노드(N1)의 직류 전력과 계통(360)의 교류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 양방향 인버터의 기능을 수행할 수 있다.The second power conversion unit 336 is connected between the first node N1 and the system 360. [ The second power conversion unit 336 converts the DC power of the first node N1 into AC power and transmits the AC power to the second power conversion unit 336. [ The second power conversion unit 336 converts the AC power of the system 360 into DC power and transmits the DC power to the first node N1. In other words, the second power conversion unit 336 can perform a bidirectional inverter function for converting the power between the DC power of the first node N1 and the AC power of the system 360 in both directions.

제3 전력 변환부(338)는 제1 노드(N1)와 배터리(350) 사이에 연결된다. 제3 전력 변환부(338)는 제1 노드(N1)의 직류의 제2 전력을 배터리(350)에 저장하기 위한 직류의 제3 전력으로 변환하여 배터리(350)에 전달한다. 그리고 제3 전력 변환부(338)는 배터리(350)의 직류의 제3 전력을 직류의 제2 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)에 전달한다. 즉, 제3 전력 변환부(338)는 제1 노드(N1)의 직류 전력과 배터리(350)의 직류 전력을 양방향으로 변환하는 양방향 컨버터의 기능을 수행할 수 있다.The third power conversion unit 338 is connected between the first node N1 and the battery 350. [ The third power conversion unit 338 converts the second power of the direct current of the first node N1 to the third power of direct current for storing the battery 350 in the battery 350, The third power conversion unit 338 converts the third power of the direct current of the battery 350 into the second power of direct current and transmits it to the first node N1. That is, the third power conversion unit 338 can perform the function of a bidirectional converter for converting the DC power of the first node N1 and the DC power of the battery 350 in both directions.

PCS 제어부(332)는 전력 변환 시스템(330)의 전반적인 동작을 제어한다. PCS 제어부(332)는 제1 전력 변환부(334)로부터 태양광 패널(320)에서 생산되는 전력 정보(전압, 전류, 온도의 센싱 신호)를 전달받고, BMS(340)로부터 배터리(350)의 SOC, SOH 등을 포함하는 전력 저장 정보를 전달받으며, 계통(360)으로부터 계통의 전압, 전류, 온도 등을 포함하는 계통 정보를 전달받는다. PCS 제어부(332)는 태양광 패널(320)에서 생산되는 전력 정보, 배터리(350)의 전력 저장 정보, 계통(360)의 계통 정보를 기반으로 전력 관리 시스템(330)의 운전 모드를 제어한다.The PCS control unit 332 controls the overall operation of the power conversion system 330. The PCS control unit 332 receives the power information (sensing signals of voltage, current, temperature) produced by the solar panel 320 from the first power conversion unit 334 and receives the power information SOC, SOH, and the like, and receives system information including the voltage, current, and temperature of the system from the system 360. The PCS control unit 332 controls the operation mode of the power management system 330 based on the power information generated by the solar panel 320, the power storage information of the battery 350, and the system information of the system 360.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종장치의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a maximum power point tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 최대 전력점 추종장치(334)는 제어부(410), 수신부(420), 저장부(430), 예측부(440) 및 최대 전력점 추종부(450)를 포함할 수 있다.4, the maximum power point tracking device 334 may include a control unit 410, a receiving unit 420, a storage unit 430, a predictor unit 440, and a maximum power point tracking unit 450 .

수신부(420)는 PCS 제어부(332)를 통해 에너지 관리 시스템(310)으로부터 태양광 패널(320)이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신한다.The receiving unit 420 receives the outside air temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel 320 is located from the energy management system 310 through the PCS control unit 332. [

저장부(430)는 외기 온도와 일사량에 대응하는 태양광 패널의 온도를 저장한 온도 예측 테이블과 예측된 태양광 패널의 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 저장한 최대전력 예측 테이블을 저장한다. 이때, 최대전력 예측 테이블은 외기 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 저장할 수도 있다.The storage unit 430 stores a temperature prediction table storing the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount, and a maximum power prediction table storing the predicted solar panel temperature and the maximum power interval corresponding to the solar radiation amount . At this time, the maximum power prediction table may store the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the solar irradiation amount.

예측부(440)는 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측한다.The prediction unit 440 predicts the maximum power interval using the ambient temperature and the solar radiation.

보다 상세하게 예측부(440)는 저장부(430)의 온도 예측 테이블에서 외기 온도와 일사량에 대응하는 태양광 패널의 온도를 예측하고, 저장부(430)의 최대전력 예측 테이블에서 태양광 패널의 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 예측할 수 있다.In more detail, the predictor 440 predicts the temperature of the solar panel corresponding to the ambient temperature and the solar radiation in the temperature prediction table of the storage unit 430, The maximum power interval corresponding to the temperature and the irradiation dose can be predicted.

