KR102436399B1 - Solar power generation control system with ESS - Google Patents

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박정우
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Abstract

The present invention relates to a solar power generation control system having an energy storage function, capable of selling surplus power, which comprises: a distributed solar power generation system (100); a first multi-switch (200); a power conversion system (300); a second multi-switch (400); an energy storage system (500); an ATS (600); and a control unit (700).

Description

에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템{Solar power generation control system with ESS}Solar power generation control system with ESS

본 발명은 계통연계형 시스템(Grid-connected System)에 관한 것으로, 특히 분산형 태양광발전 시스템(DSPS, Distributed Solar Power System)과 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block)을 통해 전력 변환 용량을 사용자가 원하는 대로 자유롭게 구성이 가능하며, 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 통해 한전 상용전원(AC) 없이도 부하로 계통연계가 가능하도록 한 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-connected system, and in particular, a power conversion capacity through a distributed solar power system (DSPS) and a power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block). It relates to a photovoltaic power generation control system with an energy storage function that can be freely configured as desired by a user and enables grid connection to a load without KEPCO commercial power (AC) through an energy storage system (ESS, Energy Storage System) .

일반적으로, 계통연계형(Grid Tied)이란 둘 이상의 전력 시스템 사이를 전력이 서로 이동할 수 있도록 선로를 통하여 연결하는 것을 말하며, 계통연계 발전 시스템은 출력된 전기를 계통으로 역 송전하여 이용하는 방식을 말한다. 쉽게 말해서 태양광 출력 에너지를 전력 에너지를 공급해 주는 회사의 전기와 결합해서 사용하는 것이다.In general, Grid Tied refers to connecting two or more power systems through a line so that power can move with each other, and a grid-tied power generation system refers to a method of using output electricity by reversely transmitting it to the grid. Simply put, it is to combine the solar output energy with the electricity of the company that supplies the power energy and use it.

계통연계 태양광 발전 시스템은 대규모로 태양광을 만들어 내야 하는 상업용 건물이나 도심 내의 건축물, 빌딩 등에 많이 설치되는데, 천재지변이나 폭우, 흐린 날 등으로 태양광을 발전할 수 없는 상황에는 기존의 전기와 함께 사용이 가능하다. 또한 기존의 전기를 이용할 경우에는 발전된 잉여 전기를 전기회사로 역 송전이 가능하다. 이를 통해서 판매 유통도 가능해서 계통연계 태양광 발전을 통해 이익을 창출하고 화석연료 사용에 따른 탄소배출도 줄이고자 태양광발전사업이 활성화되고 있다.Grid-connected photovoltaic power generation systems are often installed in commercial buildings that need to generate photovoltaic on a large scale or in buildings and buildings in the city. can be used together. In addition, if existing electricity is used, the generated surplus electricity can be reversely transmitted to the electricity company. Through this, sales and distribution are possible, so the solar power generation business is being activated to create profits through grid-connected solar power generation and to reduce carbon emissions due to the use of fossil fuels.

그러나 지금까지의 계통연계 태양광 발전 시스템은 태양광을 이용한 전력 변환 시스템을 일체형으로 구성하여 인버터로 전송함으로써, 고장이나 기후 변화 등으로 발전이 안 될 경우 계통유지가 불가능한 문제점이 있다.However, the grid-connected photovoltaic power generation system so far has a problem in that it is impossible to maintain the grid if power generation is not generated due to a failure or climate change, since the power conversion system using sunlight is integrally configured and transmitted to the inverter.

세계적인 신재생에너지 계통연계 이슈를 살펴보더라도 신재생 에너지 자원은 전력계통 측면에서 보면 다수의 소용량 발전 자원으로서 계측 운영 및 전력 품질 유지 관점에서 전통적인 발전원에 비해 다소 불리하다. 기존 화석 연료를 사용하는 계통운영에서는 운영자가 부하에 맞는 발전 전력 크기를 예측하고 예비 전력을 확보하기 용이하지만, 태양광 및 풍력 등 신재생에너지는 자연조건에 따라 발전전력이 결정되기 때문에 발전전력이 변하는 특성을 가지고 있으며, 전력 수요가 있을 때 발전전력을 제어하는 것이 불가능해 운영적인 부분에 어려움을 가지고 있는 것이 사실이다.Even if we look at the global renewable energy grid connection issue, renewable energy resources are a large number of small-capacity power generation resources from the power system perspective, and are somewhat disadvantageous compared to traditional power generation sources in terms of measurement operation and power quality maintenance. In system operation using existing fossil fuels, it is easy for the operator to predict the size of the generated power suitable for the load and secure the reserve power. It has changing characteristics, and it is true that it is impossible to control the generated power when there is a demand for power, so it is difficult to operate.

신재생에너지 계통연계 이슈에서 풀어야 할 과제는 다음과 같이 크게 3가지로 볼 수 있다. 첫 번째는 전력계통 관성에너지의 감소이다. 신재생에너지와 같은 비동기 발전기 비중이 높은 계통은 외란이 발생하면 정상 계통보다 주파수(60Hz)가 급격한 기울기로 떨어지는 문제가 있다. 즉, 주파수가 일정 값 이상 떨어지면 발전기들은 설비 보호를 위해 의도적으로 계통에서 탈락되어 정전이 일어나게 된다. 두 번째, 신재생에너지의 계통접속 지연이다. 신재생에너지 특성상 일부 밀집 지역에 많은 양의 발전 시설이 몰리게 되면 송배전 설비의 접속 가능 용량이 부족하여 전력망 연결이 지연되어 발전사업자들에게 불편을 야기하게 된다. 세 번째는 운영 및 관리 복잡도 증가하여 전압품질과 배전계통 안정성이 떨어진다. 즉 신재생에너지는 분산전원 연계 배전계통으로서 전력 흐름이 기존 변전소에서 선로 말단으로 흐르던 단방향에서 양방향으로 변경됨에 따라 분산전원의 연계점에 전압이 상승하게 되고 변전소 송출 전압이 상승하게 되어 과전압 발생 가능성이 상존하여 안전과 전기품질에 영향을 주게 된다.The issues to be solved in the renewable energy grid connection issue can be broadly classified into three categories as follows. The first is the reduction of power system inertia energy. A system with a high proportion of asynchronous generators such as new and renewable energy has a problem in that the frequency (60Hz) drops to a steep slope compared to a normal system when a disturbance occurs. In other words, if the frequency falls more than a certain value, the generators are intentionally dropped from the system to protect the equipment, resulting in a power outage. Second, there is a delay in grid connection of new and renewable energy. Due to the nature of new and renewable energy, if a large amount of power generation facilities are concentrated in some densely populated areas, the power grid connection is delayed due to insufficient access capacity of transmission and distribution facilities, causing inconvenience to power generation companies. Third, the operation and management complexity increases, resulting in poor voltage quality and distribution system stability. In other words, as the new and renewable energy is a distribution system linked to distributed power, as the power flow changes from unidirectional to bidirectional from the existing substation to the end of the line, the voltage at the connection point of the distributed power rises, and the substation transmission voltage rises, raising the possibility of overvoltage. This will affect safety and electrical quality.

우리나라 한국전력공사(혹은 한전)에서는 2021.11 9차 송변전 계획에 따라 2023년까지 계통 안정화 방법으로 ESS 1.4GW를 설치하여 전력 품질 개선 및 주파수를 조정하여 신재생 에너지원의 간헐적 특성에 대비하고 있다. 또한 한전은 재생에너지 신규 회선 인출 경과지 부족 해소와 수용능력 확대를 위해서는 초고강도 전주, 가공절연 케이블 등 신기자재를 활용하여 신 배전계통 방식으로 볼 수 있는 가공 다회선 공법을 개발하여 대응하고 있다. 계통 관성저하 대책으로는 기존 전력관제센터에서 사용하는 계통운영시스템(EMS)에 별도의 재생에너지 관리시스템(RMS)과 한국전력의 지역관리시스템(LRMS)를 구축하여 재생에너지 통합관제 시스템을 통해 분산 에너지 관리 및 수용능력 강화를 위해 노력 중이다.Korea Electric Power Corporation (or KEPCO) is preparing for the intermittent characteristics of new and renewable energy sources by installing 1.4GW of ESS as a grid stabilization method by 2023 according to the 9th transmission and transformation plan in 2021.11, improving the power quality and adjusting the frequency. In addition, KEPCO is responding by developing a multi-line processing method that can be viewed as a new distribution system by using new materials such as ultra-high-strength electric poles and processed insulated cables to resolve the shortage of new renewable energy line withdrawals and expand capacity. As a countermeasure for system inertia reduction, a separate renewable energy management system (RMS) and a local management system (LRMS) of KEPCO are established in the grid operation system (EMS) used in the existing power control center and distributed through the integrated renewable energy control system. Efforts are being made to enhance energy management and capacity.

한편, 대한민국 등록특허공보(B1) 제10-2030838호(2019.10.10.)에 의하면 분산전원 및 전력계통의 통합 연계용 제어 시스템 및 그 방법이 제안된 바 있다.On the other hand, according to Republic of Korea Patent Publication (B1) No. 10-2030838 (10.10.2019), a control system and method for integrated linkage of a distributed power supply and a power system have been proposed.

