KR20190061499A - An energy storage system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리의 충방전을 효율적으로 수행할 수 있는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system capable of efficiently performing charge and discharge of a battery.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.Energy Storage System is a system that stores generated power in each link system including power plant, substation and transmission line, and then uses energy selectively and efficiently at necessary time to enhance energy efficiency.
에너지 저장 시스템은 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우, 발전 단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있어서 전기요금을 인하하고 에너지를 절약할 수 있다.The energy storage system can reduce the power generation cost when the overall load ratio is improved by leveling the electric load with large time and seasonal variation, and it is possible to reduce the investment cost and the operation cost required for the electric power facility expansion, can do.
이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.These energy storage systems are installed in power generation, transmission, distribution, and customer in power system. Frequency regulation, generator output stabilization using peak energy, peak shaving, load leveling, , And emergency power supply.
또한 에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.The energy storage system is divided into physical energy storage and chemical energy storage depending on the storage method. Physical energy storage includes pumped storage, compressed air storage, and flywheel. Chemical storage includes lithium ion batteries, lead acid batteries, and Nas batteries.
여기에서, 도 1을 참조하여, 종래의 에너지 저장 시스템에 대해 설명하도록 한다.Here, a conventional energy storage system will be described with reference to FIG.
도 1은 종래의 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional energy storage system.
종래의 에너지 저장 시스템에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(180)에서 방전된 전력이 DC-DC 컨버터(150)를 통해 부하(230)로 공급된다.In the conventional energy storage system, as shown in FIG. 1, the electric power discharged from the
이에 따라, 부하(230)에 정상 부하보다 1.5배의 과부하가 걸린 경우, 배터리(180)의 방전 동작시, DC-DC 컨버터(150)에도 1.5배의 과부하가 걸린다는 문제가 있다. 또한 DC-DC 컨버터(150)에 문제가 발생한 경우, 배터리(180)의 전력을 부하(230)로 공급할 수 없다는 문제도 있다. Accordingly, when the
본 발명은 배터리의 충방전을 효율적으로 수행할 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide an energy storage system capable of efficiently performing charging and discharging of a battery.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 에너지 저장 시스템은 계통 및 계통에 연계된 DC(Direct Current) 배전망의 전력을 관리하는 에너지 저장 시스템에 있어서, 계통과 DC 배전망 사이에 연결되어 DC 배전망의 전압을 제어하는 제1 컨버터, DC 배전망에 연결된 제2 컨버터, 제2 컨버터에 연결되고, 제2 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리, DC 배전망에 연결된 제3 컨버터, 제3 컨버터에 연결되고, 제3 컨버터에 의해 전압이 제어되는 부하 및 배터리와 부하 사이에 연결되고, 배터리의 방전을 제어하는 제4 컨버터를 포함한다.In order to achieve the above object, the energy storage system of the present invention is an energy storage system for managing the power of a DC (direct current) distribution system and a grid connected to the system, A second converter connected to the DC distribution, a battery connected to the second converter and controlled to be charged and discharged by the second converter, a third converter connected to the DC distribution, a second converter connected to the third converter, And a fourth converter connected between the battery and the load, the fourth converter being connected between the battery and the load, the voltage being controlled by the third converter, and controlling the discharging of the battery.
상기 제2 컨버터에 의해 배터리에서 방전된 전압은 DC 배전망을 통해 부하로 전달되고, 제4 컨버터에 의해 배터리에서 방전된 전압은 부하로 직접 전달된다.The voltage discharged from the battery by the second converter is transferred to the load through the DC distribution, and the voltage discharged from the battery by the fourth converter is directly transferred to the load.
상기 배터리와 계통 사이에 연결되고, 배터리의 충방전을 제어하는 제5 컨버터를 더 포함한다.And a fifth converter connected between the battery and the system for controlling charge and discharge of the battery.
상기 제2 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 전압을 변환하여 배터리에 충전시키고, 제5 컨버터는 계통으로부터 제공받은 전압을 변환하여 배터리에 충전시킨다.The second converter converts the voltage supplied from the DC distribution and charges the battery, and the fifth converter converts the voltage supplied from the system to charge the battery.