또는, 예측부(440)는 저장부(430)의 최대전력 예측 테이블에서 외기 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 예측할 수도 있다.Alternatively, the predicting unit 440 may predict the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the maximum power prediction table of the storage unit 430. [

최대 전력점 추종부(450)는 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어한다. 이때, 최대 전력점 추종부(450)는 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어할 수 있다. 이때, 최대 전력 구간의 어느 한 점은 예를 들어 최대 전력 구간의 양쪽 끝이거나 중간일 수 있다.The maximum power point tracking unit 450 searches for the maximum power period and controls the maximum power point follow-up. At this time, the maximum power point tracking unit 450 can control the maximum power point follow-up starting from any point of the maximum power period using a P & O (P & O) algorithm. At this time, any one point of the maximum power section may be either the end or the middle of the maximum power section, for example.

P&O 알고리즘은 태양광 패널(320)의 출력전압을 주기적으로 증가, 감소시킴으로써 동작하며 이전의 출력전력과 현재의 출력전력을 비교하여 최대전력의 상태를 추종하는 방법으로 본 발명에서는 최대 전력 구간 내에서 최대 전력점 추종을 제어하므로 탐색 구간이 짧아서 보다 빠르게 최대 전력점을 추종 할 수 있다.The P & O algorithm operates by periodically increasing or decreasing the output voltage of the solar panel 320 and comparing the previous output power with the current output power to follow the state of the maximum power. In the present invention, Since the maximum power point tracking is controlled, the search range is short and the maximum power point can be followed more quickly.

제어부(410)는 최대 전력점 추종장치(334)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(410)는 예측부(440) 및 최대 전력점 추종부(450)의 기능을 수행할 수 있다. 제어부(410), 예측부(440) 및 최대 전력점 추종부(450)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어부(410)는 예측부(440) 및 최대 전력점 추종부(450) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(410)는 예측부(440) 및 최대 전력점 추종부(450) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. The control unit 410 can control the overall operation of the maximum power point tracking device 334. [ The control unit 410 may perform the functions of the predictor 440 and the maximum power point tracking unit 450. The control unit 410, the predictor unit 440 and the maximum power point tracking unit 450 are separately shown to distinguish the respective functions. Accordingly, the control unit 410 may include at least one processor configured to perform the functions of the predictor 440 and the maximum power point tracking unit 450, respectively. In addition, the control unit 410 may include at least one processor configured to perform some of the functions of the predictor 440 and the maximum power point tracking unit 450, respectively.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of controlling the maximum power point tracking using the outside air temperature according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점 추종을 제어하는 일 예를 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an example of controlling the maximum power point tracking by using the outside air temperature and the solar radiation amount according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 최대 전력점 추종장치(334)는 에너지 관리 시스템(310)으로부터 태양광 패널(320)이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신한다(S510).Referring to FIG. 5, the maximum power point tracking device 334 receives the outside air temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel 320 is located from the energy management system 310 (S510).

그리고, 최대 전력점 추종장치(334)는 온도 예측 테이블에서 외기 온도와 일사량에 대응하는 태양광 패널(320)의 온도를 예측한다(S520).Then, the maximum power point tracking device 334 predicts the temperature of the solar panel 320 corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the temperature prediction table (S520).

그리고, 최대 전력점 추종장치(334)는 최대전력 예측 테이블에서 태양광 패널(320)의 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 예측한다(S530).Then, the maximum power point tracking device 334 predicts the maximum power interval corresponding to the temperature of the solar panel 320 and the solar radiation amount in the maximum power estimation table (S530).

그리고, 최대 전력점 추종장치(334)는 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어한다(S540). 이때, 최대 전력점의 추종은 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어할 수 있다.Then, the maximum power point tracking device 334 searches the maximum power period to control the maximum power point follow-up (S540). At this time, the follow-up of the maximum power point can control the maximum power point follow-up starting from any point of the maximum power period by using a P & O (Perturbation and Observation) algorithm.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 외기 온도와 일사량을 이용해서 최대 전력점 추종을 제어하는 다른 예를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating another example of controlling the maximum power point follow-up by using the outside air temperature and the solar radiation amount according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 최대 전력점 추종장치(334)는 에너지 관리 시스템(310)으로부터 태양광 패널(320)이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신한다(S610).Referring to FIG. 6, the maximum power point tracking apparatus 334 receives the outside air temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel 320 is located from the energy management system 310 (S610).