그러나 위 특허기술은 배전선로의 누적연계용량 및 배전선로의 상시운전용량을 비교함에 따라 각각의 분산형전원 발전설비를 단속하여 충전 또는 방전하는 기술에 불과하여 전력망의 규모에 맞게 전력 변환 장치를 자유롭게 구성할 수 없을 뿐만 아니라 한전전원과의 계통연계가 불가능하다.However, the above patented technology is only a technology that intermittently charges or discharges each distributed power generation facility by comparing the cumulative connected capacity of the distribution line and the regular operation capacity of the distribution line, so that the power conversion device can be freely used according to the scale of the power grid. Not only cannot be configured, but also grid connection with KEPCO is impossible.

따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 보다 상세하게는, 분산형 태양광발전 시스템(DSPS)과 전력 변환 시스템(PEBB) 및 에너지 저장 시스템(ESS)을 통해 계통연계 시스템을 구현함으로써, 한전 상용전원(AC) 없이도 부하로 계통연계가 가능하고, 전력 변환 용량을 사용자가 원하는 대로 자유롭게 구성이 가능하며, 태양광을 이용한 발전 시스템 중에서 어느 하나가 고장이 나도 전력망 셧다운(Shut Down) 방지는 물론 유지보수 시간(Mean Time To Repair, MTTR)을 줄이고 잉여전력의 판매가 가능하도록 한 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템을 제공한다.Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, more specifically, by implementing a grid-connected system through a distributed photovoltaic system (DSPS), a power conversion system (PEBB) and an energy storage system (ESS). , it is possible to connect the grid to the load without KEPCO commercial power (AC), to freely configure the power conversion capacity as desired by the user, and to prevent the shutdown of the power grid even if any one of the power generation systems using solar power fails Of course, it also provides a photovoltaic power generation control system with an energy storage function that reduces the Mean Time To Repair (MTTR) and enables the sale of surplus power.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 다수개의 태양전지(Solar Cell)가 직·병렬로 연결된 N개의 태양광 모듈(110a~110n)에서 발전 및 출력되는 상태를 감지하는 SOG(State of Generation) 센서(120)를 갖는 분산형 태양광발전 시스템(Distributed Solar Power System, 100)과; 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC 전원을 제어부(700)의 명령을 받아 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)으로 공급하기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching)되는 기능을 수행하는 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)와; 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전된 DC전원을 제1 멀티스위치(200)를 통해 DC 전원을 공급받아 전압을 조정하는 N개의 DC-DC 컨버터(310)와 상기 N개의 DC-DC 컨버터의 DC전원을 AC전원으로 분산 변환시키는 N개의 DC-AC 인버터(320) 각각을 모듈형(Modular)으로 구성되는 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)과; 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100) & 전력 변환 시스템(300)을 통해 출력되는 AC전원과, 상기 전력 변환 시스템(300) & 에너지 저장 시스템(500)을 통해 출력되는 AC전원을 상기 제어부(700)의 명령을 받아 부하(20)로 계통연계 시키기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching) 기능을 수행하는 제2 멀티 스위치(2nd Multi Switch, 400)와; 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-DC 컨버터에서 출력되는 DC전원을 공급받아 충전시켜 저장하며, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 태양광 발전에 이상이 발생할 경우, 제어부의 명령을 받아 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 DC전원을 공급하여 계통 연계시키는 전원으로 사용되는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 500)과; 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 이상 유무에 따라 상기 에너지 저장 시스템(500)으로부터 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 공급되는 DC전원을 자동으로 개폐(ON/OFF)시키는 ATS(Automatic Transfer Switch, 600)와; 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC전원의 상태정보(SOF)에 따라 상기 제1 멀티 스위치(200)의 절환 동작을 단속 제어하며, 부하(20)와 연결된 변류기(40)의 최대허용전류를 감지하여 상기 제2 멀티 스위치(400)의 절환 동작을 단속 제어하고, 상기 에너지 저장 시스템(500)과 ATS(600)을 단속 제어함과 동시에 시스템의 이상 유무를 모니터(50)로 전송하며, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 없을 경우, 상기 제1 멀티 스위치(200)와 분산형의 전력 변환 시스템(300) 및 제2 멀티 스위치(400)를 단속 제어하여 부하로 AC전원을 공급함과 동시에 상기 ATS(600)를 통해 상기 에너지 저장 시스템(500)에서 공급되는 저장 에너지를 차단하고, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 있을 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태를 감지하여 상기 ATS(600)를 온(ON)시켜 상기 DC-AC 인버터(320)와 제2 멀티 스위치(400)를 통해 부하(20)로 AC전원을 공급될 수 있도록 단속 제어하는 제어부(700)가 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템을 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a plurality of solar cells (Solar Cell) are connected in series/parallel to the N number of solar modules (110a ~ 110n) for detecting the state of power generation and output SOG (State) of Generation) a distributed solar power system having a sensor 120 (Distributed Solar Power System, 100) and; A plurality of contacts or any one of the contacts in order to supply the DC power generated and output from the distributed photovoltaic system 100 to the power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300) by receiving a command from the control unit 700 a first multi switch (1st Multi Switch, 200) performing a function of being switched so that only connection is possible; N DC-DC converters 310 and the N DC-DC converters that receive DC power from the distributed photovoltaic power generation system 100 through the first multi-switch 200 to adjust the voltage. A power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300) comprising each of the N DC-AC inverters 320 for distributed conversion of DC power to AC power in a modular format; The control unit 700 converts AC power output through the distributed photovoltaic system 100 & power conversion system 300 and AC power output through the power conversion system 300 & energy storage system 500 ) and a second multi switch (2nd Multi Switch, 400) that performs a switching function so that a plurality of contacts or only one of the contacts can be connected in order to connect to the grid with the load 20; When the DC power output from the DC-DC converter of the power conversion system 300 is supplied, charged, and stored, when an abnormality occurs in the photovoltaic power generation from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 . , an energy storage system (ESS, Energy Storage System, 500) used as a power source for grid connection by supplying DC power to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 by receiving a command from the control unit; DC power supplied from the energy storage system 500 to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 according to the presence or absence of an abnormality from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 ATS (Automatic Transfer Switch, 600) for automatically opening/closing (ON/OFF) and; Intermittent control of the switching operation of the first multi-switch 200 according to the state information (SOF) of the DC power generated and output from the distributed photovoltaic power generation system 100, and the current transformer 40 connected to the load 20 By detecting the maximum allowable current of the intermittent control of the switching operation of the second multi-switch 400, and intermittently control the energy storage system 500 and the ATS (600), and at the same time monitor whether there is an abnormality in the system (50) When there is no abnormality in the power generation output of the distributed photovoltaic system 100 from the SOG sensor 120, the first multi-switch 200 and the distributed power conversion system 300 and the second The multi-switch 400 is intermittently controlled to supply AC power to the load and at the same time cut off the stored energy supplied from the energy storage system 500 through the ATS 600 , and from the SOG sensor 120 , distributed solar power is supplied. When there is an abnormality in the power generation output of the photovoltaic system 100 , the ATS 600 detects the current state of charge of the lithium-ion battery pack 510 from the battery information collection system 530 of the energy storage system 500 . ) is turned on, and a control unit 700 that intermittently controls to supply AC power to the load 20 through the DC-AC inverter 320 and the second multi-switch 400 is included. To provide a photovoltaic power generation control system having an energy storage function.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 에너지 저장 시스템(500)은, 다수개의 배터리 셀(Cell)을 모듈 및 팩(Pack)으로 구성시켜 직·병렬로 연결되며, 상기 전력 변환 시스템 (300)의 DC-AC 인버터(320)와 DC 부하로 DC전원을 공급하는 리튬-이온 배터리 팩(LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510)과, 상기 리튬-이온 배터리 팩(510)의 충전과 방전을 단속 제어하여 배터리 팩의 전체 수명을 연장하고 성능을 향상시키는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System, 520)과, 상기 리튬-이온 배터리 팩(510)을 지속적으로 모니터링 하여 배터리 셀의 이상상태 발생 시 셀 혹은 모듈 단위로 처리 및 교환을 가능하도록 하고 배터리의 생애주기를 관리하는 배터리 정보수집 시스템(BDLS, Battery Data Logging System, 530)이 상기 에너지 저장 시스템(500)에 하나로 일체화되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the energy storage system 500 , a plurality of battery cells are configured as modules and packs and are connected in series/parallel, and the power conversion system 300 . Lithium-ion battery pack (LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510) that supplies DC power to the DC-AC inverter 320 of the DC load and the charging and discharging of the lithium-ion battery pack 510 A battery management system (BMS, Battery Management System, 520) that controls the overall lifespan of the battery pack and improves performance, and the lithium-ion battery pack 510 is continuously monitored to detect an abnormal condition of the battery cell. Alternatively, it is characterized in that a battery information collection system (BDLS, Battery Data Logging System, 530) that enables processing and exchange in units of modules and manages the life cycle of a battery is integrated into the energy storage system 500 as one.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어부(700)는, 부하(20)에서 DC 전력이 요구될 경우 상기 ESS와 ATS를 통해 DC 전력이 직접 공급 가능하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the control unit 700, when DC power is required from the load 20, it is characterized in that the control so that the DC power can be directly supplied through the ESS and the ATS.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어부(700)는, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 태양광 모듈(110a~110n)의 고장여부 및 발전 출력 상태와, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태 및 방전 상태와 배터리 관리 시스템(520)의 정상적인 동작 여부와, 변류기(40)로부터 부하에서 요구되는 최대허용전류를 실시간으로 수신 받아 모니터(50)로 정보 제공되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the control unit 700, the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 to the failure of the photovoltaic modules 110a to 110n and the power generation output state and , the current state of charge and discharge of the lithium-ion battery pack 510 from the battery information collection system 530 of the energy storage system 500 , whether the battery management system 520 operates normally, and the It is characterized in that the information is provided to the monitor 50 by receiving the maximum allowable current required by the load in real time.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어부(700)는, 모니터(50)로 전송되는 정보를 근거리 통신망 또는 인터넷 망을 통해 관제센터(미도시)와 접속이 가능한 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the control unit 700 is characterized in that the information transmitted to the monitor 50 can be connected to a control center (not shown) through a local area network or Internet network.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템은, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 전체가 정상적인 발전이 이루어질 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)을 N개로 설치하여 분산 저장하거나 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 잉여 전력을 전력회사로 판매가 가능하도록 분산형전력망(Distributed power grid)이 구축되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the photovoltaic power generation control system having the energy storage function includes N solar modules 110a to 110n from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic power generation system 100 . When the whole is generated normally, the distributed power grid (Distributed power grid) is installed so that the N number of energy storage systems 500 are installed and stored or the surplus power of the distributed solar power generation system 100 can be sold to a power company. ) is characterized in that it is built.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The solar power generation control system having an energy storage function according to a preferred embodiment of the present invention has the following effects.