상기 제2 컨버터에 의해 배터리에서 방전된 전압은 DC 배전망을 통해 부하로 전달되고, 제4 컨버터에 의해 배터리에서 방전된 전압은 부하로 직접 전달되고, 제5 컨버터에 의해 배터리에서 방전된 전압은 계통으로 전달된다.The voltage discharged from the battery by the second converter is transferred to the load through the DC distribution, the voltage discharged from the battery by the fourth converter is directly transferred to the load, and the voltage discharged from the battery by the fifth converter is System.
상기 부하에 연결된 보조 계통 및 제5 컨버터를 계통과 제1 컨버터 사이의 제1 노드 또는 보조 계통과 부하 사이의 제2 노드에 선택적으로 연결하는 절환 스위치를 더 포함한다.And a switching switch for selectively connecting the auxiliary converter and the fifth converter connected to the load to the second node between the first node or the auxiliary system and the load between the system and the first converter.
상기 절환 스위치의 일단은 제5 컨버터에 연결되고, 절환 스위치의 타단은 제1 및 제2 노드 중 어느 하나에 선택적으로 연결된다.One end of the switch is connected to the fifth converter, and the other end of the switch is selectively connected to either the first node or the second node.
상기 제5 컨버터가 제1 노드에 연결된 상태에서 계통에 문제가 생긴 경우, 제5 컨버터는 절환 스위치의 절환 동작에 의해 제2 노드에 연결되고, 배터리는 제5 컨버터에 의해 방전되며, 배터리에서 방전된 전압은 제2 노드를 거쳐 부하로 전달된다.The fifth converter is connected to the second node by the switching operation of the change-over switch, the battery is discharged by the fifth converter, and when the fifth converter is connected to the first node, The resulting voltage is transferred to the load via the second node.
상기 제1 컨버터는 DC 배전망의 전압을 제어하기 위해 DC 전압 제어 모드로 구동되고, 제2 컨버터와 제4 및 제5 컨버터는 배터리의 전력을 제어하기 위해 전력 제어 모드로 구동되고, 제3 컨버터는 부하의 전압을 제어하기 위해 CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 모드로 구동된다.The first converter is driven in a DC voltage control mode to control the voltage of the DC distribution, the second converter and the fourth and fifth converters are driven in a power control mode to control the power of the battery, Is driven in CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) mode to control the voltage of the load.
상기 제1 컨버터는 계통으로부터 제공받은 AC(Alternating Current) 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망에 제공하거나 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 계통에 제공하고, 제2 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리에 제공하거나 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망에 제공하고, 제3 컨버터는 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 부하에 제공하고, 제4 컨버터는 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 부하에 제공하고, 제5 컨버터는 계통으로부터 제공받은 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리에 제공하거나 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 계통에 제공한다.The first converter converts an alternating current (AC) voltage provided from the system into a DC voltage and supplies the DC voltage to the DC distribution system or the DC voltage supplied from the DC distribution system to an AC voltage, The DC converter converts the DC voltage supplied from the DC power supply to a DC voltage and supplies it to the battery, or converts the DC voltage supplied from the battery to a DC voltage to provide DC power. The third converter supplies a DC voltage The fourth converter converts the DC voltage supplied from the battery to an AC voltage and supplies the AC voltage to the load. The fifth converter converts the AC voltage supplied from the system to a DC voltage and supplies the DC voltage to the battery. Or the DC voltage supplied from the battery is converted into an AC voltage and supplied to the system.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다양한 컨버터를 통해 배터리의 충방전을 효율적으로 수행함으로써, 방전시 컨버터에 인가되는 과부하를 경감할 수 있다. 나아가, 배터리에 연결된 일부 컨버터가 고장난 경우에도, 나머지 컨버터를 통해 배터리와 부하를 연결하는 전력 공급 경로를 확보할 수 있는바, 에너지 저장 시스템의 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, charging / discharging of the battery is efficiently performed through various converters, thereby overload applied to the converter at the time of discharging can be reduced. Further, even if some of the converters connected to the battery are out of order, it is possible to secure a power supply path connecting the battery and the load through the remaining converters, thereby ensuring the reliability of the energy storage system.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
도 1은 종래의 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 5는 도 4의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional energy storage system.