그리고, 최대 전력점 추종장치(334)는 최대전력 예측 테이블에서 외기 온도와 일사량에 대응하는 최대 전력 구간을 예측한다(S620).Then, the maximum power point tracking device 334 predicts the maximum power interval corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount in the maximum power prediction table (S620).

그리고, 최대 전력점 추종장치(334)는 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어한다(S640). 이때, 최대 전력점 추종 제어는 피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어할 수 있다.Then, the maximum power point tracking device 334 searches the maximum power period to control the maximum power point follow-up (S640). At this time, the maximum power point follow-up control can control the maximum power point follow-up starting from any point of the maximum power range using a P & O (P & O) algorithm.

본 발명의 일 실시 예에 따른 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method of controlling the maximum power point tracking using the ambient temperature according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (13)

에너지 관리 시스템, 태양광 패널 및 최대 전력점 추종장치를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템에 있어서,
상기 태양광 패널의 위치의 외기온도와 일사량을 검색하여 상기 최대 전력점 추종장치로 송신하는 상기 에너지 관리 시스템; 및
상기 에너지 관리 시스템으로부터 상기 태양광 패널이 위치한 지역의 상기 외기온도 및 상기 일사량을 수신하면, 상기 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하고, 상기 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 상기 최대 전력점 추종장치를 포함하고,
상기 최대 전력점 추종장치는
상기 태양광 패널에 연결되며, 상기 태양광 패널에서 생성되는 제1 직류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하고, 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 저장한 온도 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 예측하며, 최대전력 예측 테이블에서 상기 태양광 패널의 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측하는
계통 연계형 전력 저장 시스템.A grid-connected power storage system comprising an energy management system, a solar panel, and a maximum power point tracking device,
The energy management system searching for an outside temperature and a solar radiation amount of the position of the solar panel and transmitting the search to the maximum power point tracking device; And
And when the outside temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel is located are received from the energy management system, the maximum power section is predicted using the outside air temperature and the solar radiation amount, Said maximum power point tracking device controlling said maximum power point tracking device,
The maximum power point tracking device
And a temperature prediction table which is connected to the solar panel and converts the first DC power generated in the solar panel into second DC power and stores the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount Predicts the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount, predicts the temperature of the solar panel and the maximum power section corresponding to the solar radiation amount in the maximum power prediction table
Grid - connected power storage system. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 최대전력 추종장치는,
피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 상기 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어함을 특징으로 하는
계통 연계형 전력 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the maximum power follower comprises:
And controls the maximum power point tracking starting from a point of the maximum power section using a P & P (Perturbation and Observation) algorithm.
Grid - connected power storage system. 에너지 관리 시스템으로부터 태양광 패널이 위치한 지역의 외기 온도 및 일사량을 수신하는 수신부;
상기 외기 온도와 일사량을 이용하여 최대 전력 구간을 예측하는 예측부; 및
상기 최대 전력 구간을 탐색하여 최대 전력점 추종을 제어하는 최대 전력점 추종부를 포함하고,
상기 태양광 패널에 연결되며, 상기 태양광 패널에서 생성되는 제1 직류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하고, 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 저장한 온도 예측 테이블에서 상기 외기 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 태양광 패널의 온도를 예측하며, 최대전력 예측 테이블에서 상기 태양광 패널의 온도와 상기 일사량에 대응하는 상기 최대 전력 구간을 예측하는
최대 전력점 추종장치.A receiving unit for receiving the outside air temperature and the solar radiation amount of the area where the solar panel is located from the energy management system;
A predictor for predicting a maximum power interval using the outside air temperature and the solar radiation amount; And
And a maximum power point tracking unit for searching for the maximum power period to control the maximum power point tracking,
And a temperature prediction table which is connected to the solar panel and converts the first DC power generated in the solar panel into second DC power and stores the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount Predicts the temperature of the solar panel corresponding to the outside air temperature and the solar radiation amount, predicts the temperature of the solar panel and the maximum power section corresponding to the solar radiation amount in the maximum power prediction table
Maximum power point tracking device. 삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 최대 전력점 추종부는,
피앤오(P&O; Perturbation and Observation) 알고리즘을 이용하여 상기 최대 전력 구간의 어느 한 점을 시작으로 최대 전력점 추종을 제어함을 특징으로 하는
최대 전력점 추종장치.6. The method of claim 5,
The maximum power point tracking unit includes:
And controls the maximum power point tracking starting from a point of the maximum power section using a P & P (Perturbation and Observation) algorithm.
Maximum power point tracking device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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