(1) 본 발명의 분산형 태양광발전 시스템(DSPS)은, 어느 하나가 고장이 나더라도 전력망 셧다운(Shut Down) 방지는 물론, 유지보수 시간(MTTR, Mean Time To Repair)을 줄이고 잉여전력의 재사용 및 전력 변환 용량을 사용자가 원하는 대로 자유롭게 구성이 가능하다.(1) Distributed photovoltaic power generation system (DSPS) of the present invention, even if any one of the failure prevents the power grid shutdown (Shut Down), as well as reducing the maintenance time (MTTR, Mean Time To Repair), surplus power Reuse and power conversion capacity are freely configurable by the user.

(2) 본 발명의 전력 변환 시스템(PEBB)은, 직류(DC)를 교류(AC)로 변환이 가능하여 신재생 에너지 발전의 필수 요소인 전기 저장소의 역할을 하는 ESS(Energy Storage System)를 통해 언제든지 부하로 계통연계가 가능하다.(2) The power conversion system (PEBB) of the present invention can convert direct current (DC) into alternating current (AC) through an ESS (Energy Storage System) that serves as an electric storage, an essential element of renewable energy generation It is possible to connect the grid with a load at any time.

(3) 본 발명의 제어부는, 분산형 태양광발전 시스템(DSPS)의 SOG센서와 MPPT제어 알고리즘 및 ATS(Automatic Transfer Switch)의 기능 제어를 통해 부하로 안정적인 AC전원 공급이 가능하다.(3) The control unit of the present invention is capable of supplying stable AC power to the load through the SOG sensor of the distributed photovoltaic system (DSPS), the MPPT control algorithm, and the function control of the Automatic Transfer Switch (ATS).

(4) 본 발명의 제어부는, 분산형 태양광발전 시스템(DSPS)과 한전 상용전원(AC)간의 SOG센서와 MPPT제어 알고리즘 및 ATS(Automatic Transfer Switch) 기능 제어를 통해 안정적인 계통연계가 가능하다.(4) The control unit of the present invention enables stable grid connection through SOG sensor, MPPT control algorithm and ATS (Automatic Transfer Switch) function control between distributed solar power generation system (DSPS) and KEPCO commercial power (AC).

(5) 본 발명의 제어부는, 모니터링 기능이 가능하여 태양광발전 제어 시스템의 지속적인 유지보수 및 효율적인 관리를 통해 안정적인 전력공급과 발전 효율을 높일 수 있다.(5) The control unit of the present invention is capable of a monitoring function, so that it is possible to increase the stable power supply and power generation efficiency through continuous maintenance and efficient management of the photovoltaic power generation control system.

(6) 본 발명의 분산형 태양광발전 시스템(DSPS)에서 고장이 발생하거나 기후 변화로 발전이 이루어지지 않을 경우, 상용전원(AC)와 관계없이 에너지 저장 시스템(ESS)을 통해 부하로 AC전원을 안정적으로 공급할 수 있는 계통연계형 시스템(Grid-connected System)을 구현할 수 있는 효과가 있다.(6) AC power as a load through an energy storage system (ESS) regardless of commercial power (AC) when a failure occurs in the distributed solar power generation system (DSPS) of the present invention or power generation is not made due to climate change It has the effect of realizing a grid-connected system that can stably supply electricity.

도 1은 종래의 기술을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템에 대한 전체 기술적 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템에 대한 전력 변환 시스템을 구체적으로 나타낸 블록도1 is a view showing the prior art
2 is a block diagram showing the overall technical configuration of a photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is a block diagram specifically showing a power conversion system for a photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to a preferred embodiment of the present invention;

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same numerals as much as possible even though they are shown in different drawings, and even though the same numerals as in the prior art are displayed. The prior art should be interpreted as such. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템에 대한 핵심 기술적 구성 수단은, 크게는 분산형 태양광발전 시스템(DSPS, Distributed Solar Power System, 100)과 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200), 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300), 제2 멀티 스위치(2nd Multi Switch, 400), 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 500), ATS(Smart Switch, 600), 제어부(700)로 이루어진다.2 to 3 , a core technical configuration means for a photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to a preferred embodiment of the present invention is largely a Distributed Solar Power System (DSPS). , 100) and the first multi-switch (1st Multi Switch, 200), the power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300), the second multi-switch (2nd Multi Switch, 400), the energy storage system (ESS, Energy Storage) System, 500), ATS (Smart Switch, 600), and a control unit 700.

도 2를 참조하여, 상기 분산형 태양광발전 시스템(DSPS, Distributed Solar Power System, 100)은, 태양광을 이용한 신재생에너지 발전수단으로, 다수개의 태양전지(Solar Cell)가 직·병렬로 연결된 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 각각에서 태양광을 이용하여 DC 전원을 발전하여 출력하는 수단이다.Referring to FIG. 2 , the distributed solar power system (DSPS, Distributed Solar Power System, 100) is a new and renewable energy power generation means using sunlight, in which a plurality of solar cells are connected in series and in parallel. It is a means for generating and outputting DC power using sunlight from each of the N solar modules 110a to 110n.

여기서 상기 태양광 모듈(110a~110n)의 각각은, 다수개의 태양전지(Solar Cell)를 직·병렬로 연결해서 태양광발전으로 얻은 전기와 전력회사에서 공급하는 전기를 함께 사용 가능한 계통연계형 시스템(Grid-connected System)에 적용할 만큼의 전기가 생산되도록 태양전지(Solar Cell)를 충분히 연결시킨다. 또한, 상기 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 중에 특정 모듈에서 고장이 발생하거나 기후 변화에 따라 발전량이 다르고 태양광 모듈의 설치 각도에 따라 N개의 태양광 모듈(110a~110n)에서 발전되는 발전 상태(SOG, State of Generation)가 상이할 수 있으므로 최적의 발전이 가능하도록 하며, 분산형 타입인 상기 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)으로 출력 분배가 가능하도록 분산형으로 설치된다.Here, each of the photovoltaic modules 110a to 110n connects a plurality of solar cells in series and in parallel to use electricity obtained from photovoltaic power generation and electricity supplied by a power company together. (Solar Cell) is sufficiently connected to produce enough electricity to be applied to (Grid-connected System). In addition, a failure occurs in a specific module among the N photovoltaic modules 110a to 110n, or the amount of power generation varies according to climate change, and power generated from the N photovoltaic modules 110a to 110n according to the installation angle of the photovoltaic module Since SOG (State of Generation) may be different, it enables optimal power generation, and is installed in a distributed manner so that output can be distributed to the distributed type power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300). .

또한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)은, N개 태양광 모듈(110a~110n)의 발전 상태를 감지하는 SOG(State of Generation) 센서(120)가 구비된다.In addition, the distributed photovoltaic power generation system 100 according to an embodiment of the present invention is provided with an SOG (State of Generation) sensor 120 for detecting the power generation state of the N photovoltaic modules 110a to 110n.