2 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to one embodiment of the present invention.
3 is a schematic view for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
4 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic view for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
6 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are schematic views for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하도록 한다.Hereinafter, an energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다. 도 3은 도 2의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to one embodiment of the present invention. 3 is a schematic view for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 계통(10) 및 계통(10)에 연계된 DC 배전망(20; 즉, DC 계통)의 전력을 관리할 수 있다.2, an
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 부하(230), 제4 컨버터(250)를 포함할 수 있다. The
참고로, 에너지 저장 시스템은 계통(10)과 DC 배전망(20) 뿐만 아니라 분산 전원 시스템(미도시)과 비상 발전기(미도시)도 더 포함할 수 있고, 부하(230) 외에 추가 부하(예를 들어, DC 부하 또는 AC 부하)를 더 포함할 수도 있다.For reference, the energy storage system may further include a
여기에서, 계통(10)은 예를 들어, 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있고, 부하(230)는 예를 들어, 가정, 대형 건물, 공장 등을 포함할 수 있다. 또한 분산 전원 시스템은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템으로 화석 연료, 원자력 연료, 신재생 에너지(태양광, 풍력, 조력 등) 중 하나 이상을 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 그리고 비상 발전기는 예를 들어, 디젤 발전기를 포함할 수 있고, 계통(10) 정전 등과 같이 계통(10)에 문제가 발생한 경우, 부하(230)에 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. Here, the
다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명에서는, 에너지 저장 시스템(1)이 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 부하(230), 제4 컨버터(250)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.For convenience of explanation, in the present invention, the
제1 컨버터(100)는 계통(10)과 DC 배전망(20) 사이에 연결되어 DC 배전망(20)의 전압을 제어할 수 있다. The
구체적으로, 제1 컨버터(100)는 계통(10)으로부터 제공받은 AC전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망(20)에 제공하거나 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 계통(10)에 제공할 수 있다. Specifically, the
이에 따라, 제1 컨버터(100)는 AC-DC 컨버터일 수 있다.Accordingly, the
또한 제1 컨버터(100)는 계통(10)이 정상 운전시, DC 배전망(20)의 전압을 제어하기 위해 DC 전압 제어 모드로 구동될 수 있다. The
참고로, 계통(10)에 사고가 발생한 경우(즉, 계통(10)이 정전되거나 분리된 경우), 제1 컨버터(100)는 게이트 신호를 턴오프(turn-off)하여 구동을 중단할 수 있다.For reference, when an accident occurs in the system 10 (that is, when the
또한 제1 컨버터(100)는 계통(10)의 사고 발생을 감지하여 감지 결과를 제2 컨버터(150)에 제공할 수 있다. In addition, the
제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)에 연결되고, 배터리(180)의 충방전을 제어할 수 있다.The
구체적으로, 제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리(180)에 제공하거나 배터리(180)로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 배전망(20)에 제공할 수 있다. Specifically, the
이에 따라, 제2 컨버터(150)는 DC-DC 컨버터일 수 있다. Accordingly, the
여기에서, DC 전압을 DC 전압으로 변환한다는 의미는 DC 전압을 다른 레벨의 DC 전압으로 승압하거나 감압한다는 것을 의미할 수 있다.Here, the conversion of the DC voltage to the DC voltage may mean boosting or reducing the DC voltage to a DC voltage of another level.