여기서 상기 SOG(State of Generation) 센서(120)는, 상기 태양광 모듈(110a~110n)의 각각에서 발전되는 DC 전력량을 감지하여 제어부(700)로 전송하고, 제어부(700)는 상기 SOG(State of Generation) 센서(120)에서 전송된 상기 N개 태양광 모듈(110a~110n)의 발전 상태를 확인하여 상기 제1 멀티 스위치(200)를 단속 제어하여 상기 전력 변환 시스템(300)으로 DC전원이 공급 가능하도록 한다.Here, the state of generation (SOG) sensor 120 detects the amount of DC power generated by each of the solar modules 110a to 110n and transmits it to the control unit 700 , and the control unit 700 is the SOG (State of Generation) sensor 120 . of Generation) by checking the power generation state of the N solar modules 110a to 110n transmitted from the sensor 120 to intermittently control the first multi-switch 200 to supply DC power to the power conversion system 300 . make it possible to supply.

도 2를 참조하여, 상기 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)는, 일종의 자동 절환 스위치(ATS, Automatic Transfer Switch) 수단으로, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC 전원을 상기 제어부(700)의 명령을 받아 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)으로 공급하기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching)되는 기능을 수행한다.2, the first multi switch (1st Multi Switch, 200), a kind of automatic transfer switch (ATS, Automatic Transfer Switch) means, the DC power generated and output from the distributed solar power generation system 100 In order to receive a command from the control unit 700 and supply it to a power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300), a plurality of contacts or only one of the contacts can be connected to perform a switching function.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)를 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 하는 이유는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에는 N개의 태양광 모듈(110a~110n)이 구성되어 있고, 상기 전력 변환 시스템(300)에도 N개의 DC-DC 컨버터(310a~310n)와 DC-AC 인버터(320a~320n)가 구성되어 있다. 이러한 구성은 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)이 기후 변화와 태양의 위도에 따른 태양광 모듈의 설치 각도나 태양을 바라보는 방향에 따라 발전량이 다르기 때문에 계통연계형 시스템(Grid-connected System)을 구축할 경우 전력수급의 안정성이 불안해진다. 따라서 본 발명에서는 상기 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)를 통해 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 N개의 태양광 모듈(110a~110n)과 전력 변환 시스템(300)의 N개의 DC-DC 컨버터(Direct Current-Direct Current Converter, 310a~310n) 및 DC-AC 인버터(Direct Current-Alternating Current Inverter, 320a~320n) 간에 1:1로 연결하거나 분산형 태양광발전 시스템(100)의 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 중에서 최적의 발전량을 출력하는 특정의 태양광 모듈을 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 SOG(State of Generation) 센서(120)로부터 제어부(700)가 확인하여 상기 제1 멀티 스위치(200)를 선택적으로 스위칭(Switching)시킬 수가 있다. 이때, 상기 제어부(700)는 제1 멀티 스위치(200)와 연결되는 상기 N개의 DC-DC 컨버터(310a~310n) 및 DC-AC 인버터(320a~320n)와 후술되는 제2 멀티 스위치(400)간의 절환 상태가 하나의 전력망 공급 회로가 구성되도록 단속 제어하게 된다. 이러한 스위치 기능은 독창적인 자동 절환 스위치(ATS, Automatic Transfer Switch)이며, 시중에서 판매되고 있는 자동 상태에서 한전 상용전원에서 비상발전기 전원으로 넘어가게 해주는 ATS(Automatic Transfer Switch)와는 전혀 다른 개념이라 할 수 있다.Here, the reason that the first multi switch (1st Multi Switch, 200) according to an embodiment of the present invention can be connected to a plurality of contacts or only one of the contacts is, in the distributed photovoltaic system 100, N Solar modules 110a to 110n are configured, and N DC-DC converters 310a to 310n and DC-AC inverters 320a to 320n are also configured in the power conversion system 300 . In this configuration, the distributed photovoltaic power generation system 100 is a grid-connected system because the amount of power generation varies depending on the installation angle of the photovoltaic module according to the climate change and the latitude of the sun or the direction facing the sun. The stability of electricity supply and demand becomes unstable when Therefore, in the present invention, the N solar modules 110a to 110n of the distributed photovoltaic power generation system 100 and the N DCs of the power conversion system 300 through the first multi-switch (1st Multi Switch, 200) -Connect 1:1 between DC converter (Direct Current-Direct Current Converter, 310a~310n) and DC-AC Inverter (Direct Current-Alternating Current Inverter, 320a~320n) or N of distributed solar power generation system 100 The control unit 700 confirms a specific photovoltaic module outputting an optimal amount of power among the photovoltaic modules 110a to 110n from the State of Generation (SOG) sensor 120 of the distributed photovoltaic power generation system 100 . Thus, it is possible to selectively switch the first multi-switch 200 (Switching). In this case, the control unit 700 includes the N DC-DC converters 310a to 310n and DC-AC inverters 320a to 320n connected to the first multi-switch 200 and a second multi-switch 400 to be described later. The switching state between the two is intermittently controlled so that one power grid supply circuit is configured. This switch function is a unique automatic transfer switch (ATS), and it can be said to be a completely different concept from the automatic transfer switch (ATS) that is sold in the market and allows the switch from KEPCO commercial power to emergency generator power in an automatic state. have.

도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 발전된 DC전원을 조정하여 AC전원으로 전환시키는 수단으로, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 발전된 DC전원을 제1 멀티스위치(200)를 통해 DC 전원을 공급받아 전압을 조정하는 N개의 DC-DC 컨버터(310)와 상기 N개의 DC-DC 컨버터의 DC전원을 AC전원으로 분산 변환시키는 N개의 DC-AC 인버터(320) 각각을 모듈형(Modular)으로 구성시킨다.2 and 3, the power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300) is a means for converting the DC power generated in the distributed photovoltaic system 100 to AC power by adjusting, N DC-DC converters 310 and the N DC-DC converters that receive DC power from the distributed photovoltaic system 100 through the first multi-switch 200 to adjust the voltage. Each of the N DC-AC inverters 320 that distributes and converts the DC power of the AC power to the AC power is configured in a modular form.

여기서, 상기 PEBB(Power Electronic Building Block)란 교류로 송전하는 기존 전력 계통에 태양광을 이용한 신재생 에너지로 생산된 전기를 연계하려면 직류(DC, Direct Current))를 교류(AC, Alternating Current)로 변환해주어야 하는데 이때 필요한 것이 전력변환시스템이다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 DC를 AC로 변환해주는 전력 변환 시스템의 일종인 상기 PEBB를 일체형(All-in-one)이 아닌 N개로 구성된 모듈형(Modular)이 적용된다. 일체형은 사용 중에 전력 변환 용량을 바꿀 수 없으나 N개로 구성된 모듈형은 1kW~1MW급으로 모듈 여러 개를 병렬 형태로 이어 붙여서 구성이 가능하기 때문에 부하에 따라 전력 변환 용량을 사용자가 원하는 대로 자유롭게 구성이 가능한 특징이 있다. 특히, 기존의 중앙 집중형 전력망은 규모가 크고 일정했지만, 마이크로 그리드(MG, Micro Grid)의 규모는 kW에서 MW까지 다양하기 때문에 신재생 에너지는 최근 분산형 전력망인 마이크로 그리드와 결합되는 추세에 있다. 마이크로 그리드는 기존의 중앙 집중형 전력망의 대안적 개념으로, 특정 지역 내에서 전력의 생산과 소비가 모두 이루어지는 자급자족형 전력망이다. 중앙 집중형 전력망에 의존할 경우 송배전 과정에서 전력의 손실이 발생하고 잉여 전력을 재사용할 수 없다는 한계가 있는 반면에 MG는 이러한 문제를 모두 해결할 수 있다. 또한, 기존의 중앙 집중형 전력망은 규모가 크고 일정했지만 MG의 규모는 kW에서 MW까지 다양하기 때문에 전력망의 규모에 맞게 전력 변환 장치도 자유롭게 구성할 수 있다. 또한, 일체형 구조의 경우 고장이 나면 전력망이 셧 다운(Shut Down)될 수밖에 없는데 모듈형은 하나의 모듈에서 고장 나더라도 나머지 모듈들은 정상적으로 작동하기 때문에 셧 다운(Shut Down)을 방지할 수 있어 전력 효율을 높일 수 있다. 또한, 전기 수요가 낮은 밤 시간대의 경우 전력 변환 시스템의 운전은 낮 시간대의 운전보다 효율이 떨어질 수밖에 없기 때문에 N개로 구성된 모듈형(Modular)이 적용된 본 발명의 실시 예에 따른 상기 PEBB(Power Electronic Building Block, 300)는 전기 수요에 맞춰 모듈을 부분적으로 운전시킬 수 있다. 즉 하나만 운전하게 하고 나머지는 쉬게 하면 유지보수시간(Mean Time To Repair)을 확보할 수 있어 일체형보다 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 PEBB(300)는 DC를 AC로 변환이 가능하여 신재생 에너지 발전의 필수 요소인 전기 저장소의 역할을 하는 ESS(Energy Storage System)와 결합이 용이한 특징이 있다.Here, the PEBB (Power Electronic Building Block) is to connect electricity produced by renewable energy using sunlight to the existing power system that transmits with alternating current (DC) to alternating current (AC). A power conversion system is required at this time. Therefore, in the embodiment of the present invention, the PEBB, which is a type of power conversion system for converting DC to AC, is not an all-in-one type but a modular type composed of N pieces. Although the integrated type cannot change the power conversion capacity during use, the N module type is 1kW to 1MW class and can be configured by attaching several modules in parallel, so the user can freely configure the power conversion capacity according to the load. There are possible features. In particular, the existing centralized power grid has a large and constant scale, but the size of the micro grid (MG) varies from kW to MW. . The microgrid is an alternative concept to the existing centralized power grid, and is a self-sufficient power grid in which both the production and consumption of electricity are generated within a specific area. When relying on a centralized power grid, power loss occurs in the transmission and distribution process and there are limitations in that surplus power cannot be reused, whereas MG can solve all these problems. In addition, the existing centralized power grid has a large and constant scale, but the scale of MG varies from kW to MW, so the power converter can be freely configured to fit the scale of the power grid. In addition, in the case of an integrated structure, if there is a failure, the power grid is inevitably shut down. can increase In addition, in the case of the night time when the electricity demand is low, since the operation of the power conversion system is inevitably less efficient than the operation during the day time, the PEBB (Power Electronic Building) according to an embodiment of the present invention to which a modular type consisting of N is applied. Block, 300) can partially operate the module according to the electricity demand. In other words, if only one is operated and the rest is rested, the maintenance time (Mean Time To Repair) can be secured and the efficiency can be increased compared to the integrated type. In addition, the PEBB 300 according to an embodiment of the present invention can convert DC to AC, so it is easy to combine with an ESS (Energy Storage System) that serves as an electric storage, which is an essential element of renewable energy generation. have.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 N개의 DC-DC 컨버터(310)와 N개의 DC-AC 인버터(320) 각각을 모듈형(Modular)으로 구성시키는 이유는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 N개 태양광 모듈(110a~110n)과 매칭시키기 위함이다. 즉 상기 제1 멀티 스위치(200)를 통해 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 N개 태양광 모듈(110a~110n)과 상기 N개의 DC-DC 컨버터(310) & DC-AC 인버터(320)간의 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching)되는 분산형 기능을 수행하도록 하여 전력수급에 안정성을 기하기 위함이다. 또한, 상기 전력 변환 시스템(300)은, 고장 시 교체가 용이하고 부하(20)의 변동 여부에 따라 전력 변환 용량을 가변적으로 구성 가능하도록 하기 위해서는, 상기 N개의 DC-DC 컨버터(310)와 N개의 DC-AC 인버터(320)를 DC-DC 컨버터 1(310a) & DC-AC 인버터 1(320a)과, DC-DC 컨버터 2(310b) & DC-AC 인버터 2(320b)와, DC-DC 컨버터 N(310n) & DC-AC 인버터 N(320n) 각각을 하나의 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장시킨 모듈형 보드를 N개의 슬롯(Slot, 미도시)에 각각 장착될 수 있다.On the other hand, the reason for configuring each of the N DC-DC converters 310 and the N DC-AC inverters 320 according to an embodiment of the present invention in a modular form is the distributed photovoltaic system ( 100) to match the N solar modules 110a to 110n. That is, the N solar modules 110a to 110n and the N DC-DC converters 310 & DC-AC inverters 320 of the distributed photovoltaic system 100 through the first multi-switch 200 . ) to provide stability in power supply and demand by performing a distributed function that is switched so that a plurality of contacts or only one of the contacts can be connected. In addition, the power conversion system 300, the N DC-DC converters 310 and N in order to be easily replaced in case of failure and to variably configure the power conversion capacity according to whether the load 20 is changed. DC-AC inverter 320 with DC-DC converter 1 (310a) & DC-AC inverter 1 (320a), DC-DC converter 2 (310b) & DC-AC inverter 2 (320b), DC-DC A modular board in which each of the converter N (310n) & DC-AC inverter N (320n) is mounted on one printed circuit board (PCB) may be mounted in N slots (not shown), respectively.

또한, 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-DC 컨버터(310)와 DC-AC 인버터(320)는, 다양한 부하에 적용 가능하도록 1kW~1MW급으로 구성될 수 있다.In addition, the DC-DC converter 310 and the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 may be configured in a 1kW to 1MW class to be applicable to various loads.

또한, 상기 전력 변환 시스템(300)은, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 출력되는 DC전원을 AC전원으로 분산 변환시키기 위해서는 상기 N개의 모듈을 2개 이상으로 병렬로 연결하는 스트링(String) 방식인 분산형 인버터와, 상기 N개의 모듈을 1개씩 연결되는 마이크로 인버터, 및 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 출력되는 DC전원 모두를 상기 전력 변환 시스템(300)에 몰아서 연결하는 센트럴(Central) 방식인 집중형 인버터 모두가 가능하게 구성될 수 있다.In addition, the power conversion system 300, in order to distribute and convert the DC power output from the distributed photovoltaic power generation system 100 into AC power, the N modules are connected in parallel in two or more strings (String) ) method, a micro inverter that connects the N modules one by one, and a central that drives and connects all of the DC power output from the distributed photovoltaic system 100 to the power conversion system 300 . All of the centralized inverters of the (Central) method may be configured to be possible.

그리고 상기 전력 변환 시스템(300)은, 상기 제어부(700)에 의해 단속 제어를 받으며, 상기 DC-AC 인버터(320)의 내부발진기에 주파수 바이어스가 입력될 경우, 단독 운전 시에 나타나는 주파수 변동을 검출하는 주파수 시프트 방식과, 상기 DC-AC 인버터(320)의 출력에 주기적인 유효전력 변동을 주었을 때, 단독 운전 시에 나타나는 전압, 전류 또는 주파수 변동을 검출하는 유효전력 변동 방식과, 상기 DC-AC 인버터(320)의 출력에 주기적인 무효전력 변동을 주었을 때, 단독 운전 시에 나타나는 전압, 전류 또는 주파수 변동을 검출하는 무효전력 변동 방식과, 상기 DC-AC 인버터(320)의 출력과 병렬로 임피던스를 삽입하여 전압 또는 전류의 급변을 검출하는 부하 변동 방식인 능동적인 검출수단(미도시)을 통해 에러(Error)가 발생하면 단독 운전을 방지하도록 구성될 수 있다.In addition, the power conversion system 300 is intermittently controlled by the controller 700 , and when a frequency bias is input to the internal oscillator of the DC-AC inverter 320 , it detects a frequency change that occurs during independent operation. and a frequency shift method that detects voltage, current, or frequency fluctuations occurring during independent operation when periodic active power fluctuations are applied to the output of the DC-AC inverter 320, and the DC-AC When a periodic reactive power fluctuation is applied to the output of the inverter 320, a reactive power fluctuation method that detects voltage, current, or frequency fluctuations that appear during independent operation, and the impedance in parallel with the output of the DC-AC inverter 320 It can be configured to prevent independent operation when an error occurs through an active detection means (not shown), which is a load change method that detects a sudden change in voltage or current by inserting .

도 2를 참조하여, 상기 제2 멀티 스위치(2nd Multi Switch, 400)는, 상기 전력 변환 시스템(300)에서 출력되는 AC전원을 부하(20)로 계통연계 시키기 위한 스위칭(Switching) 수단으로, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100) & 전력 변환 시스템(300)을 통해 출력되는 AC전원과, 상기 전력 변환 시스템(300) & 에너지 저장 시스템(500)을 통해 출력되는 AC전원을 상기 제어부(700)의 명령을 받아 부하(20)로 계통연계 시키기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching) 기능을 수행한다.2, the second multi switch (2nd Multi Switch, 400) is a switching (Switching) means for grid-connecting the AC power output from the power conversion system 300 to the load 20, the AC power output through the distributed solar power generation system 100 & power conversion system 300, and AC power output through the power conversion system 300 & energy storage system 500, the control unit 700 In order to receive the command of the load 20 and connect it to the grid, a switching function is performed so that a plurality of contacts or only one of the contacts can be connected.

여기서 상기 제2 멀티 스위치(2nd Multi Switch, 400)는, 상기 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)와 동일한 기능을 갖으며, 다만 상기 2가지 AC전원을 부하(20)로 계통연계가 가능하도록 스위칭(Switching)시키는 기술적 구성에 차이가 있다.Here, the second multi-switch (2nd Multi Switch, 400) has the same function as the first multi-switch (1st Multi Switch, 200), except that the two types of AC power can be systemically connected to the load (20) There is a difference in the technical configuration of switching to do so.