또한 제2 컨버터(150)는 계통(10)이 정상 운전시, 배터리(180)의 전력을 제어하기 위해 전력 제어 모드로 구동될 수 있다. Also, the
구체적으로, 제2 컨버터(150)는 계통(10)이 정상 구동 중일 때, 배터리(180)의 SOC와 계통(10)의 전력 수급상황을 기반으로 배터리(180)의 충방전을 수행할 수 있다. 즉, 제2 컨버터(150)는 예를 들어, 최대부하시간(부하의 전력소비량이 최대일 때)에는 배터리(180)를 방전시키고, 최소부하시간(부하의 전력소비량이 최소일 때)에는 배터리(180)를 충전시킴으로써 피크 저감 기능을 수행할 수 있다.Specifically, the
반면에, 계통(10)에 사고가 발생한 경우에, 제1 컨버터(100)는 구동 중단되는바, 제2 컨버터(150)가 DC 배전망(20)의 전압을 제어할 수 있다.On the other hand, when an accident occurs in the
구체적으로, 제2 컨버터(150)는 계통(10)에 사고가 발생한 경우, 제1 컨버터(100)로부터 계통 사고 감지 결과를 제공받거나 DC 배전망(20)의 전압 변화율(즉, 시간에 따른 DC 전압 변화율)을 감지함으로써, 계통(10)에 사고가 발생했는지 여부를 파악할 수 있다. Specifically, when an accident occurs in the
또한 제2 컨버터(150)는 계통 사고 감지 결과를 토대로 DC 배전망(20)의 전압을 제어할 수 있다. Also, the
즉, 계통(10) 사고시, 제2 컨버터(150)가 DC 배전망(20)의 전압을 제어하는바, 지체 없이(즉, 무순단 상태로) 배터리(180)의 전력을 부하(230)에 공급할 수 있다.That is, when the
제3 컨버터(200)는 DC 배전망(20)에 연결되고, 부하(230)의 전압을 제어할 수 있다.The
구체적으로, 제3 컨버터(200)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 부하(230)에 제공할 수 있다. 또한, 제3 컨버터(200)는 부하(230)의 전압을 제어하기 위해 CVCF 모드로 구동될 수 있다. Specifically, the
이에 따라, 제3 컨버터(200)는 DC-AC 컨버터일 수 있고, 부하(230)는 AC 부하일 수 있다.Accordingly, the
제4 컨버터(250)는 배터리(180)와 부하(230) 사이에 연결되고, 배터리(180)의 방전을 제어할 수 있다.The
구체적으로, 제4 컨버터(250)는 배터리(180)로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 부하(230)에 제공할 수 있다. 또한, 제4 컨버터(250)는 배터리(180)의 전력을 제어하기 위해 전력 제어 모드로 구동될 수 있다. Specifically, the
이에 따라, 제4 컨버터(250)는 DC-AC 컨버터일 수 있다.Accordingly, the
배터리(180)는 제2 컨버터(150)에 연결되고, 제2 컨버터(150)에 의해 충방전이 제어되며, 제4 컨버터(250)에 의해 방전이 제어될 수 있다.The
또한 배터리(180)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다.Also, the
부하(230)는 제3 컨버터(200)에 연결되고, 제3 컨버터(200)에 의해 전압(즉, 전력)이 제어될 수 있다.The
또한 부하(230)는 예를 들어, AC 부하일 수 있다.The
물론, 부하(230)는 DC 부하일 수도 있고, 이 경우, 제3 컨버터(200)와 제4 컨버터(250)는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 부하(230)가 AC 부하인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. Of course, the
참고로, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)에는 통신부(미도시)와 상위 제어기(미도시)가 더 포함될 수 있다.For reference, although not shown in the drawing, the
통신부는 제1 컨버터(100)로부터 계통(10) 정보(예를 들어, 계통 사고 발생 여부 등), 제2 컨버터(150)로부터 배터리(180)의 SOC(State of Charge) 정보 또는 DC 배전망(20)의 전압 변화율 정보, 제3 컨버터(200)로부터 부하(230)의 소모 전력 정보 등을 수신할 수 있다.The communication unit receives information on the
또한 통신부는 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250)로부터 제공받은 정보를 상황에 따라, 상위 제어기(미도시) 및 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250) 중 적어도 하나에 송신할 수도 있다. Also, the communication unit may transmit the information provided from the first to