도 2를 참조하여, 상기 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 500)은, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 발전된 DC 전원을 충전 및 저장하여 부하(20)로 계통연계 시키기 위한 수단으로, 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-DC 컨버터에서 출력되는 DC전원을 공급받아 충전시켜 저장하며, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 태양광 발전에 이상이 발생할 경우, 상기 제어부(700)의 명령을 받아 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 DC전원을 공급하여 계통연계 시키는 전원으로 사용한다.Referring to FIG. 2 , the energy storage system (ESS, Energy Storage System, 500) is a means for charging and storing the DC power generated in the distributed photovoltaic system 100 and connecting to the grid with the load 20 As a result, the DC power output from the DC-DC converter of the power conversion system 300 is supplied, charged, and stored, and abnormalities in solar power generation from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 are abnormal. When it occurs, it receives a command from the control unit 700 and supplies DC power to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 and uses it as a power source for grid connection.

여기서 상기 에너지 저장 시스템(ESS)은, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 고장이 발생하거나 기후 변화로 발전이 이루어지지 않을 경우, 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 DC전원을 공급하여 AC로 변환시킨 후, 부하(20)로 안정적인 AC전원 공급이 가능한 계통연계형 시스템(Grid-connected System)을 구축할 수 있는 특징이 있다.Here, the energy storage system (ESS) is the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 when a failure occurs in the distributed photovoltaic system 100 or power generation is not made due to climate change. After supplying DC power to AC and converting it to AC, a grid-connected system that can supply stable AC power to the load 20 can be built.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에너지 저장 시스템(500)은, 다수개의 배터리 셀(Cell)을 모듈 및 팩(Pack)으로 구성시켜 직·병렬로 연결되며, 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)와, DC 부하로 DC전원을 공급하는 리튬-이온 배터리 팩(LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510)과, 상기 리튬-이온 배터리 팩(510)의 충전과 방전을 단속 제어하여 배터리 팩의 전체 수명을 연장하고 성능을 향상시키는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System, 520)과, 상기 리튬-이온 배터리 팩(510)을 지속적으로 모니터링 하여 배터리 셀의 이상상태 발생 시 셀 혹은 모듈 단위로 처리 및 교환을 가능하도록 하고 배터리의 생애주기를 관리하는 배터리 정보수집 시스템(BDLS, Battery Data Logging System, 530)이 상기 에너지 저장 시스템(500)에 하나로 일체화될 수 있다.In addition, in the energy storage system 500 according to an embodiment of the present invention, a plurality of battery cells are configured as modules and packs and are connected in series/parallel, and the power conversion system 300 is DC-AC inverter 320, a lithium-ion battery pack (LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510) for supplying DC power to a DC load, and intermittent charging and discharging of the lithium-ion battery pack 510 A battery management system (BMS, Battery Management System, 520) that controls the overall lifespan of the battery pack and improves performance, and the lithium-ion battery pack 510 is continuously monitored to detect an abnormal condition of the battery cell. Alternatively, a battery information collection system (BDLS, Battery Data Logging System, 530 ) that enables processing and exchange in module units and manages the life cycle of a battery may be integrated into the energy storage system 500 .

여기서 상기 배터리 관리 시스템(520)은 상기 리튬-이온 배터리 팩(510)의충전과 방전 및 동작을 제어하여 전체 수명을 연장하고 성능을 향상시키며, 상기 배터리 정보수집 시스템(130)리튬-이온 배터리 팩(LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510)을 지속적으로 모니터링 하여 배터리 셀의 이상상태 발생 시 셀(Cell) 혹은 모듈(Module) 단위로 처리 및 교환을 가능하도록 하고 배터리의 생산, 재사용, 폐기에 이르는 배터리 생애주기를 관리하고 제어부로 상기 에너지 저장 시스템(500)의 상태정보(SOF, State of Information)를 제공하는 특징이 있다.Here, the battery management system 520 controls the charging, discharging, and operation of the lithium-ion battery pack 510 to extend the overall lifespan and improve performance, and the battery information collection system 130 lithium-ion battery pack ( LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510) is continuously monitored to enable treatment and exchange in cell or module units when an abnormal condition occurs in battery cells, and batteries from production, reuse, and disposal It manages the life cycle and provides a state of information (SOF) of the energy storage system 500 to the control unit.

도 2를 참조하여, 상기 ATS(Automatic Transfer Switch, 600)는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 이상 유무에 따라 상기 에너지 저장 시스템(500)에서 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 공급되는 DC전원을 자동으로 개폐(ON/OFF)시키는 수단이다.Referring to FIG. 2 , the Automatic Transfer Switch (ATS) 600 is the power conversion system in the energy storage system 500 depending on whether there is an abnormality from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 . It is a means for automatically opening/closing (ON/OFF) the DC power supplied to the DC-AC inverter 320 of 300 .

여기서 상기 ATS(600)는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 발전상태(SOF)에 따라 상기 제어부(700)에 의해 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 DC전원을 자동으로 공급하거나 차단하는 기능을 통해 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)과 에너지 저장 시스템(500)을 통해 계통연계형 시스템(Grid-connected System) 구축이 가능하여 신재생 에너지 발전의 필수 요소인 전기 저장소의 역할을 안전적으로 수행할 수 있는 특징이 있다.Here, the ATS 600 is a DC power supply to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 by the control unit 700 according to the generation state (SOF) of the distributed photovoltaic system 100 . It is possible to build a grid-connected system through the distributed photovoltaic power generation system 100 and the energy storage system 500 through the function of automatically supplying or blocking There are features that can safely perform the role of phosphorus electricity storage.

도 2를 참조하여, 상기 제어부(700)는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계통연계형 태양광발전 제어 시스템을 단속 제어하기 위한 수단으로, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC전원의 상태정보(SOF)에 따라 상기 제1 멀티 스위치(200)의 절환 동작을 단속 제어하며, 부하(20)와 연결된 변류기(40)의 최대허용전류를 감지하여 상기 제2 멀티 스위치(400)의 절환 동작을 단속 제어하고, 상기 에너지 저장 시스템(500)과 ATS(600)을 단속 제어함과 동시에 시스템의 이상 유무를 모니터(50)로 전송하는 기능을 수행한다.Referring to FIG. 2 , the control unit 700 is a means for intermittently controlling the grid-connected photovoltaic power generation control system according to a preferred embodiment of the present invention, and the power generation output from the distributed photovoltaic power generation system 100 . The switching operation of the first multi-switch 200 is intermittently controlled according to the state information (SOF) of the DC power source, and the second multi-switch ( 400 ) intermittently controls the switching operation, intermittently controls the energy storage system 500 and the ATS 600 , and at the same time performs a function of transmitting whether or not there is an abnormality in the system to the monitor 50 .

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(700)는, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)을 통해 출력되는 전력량을 감지하기 위해서는 최대전력점추종(MPPT, Maximum Power Point Tracking) 알고리즘이 적용될 수 있다. 즉 상기 MPPT(Maximum Power Point Tracking)는 인버터 하나에 MPPT가 하나로 통합되어 있는 인버터도 있고, 하나의 인버터 안에 여러 개의 MPPT가 분산되어 구성된 인버터도 있다. 일반적으로 MPPT의 개수와 입력되는 스트링의 개수로 분산형 스트링인버터와 집중형 센트럴 인버터로 부르기도 한다. 이론상으로는 MPPT가 최적의 전압범위를 찾아 최적화 시켜주므로 개수와 스트링 입력 채널 수가 많을수록 유리하고, 입력 전압범위가 넓을수록 즉, 저전압부터 고전압까지의 범위가 넓을수록, 인버터의 최대효율 또는 유로효율이 높고 인버터의 동작전압의 범위가 넓을수록 유리하다.Here, the control unit 700 according to an embodiment of the present invention may apply a Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm to detect the amount of power output through the distributed photovoltaic power generation system 100 . have. That is, the MPPT (Maximum Power Point Tracking) includes an inverter in which an MPPT is integrated into one inverter, and an inverter in which several MPPTs are dispersed in one inverter. In general, the number of MPPTs and the number of input strings are called distributed string inverters and centralized central inverters. Theoretically, as MPPT finds and optimizes the optimal voltage range, it is advantageous as the number and the number of string input channels increase. The wider the operating voltage range of the inverter, the more advantageous it is.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 MPPT 알고리즘이 적용된 제어부(700)는, 한전에서 공급되는 상용전원(10)이 제1 변류기(30)를 통해 정전이 감지될 경우, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전된 최적의 DC전원을 상기 전력 변환 시스템(300)으로 공급하도록 제1 멀티 스위치(200)를 단속 제어함과 동시에 상기 전력 변환 시스템(300)에서 변환된 AC 전원을 부하(20)로 계통 연계시키도록 제2 멀티 스위치(400)를 단속 제어하도록 함으로써, 한전 상용전원(10)과 분산형 태양광 발전 시스템(100)간의 별도의 ESS(Energy Storage System) 없이도 계통연계형 시스템(Grid-connected System)을 구축할 수 있다. 그러나 현재 우라나라 한전에서는 안정적인 전력공급을 위해 ESS가 구비된 계통연계형 시스템(GCS) 구축을 권장하고 있기 때문에 본 발명의 실시 예에서는 태양광을 이용한 신재생 에너지 발전의 필수 요소인 전기 저장소의 역할을 안전적으로 수행할 수 있는 상기 에너지 저장 시스템(ESS, 500)이 구성되는 것으로 한다.Therefore, the control unit 700 to which the MPPT algorithm is applied according to an embodiment of the present invention, when a power failure is detected in the commercial power supply 10 supplied from KEPCO through the first current transformer 30, the distributed photovoltaic power generation system The first multi-switch 200 is intermittently controlled to supply the optimal DC power generated in 100 to the power conversion system 300 and, at the same time, the AC power converted in the power conversion system 300 is applied to the load 20 By intermittently controlling the second multi-switch 400 to connect to the grid with -connected system) can be built. However, since Uranara KEPCO recommends the establishment of a grid-connected system (GCS) equipped with ESS for stable power supply, in the embodiment of the present invention, the role of the electric storage, which is an essential element of renewable energy generation using sunlight It is assumed that the energy storage system (ESS, 500) that can safely perform the above is configured.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(700)는, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 없을 경우, 상기 제1 멀티 스위치(200)와 분산형의 전력 변환 시스템(300) 및 제2 멀티 스위치(400)를 단속 제어하여 부하(20)로 AC전원을 공급함과 동시에 상기 ATS(600)을 통해 상기 에너지 저장 시스템(500)에서 공급되는 저장 에너지를 차단하고, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 있을 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태를 감지하여 상기 ATS(600)을 온(ON)시켜 상기 DC-AC 인버터(320)와 제2 멀티 스위치(400)를 통해 부하(20)로 AC전원을 공급될 수 있도록 단속 제어한다.In addition, the control unit 700 according to an embodiment of the present invention, when there is no abnormality in the power generation output of the distributed solar power generation system 100 from the SOG sensor 120, the first multi-switch 200 and Storage supplied from the energy storage system 500 through the ATS 600 while supplying AC power to the load 20 by intermittently controlling the distributed power conversion system 300 and the second multi-switch 400 When the energy is cut off and there is an abnormality in the power generation output of the distributed photovoltaic system 100 from the SOG sensor 120 , the lithium-ion battery from the battery information collection system 530 of the energy storage system 500 . AC power is supplied to the load 20 through the DC-AC inverter 320 and the second multi-switch 400 by detecting the current charging state of the pack 510 and turning on the ATS 600 . control to ensure that

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(700)는, 부하(20)에서 DC 전력이 요구될 경우 상기 ESS와 ATS를 통해 DC 전력이 직접 공급 가능하도록 제어한다.In addition, when DC power is requested from the load 20 , the control unit 700 according to an embodiment of the present invention controls so that DC power can be directly supplied through the ESS and the ATS.

여기서 상기 제어부(700)에 의해 요구되는 부하(20)에 공급되는 DC 전력은, 최근 첨단산업이 급속하게 발전함에 따라 산업기계, 전기전자기기, 컴퓨터, 통신기기, 스마트 폰 등에 DC 전력이 많이 요구되고 있다. 이러한 기기들에 DC 전력을 직접적으로 공급 가능한 특징이 있다.Here, the DC power supplied to the load 20 required by the control unit 700 requires a lot of DC power for industrial machines, electrical and electronic devices, computers, communication devices, smart phones, etc. as the high-tech industry develops rapidly. is becoming DC power can be directly supplied to these devices.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(700)는, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 태양광 모듈(110a~110n)의 고장여부 및 발전 출력 상태와, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태 및 방전 상태와 배터리 관리 시스템(520)의 정상적인 동작 여부와, 변류기(40)로부터 부하에서 요구되는 최대허용전류를 실시간으로 수신 받아 모니터(50)로 정보 제공될 수 있다.In addition, the control unit 700 according to an embodiment of the present invention, the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 to the failure of the photovoltaic modules 110a to 110n and the power generation output state, The current state of charge and discharge of the lithium-ion battery pack 510 from the battery information collection system 530 of the energy storage system 500 , whether the battery management system 520 operates normally, and the load from the current transformer 40 . Information may be provided to the monitor 50 by receiving the maximum allowable current required in real time.

여기서 상기 모니터(50)로 제공된 정보를 통해 현장 관리자는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템 전반에 대한 지속적인 유지보수 및 효율적인 관리를 통해 안정적인 전력공급은 물론 태양광발전 제어 시스템의 효율을 높일 수 있다.Here, through the information provided to the monitor 50, the site manager can provide stable power as well as photovoltaic power generation through continuous maintenance and efficient management of the overall photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to an embodiment of the present invention. The efficiency of the control system can be increased.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(700)는, 모니터(50)로 전송되는 정보를 근거리 통신망 또는 인터넷 망을 통해 관제센터(미도시)와 접속이 가능하도록 구성될 수 있다.In addition, the control unit 700 according to an embodiment of the present invention may be configured to connect the information transmitted to the monitor 50 to a control center (not shown) through a local area network or Internet network.

여기서 상기 제어부(700)를 통해 관제센터와 정보 교신이 가능하도록 한 이유는, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템에 대한 유지 보수와 보다 효과적인 관리 기능을 수행 가능하도록 한 것이다.Here, the reason for enabling information communication with the control center through the control unit 700 is to enable maintenance and more effective management of the photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to an embodiment of the present invention. did it

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템은 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 전체가 정상적인 발전이 이루어질 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)을 N개로 설치하여 분산 저장하거나 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)의 잉여 전력을 전력회사로 판매가 가능하도록 분산형전력망(Distributed power grid)을 구축할 수 있다.On the other hand, in the photovoltaic power generation control system having an energy storage function according to an embodiment of the present invention, all of the N photovoltaic modules 110a to 110n from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic power generation system 100 are normal. When power generation is made, a distributed power grid is constructed so that N energy storage systems 500 are installed and stored or the surplus power of the distributed solar power generation system 100 can be sold to a power company. can do.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 분산형전력망(Distributed power grid) 구축은, 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)과 에너지 저장 시스템(500)을 1:1로 N개를 설치할 경우 한전에서 공급되는 상용전원(AC)과 별도의 태양광발전 시스템만으로도 계통 연계가 가능하고 상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전되는 잉여 전력을 전력회사로 판매가 가능한 특징이 있다.Here, the distributed power grid construction according to an embodiment of the present invention is provided by KEPCO when N units of the distributed photovoltaic power generation system 100 and the energy storage system 500 are installed in a 1:1 ratio. Grid connection is possible only with commercial power (AC) and a separate photovoltaic power generation system, and the surplus power generated from the distributed photovoltaic power generation system 100 can be sold to a power company.

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 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 한전 상용전압(AC) 20 : 부하
30 : 제1 변류기 40 : 제2 변류기
50 : 모니터
100 : 분산형 태양광 발전 시스템
110a~110n : N개의 태양광 모듈
120 : SOG 센서 200 : 제1 멀티 스위치
300 : 전력 변환 시스템
301a~301n : N개의 DC-DC 컨버터
302a~302n : N개의 DC-AC 인버터 310 : DC-DC 컨버터
320 : DC-AC 인버터 400 : 제2 멀티 스위치
500 : 에너지 저장 시스템 510 : 리튬-이온 배터리 팩
520 : 배터리 관리 시스템
530 : 배터리 정보수집 시스템
600 : ATS 700 : 제어부10: KEPCO commercial voltage (AC) 20: load
30: first current transformer 40: second current transformer
50: monitor
100: distributed solar power system
110a~110n : N solar modules
120: SOG sensor 200: first multi-switch
300: power conversion system
301a~301n : N DC-DC converters
302a~302n: N DC-AC inverters 310: DC-DC converters
320: DC-AC inverter 400: second multi-switch
500: energy storage system 510: lithium-ion battery pack
520: battery management system
530: battery information collection system
600: ATS 700: control unit

Claims (7)