이러한 통신부는 고속 통신 기반(예를 들어, CAN(Controller Area Network))으로 구현될 수 있고, 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250) 및 상위 제어기와 유선 또는 무선 방식으로 통신할 수 있다.The communication unit may be implemented on a high-speed communication base (e.g., a CAN (Controller Area Network)) and may communicate with the first to
물론, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 통신부를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 별도의 통신부 없이 제1 내지 제4 컨버터(100, 150, 200, 250)와 상위 제어기가 서로 직접 통신할 수도 있다.Of course, the
또한 상위 제어기는 예를 들어, PLC(Programmable Logic Controller) 또는 EMS(Energy Management System)일 수 있고, 에너지 저장 시스템(1)의 모든 시퀀스 동작을 관제하며 각각의 상황에 따라 각 구성요소에 지령을 내려 동작을 수행하게 할 수도 있다. The host controller may be, for example, a PLC (Programmable Logic Controller) or an EMS (Energy Management System) and controls all sequence operations of the
이어서, 도 3을 참조하여, 배터리(180)의 충방전에 따른 전력 흐름을 살펴보면 다음과 같다.Next, referring to FIG. 3, a power flow according to charging and discharging of the
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)에서, 배터리(180)는 제2 컨버터(150)로부터 DC 배전망(20)의 전압을 제공받아 충전될 수 있다. 반면에, 배터리(180)의 방전에 따른 전력 흐름 경로는 2가지로 나뉠 수 있다.Specifically, in the
즉, 제2 컨버터(150)에 의해 배터리(180)에서 방전된 전압은 DC 배전망(20)을 통해 부하(230)로 전달되고, 제4 컨버터(250)에 의해 배터리(180)에서 방전된 전압은 부하(230)로 직접 전달될 수 있다. 이에 따라, 부하(230)에 평상시 전력 필요량 이상의 전력이 요구되는 경우(즉, 과부하 상태)에도, 배터리(180)의 방전 경로를 제2 컨버터(150) 및 제4 컨버터(250)가 분담함으로써, 각각의 컨버터에 인가되는 과부하를 경감할 수 있다. That is, the voltage discharged from the
또한 제2 컨버터(150) 및 제4 컨버터(250) 중 어느 하나가 고장난 경우에, 나머지 컨버터를 통해 배터리(180)의 전력을 부하(230)로 전달할 수 있다. 그리고, 계통(10)에 문제가 발생한 경우, 제2 및 제4 컨버터(150, 250)를 통해 배터리(180)의 전력을 무순단 상태로 부하(230)에 공급할 수도 있는바, 부하(230)에 대한 전력 공급 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, when either the
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(2)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다. 도 5는 도 4의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to another embodiment of the present invention. 5 is a schematic view for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(2)은 전술한 에너지 저장 시스템(1)과 일부 구성 및 효과를 제외하고는 동일한바, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.For reference, the
먼저, 도 4를 참조하면, 에너지 저장 시스템(2)은 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 부하(230), 제4 컨버터(250), 제5 컨버터(270)를 포함할 수 있다. 4, the
즉, 에너지 저장 시스템(2)은 전술한 에너지 저장 시스템(1)보다 제5 컨버터(270)를 더 포함할 수 있다.That is, the
여기에서, 제5 컨버터(270)는 배터리(180)와 계통(10) 사이에 연결되고, 배터리(180)의 충방전을 제어할 수 있다. Here, the
구체적으로, 제5 컨버터(270)는 계통(10)으로부터 제공받은 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 배터리(180)에 제공하거나 배터리(180)로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 계통(10)에 제공할 수 있다. The
이에 따라, 제5 컨버터(270)는 AC-DC 컨버터일 수 있다. Accordingly, the
또한 제5 컨버터(270)는 전술한 통신부 또는 상위 제어기와 유선 또는 무선 방식으로 통신할 수 있고, 배터리(180)의 전력을 제어하기 위해 전력 제어 모드로 구동될 수 있다.The
이어서, 도 5를 참조하여, 배터리(180)의 충방전에 따른 전력 흐름을 살펴보면 다음과 같다.Next, referring to FIG. 5, the power flow according to the charging and discharging of the
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(2)에서는, 배터리(180)의 충전에 따른 전력 흐름 경로가 2가지로 나뉠 수 있다.Specifically, in the
즉, 제2 컨버터(150)는 DC 배전망(20)으로부터 제공받은 전압을 변환하여 배터리(180)에 충전시키고, 제5 컨버터(270)는 계통(10)으로부터 제공받은 전압을 변환하여 배터리(180)에 충전시킬 수 있다.That is, the
이 때, 제5 컨버터(270)에 의한 충전 경로를 배터리(180)의 기본 충전 경로로 설정하고, 제2 컨버터(150)에 의한 충전 경로를 배터리(180)의 보조 충전 경로로 설정할 수 있다. 물론, 그 반대의 경우도 가능하다.At this time, the charging path by the
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(2)에서는, 배터리(180)의 방전에 따른 전력 흐름 경로가 3가지로 나뉠 수 있다.Also, in the
구체적으로, 제2 컨버터(150)에 의해 배터리(180)에서 방전된 전압은 DC 배전망(20)을 통해 부하(230)로 전달되고, 제4 컨버터(250)에 의해 배터리(180)에서 방전된 전압은 부하(230)로 직접 전달될 수 있다. 이에 따라, 부하(230)에 평상시 전력 필요량 이상의 전력이 요구되는 경우(즉, 과부하 상태)에도, 배터리(180)의 방전 경로를 제2 컨버터(150) 및 제4 컨버터(250)가 분담함으로써, 각각의 컨버터에 인가되는 과부하를 경감할 수 있다. Specifically, the voltage discharged from the
또한 제2 컨버터(150) 및 제4 컨버터(250) 중 어느 하나가 고장난 경우에, 나머지 컨버터를 통해 배터리(180)의 전력을 부하(230)로 전달할 수 있다. 그리고, 필요한 경우(예를 들어, 계통(10)에 문제가 생긴 경우), 제5 컨버터(270)를 통해 배터리(180)를 방전시킴으로써 방전된 전압을 계통(10)에 제공할 수도 있다. 물론, 제5 컨버터(270)에 의해 배터리(180)에서 방전된 전압은 제5 컨버터(270), 제1 컨버터(100), 제3 컨버터(200)를 순차적으로 거쳐 부하(230)로 제공될 수도 있다. 그뿐만 아니라 계통(10)에 문제가 발생한 경우, 제2 및 제4 컨버터(150, 250)를 통해 배터리(180)의 전력을 무순단 상태로 부하(230)에 공급할 수도 있는바, 부하(230)에 대한 전력 공급 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, when either the
이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(2)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하는 개략도이다. 도 7 및 도 8은 도 6의 배터리 충방전에 따른 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating an energy storage system according to another embodiment of the present invention. FIGS. 7 and 8 are schematic views for explaining the power flow according to the charge and discharge of the battery of FIG.
참고로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(3)은 전술한 에너지 저장 시스템(2)과 일부 구성 및 효과를 제외하고는 동일한바, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.For reference, the
먼저, 도 6을 참조하면, 에너지 저장 시스템(3)은 제1 컨버터(100), 제2 컨버터(150), 배터리(180), 제3 컨버터(200), 부하(230), 제4 컨버터(250), 제5 컨버터(270), 보조 계통(30), 절환 스위치(290)를 포함할 수 있다. 6, the
즉, 에너지 저장 시스템(3)은 전술한 에너지 저장 시스템(2)보다 보조 계통(30)과 절환 스위치(290)를 더 포함할 수 있다.That is, the
물론, 에너지 저장 시스템(3)은 보조 계통(30)을 포함하지 않을 수도 있으나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 에너지 저장 시스템(3)이 보조 계통(30)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. Of course, the
보조 계통(30)은 부하(230)에 연결될 수 있다.The auxiliary system (30) can be connected to the load (230).