다수개의 태양전지(Solar Cell)가 직·병렬로 연결된 N개의 태양광 모듈(110a~110n)에서 발전 및 출력되는 상태를 감지하는 SOG(State of Generation) 센서(120)를 갖는 분산형 태양광발전 시스템(Distributed Solar Power System, 100)과;
상기 분산형 태양광발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC 전원을 제어부(700)의 명령을 받아 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)으로 공급하기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching)되는 기능을 수행하는 제1 멀티 스위치(1st Multi Switch, 200)와;
상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전된 DC전원을 제1 멀티스위치(200)를 통해 DC 전원을 공급받아 전압을 조정하는 N개의 DC-DC 컨버터(310)와 상기 N개의 DC-DC 컨버터의 DC전원을 AC전원으로 분산 변환시키는 N개의 DC-AC 인버터(320) 각각을 모듈형(Modular)으로 구성되는 전력 변환 시스템(PEBB, Power Electronic Building Block, 300)과;
상기 분산형 태양광 발전 시스템(100) & 전력 변환 시스템(300)을 통해 출력되는 AC전원과, 상기 전력 변환 시스템(300) & 에너지 저장 시스템(500)을 통해 출력되는 AC전원을 상기 제어부(700)의 명령을 받아 부하(20)로 계통연계 시키기 위해 다수개의 접점 또는 어느 하나의 접점만 연결 가능하도록 스위칭(Switching) 기능을 수행하는 제2 멀티 스위치(2nd Multi Switch, 400)와;
상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-DC 컨버터에서 출력되는 DC전원을 공급받아 충전시켜 저장하며, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 태양광 발전에 이상이 발생할 경우, 제어부의 명령을 받아 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 DC전원을 공급하여 계통 연계시키는 전원으로 사용되는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System, 500)과;
상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)로부터 이상 유무에 따라 상기 에너지 저장 시스템(500)으로부터 상기 전력 변환 시스템(300)의 DC-AC 인버터(320)로 공급되는 DC전원을 자동으로 개폐(ON/OFF)시키는 ATS(Automatic Transfer Switch, 600)와;
상기 분산형 태양광 발전 시스템(100)에서 발전 출력되는 DC전원의 상태정보(SOF)에 따라 상기 제1 멀티 스위치(200)의 절환 동작을 단속 제어하며, 부하(20)와 연결된 변류기(40)의 최대허용전류를 감지하여 상기 제2 멀티 스위치(400)의 절환 동작을 단속 제어하고, 상기 에너지 저장 시스템(500)과 ATS(600)을 단속 제어함과 동시에 시스템의 이상 유무를 모니터(50)로 전송하며, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 없을 경우, 상기 제1 멀티 스위치(200)와 분산형의 전력 변환 시스템(300) 및 제2 멀티 스위치(400)를 단속 제어하여 부하로 AC전원을 공급함과 동시에 상기 ATS(600)를 통해 상기 에너지 저장 시스템(500)에서 공급되는 저장 에너지를 차단하고, 상기 SOG 센서(120)로부터 분산형 태양광발전 시스템(100)의 발전 출력에 이상이 있을 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태를 감지하여 상기 ATS(600)를 온(ON)시켜 상기 DC-AC 인버터(320)와 제2 멀티 스위치(400)를 통해 부하(20)로 AC전원을 공급될 수 있도록 단속 제어하는 제어부(700)가 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.
Distributed photovoltaic power generation having a state of generation (SOG) sensor 120 that detects a state in which a plurality of solar cells are generated and output from N solar modules 110a to 110n connected in series and in parallel System (Distributed Solar Power System, 100) and;
A plurality of contacts or any one of the contacts in order to supply the DC power generated and output from the distributed photovoltaic system 100 to the power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300) by receiving a command from the control unit 700 a first multi switch (1st Multi Switch, 200) performing a function of being switched so that only connection is possible;
N DC-DC converters 310 and the N DC-DC converters that receive DC power from the distributed photovoltaic power generation system 100 through the first multi-switch 200 to adjust the voltage. A power conversion system (PEBB, Power Electronic Building Block, 300) comprising each of the N DC-AC inverters 320 for distributed conversion of DC power to AC power in a modular format;
The control unit 700 converts AC power output through the distributed photovoltaic system 100 & power conversion system 300 and AC power output through the power conversion system 300 & energy storage system 500 ) and a second multi switch (2nd Multi Switch, 400) that performs a switching function so that a plurality of contacts or only one of the contacts can be connected in order to connect to the grid with the load 20;
When the DC power output from the DC-DC converter of the power conversion system 300 is supplied, charged, and stored, when an abnormality occurs in the photovoltaic power generation from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 . , an energy storage system (ESS, Energy Storage System, 500) used as a power source for grid connection by supplying DC power to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 by receiving a command from the control unit;
DC power supplied from the energy storage system 500 to the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 according to the presence or absence of an abnormality from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 ATS (Automatic Transfer Switch, 600) for automatically opening/closing (ON/OFF) and;
Intermittent control of the switching operation of the first multi-switch 200 according to the state information (SOF) of the DC power generated and output from the distributed photovoltaic power generation system 100, and the current transformer 40 connected to the load 20 By detecting the maximum allowable current of the intermittent control of the switching operation of the second multi-switch 400, and intermittently control the energy storage system 500 and the ATS (600), and at the same time monitor whether there is an abnormality in the system (50) When there is no abnormality in the power generation output of the distributed photovoltaic system 100 from the SOG sensor 120, the first multi-switch 200 and the distributed power conversion system 300 and the second The multi-switch 400 is intermittently controlled to supply AC power to the load and at the same time cut off the stored energy supplied from the energy storage system 500 through the ATS 600 , and from the SOG sensor 120 , distributed solar power is supplied. When there is an abnormality in the power generation output of the photovoltaic system 100 , the ATS 600 detects the current state of charge of the lithium-ion battery pack 510 from the battery information collection system 530 of the energy storage system 500 . ) is turned on, and a control unit 700 that intermittently controls to supply AC power to the load 20 through the DC-AC inverter 320 and the second multi-switch 400 is included. A photovoltaic power generation control system with an energy storage function.
 제1항에 있어서,
상기 에너지 저장 시스템(500)은, 다수개의 배터리 셀(Cell)을 모듈 및 팩(Pack)으로 구성시켜 직·병렬로 연결되며, 상기 전력 변환 시스템 (300)의 DC-AC 인버터(320)와 DC 부하로 DC전원을 공급하는 리튬-이온 배터리 팩(LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510)과,
상기 리튬-이온 배터리 팩(510)의 충전과 방전을 단속 제어하여 배터리 팩의 전체 수명을 연장하고 성능을 향상시키는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System, 520)과,
상기 리튬-이온 배터리 팩(510)을 지속적으로 모니터링 하여 배터리 셀의 이상상태 발생 시 셀 혹은 모듈 단위로 처리 및 교환을 가능하도록 하고 배터리의 생애주기를 관리하는 배터리 정보수집 시스템(BDLS, Battery Data Logging System, 530)이 상기 에너지 저장 시스템(500)에 하나로 일체화되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.
The method of claim 1,
The energy storage system 500 is connected in series/parallel by configuring a plurality of battery cells into modules and packs, and the DC-AC inverter 320 of the power conversion system 300 and the DC A lithium-ion battery pack (LBP, Lithium-ion Battery Pack, 510) that supplies DC power to the load;
A battery management system (BMS, Battery Management System, 520) for intermittently controlling the charging and discharging of the lithium-ion battery pack 510 to extend the overall lifespan of the battery pack and improve performance;
A battery information collection system (BDLS, Battery Data Logging) that continuously monitors the lithium-ion battery pack 510 to enable processing and exchange in units of cells or modules when an abnormal condition of a battery cell occurs and manages the life cycle of the battery System, 530 is a photovoltaic power generation control system having an energy storage function, characterized in that integrated into the energy storage system (500).
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부(700)는, 부하(20)에서 DC 전력이 요구될 경우 상기 ESS와 ATS를 통해 DC 전력이 직접 공급 가능하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.
The method of claim 1,
The control unit 700, when DC power is required from the load 20, a solar power generation control system having an energy storage function, characterized in that the control so that DC power can be directly supplied through the ESS and ATS.
 제1항에 있어서,
상기 제어부(700)는, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 태양광 모듈(110a~110n)의 고장여부 및 발전 출력 상태와, 상기 에너지 저장 시스템(500)의 배터리 정보수집 시스템(530)으로부터 리튬-이온 배터리 팩(510)의 현재 충전 상태 및 방전 상태와 배터리 관리 시스템(520)의 정상적인 동작 여부와, 변류기(40)로부터 부하에서 요구되는 최대허용전류를 실시간으로 수신 받아 모니터(50)로 정보 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.
The method of claim 1,
The control unit 700, the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 to the failure of the photovoltaic modules 110a to 110n, and the power generation output state, and the battery of the energy storage system 500 The current charging state and discharging state of the lithium-ion battery pack 510 and the normal operation of the battery management system 520 from the information collection system 530 and the maximum allowable current required by the load from the current transformer 40 in real time Photovoltaic power generation control system having an energy storage function, characterized in that the information is provided to the received monitor (50).
 제1항에 있어서,
상기 제어부(700)는, 모니터(50)로 전송되는 정보를 근거리 통신망 또는 인터넷 망을 통해 관제센터(미도시)와 접속이 가능한 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.
The method of claim 1,
The control unit 700, a solar power generation control system having an energy storage function, characterized in that the information transmitted to the monitor 50 can be connected to a control center (not shown) through a local area network or Internet network.
 제1항에 있어서,
상기 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템은, 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 SOG 센서(120)부터 N개의 태양광 모듈(110a~110n) 전체가 정상적인 발전이 이루어질 경우, 상기 에너지 저장 시스템(500)을 N개로 설치하여 분산 저장하거나 상기 분산형 태양광발전 시스템(100)의 잉여 전력을 전력회사로 판매가 가능하도록 분산형전력망(Distributed power grid)이 구축되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 갖는 태양광발전 제어 시스템.The method of claim 1,
In the photovoltaic power generation control system having the energy storage function, when all of the N photovoltaic modules 110a to 110n from the SOG sensor 120 of the distributed photovoltaic system 100 generate normal power, the energy Energy storage, characterized in that a distributed power grid is constructed so that N storage systems 500 are installed to be distributed and stored or the surplus power of the distributed photovoltaic system 100 can be sold to a power company Solar power control system with function.
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