구체적으로, 보조 계통(30)은 예를 들어, 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있고, 부하(230)에 전력을 공급할 수 있다. Specifically, the
또한, 보조 계통(30)은 전술한 계통(10)과 같이, 상시로 구동될 수도 있으나, 비상시(예를 들어, 계통(10)에 문제가 발생한 경우)에만 구동되도록 설정될 수도 있다. 다만, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 보조 계통(30)이 비상시에만 구동되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, the
한편, 절환 스위치(290)는 제5 컨버터(270)를 계통(10)과 제1 컨버터(100) 사이의 제1 노드(N1) 또는 보조 계통(30)과 부하(230) 사이의 제2 노드(N2)에 선택적으로 연결할 수 있다.The
구체적으로, 절환 스위치(290)의 일단은 제5 컨버터(270)에 연결되고, 절환 스위치(290)의 타단은 제1 및 제2 노드(N1, N2) 중 어느 하나에 선택적으로 연결될 수 있다. 즉, 절환 스위치(290)는 계통(10)이 정상 구동되는 경우, 제1 노드(N1)에 연결되고, 계통(10)에 문제가 발생한 경우, 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. More specifically, one end of the
참고로, 보조 계통(30)과 절환 스위치(290)는 전술한 통신부 또는 상위 제어기와 무선 또는 유선 방식으로 통신할 수도 있다. For reference, the
이어서, 도 7을 참조하여, 계통(10)이 정상 구동될 때의 배터리(180)의 충방전에 따른 전력 흐름을 살펴보면 다음과 같다.Next, referring to FIG. 7, a power flow according to charging and discharging of the
구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(3)은, 전술한 에너지 저장 시스템(2)과 계통(10)이 정상 구동될 때의 배터리(180)의 충방전에 따른 전력 흐름이 동일할 수 있다.In particular, the
이는, 계통(10)이 정상 구동되는 경우, 절환 스위치(290)에 의해 계통(10)과 제5 컨버터(270)가 연결되기 때문이다.This is because the
반면에, 도 8을 참조하여, 계통(10)에 문제가 발생했을 때의 배터리(180)의 충방전에 따른 전력 흐름을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, referring to FIG. 8, a power flow according to charging and discharging of the
구체적으로, 제5 컨버터(270)가 제1 노드(N1)에 연결된 상태에서 계통(10)에 문제가 발생한 경우, 절환 스위치(290)의 절환 동작에 의해 제5 컨버터(270)는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. Specifically, when a problem occurs in the
이에 따라, 제2 컨버터(150)에도 문제가 발생하여, 배터리(180)의 방전 전력이 제2 컨버터(150)를 통해 부하(230)로 전달되지 못하는 상황이더라도, 배터리(180)의 방전 전력은 제5 컨버터(270) 및 제4 컨버터(250)를 통해 무순단 상태로 부하(230)로 전달될 수 있는바, 부하(230)에 대한 전력 공급 신뢰성을 높일 수 있다.Accordingly, even if the
나아가, 부하(230)에 평상시 전력 필요량 이상의 전력이 요구되는 경우(즉, 과부하 상태)에도, 배터리(180)의 방전 경로를 제4 컨버터(250) 및 제5 컨버터(270)가 분담함으로써, 각각의 컨버터에 인가되는 과부하를 경감할 수 있다. Further, even when the
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다양한 컨버터(예를 들어, 제2 컨버터(150), 제4 컨버터(250), 제5 컨버터(270))를 통해 배터리(180)의 충방전을 효율적으로 수행함으로써, 방전시 컨버터에 인가되는 과부하를 경감할 수 있다. 나아가, 배터리(180)에 연결된 일부 컨버터가 고장난 경우에도, 나머지 컨버터를 통해 배터리(180)와 부하(230)를 연결하는 전력 공급 경로를 확보할 수 있는바, 에너지 저장 시스템의 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, charging and discharging of the
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.
100: 제1 컨버터
150: 제2 컨버터
180: 배터리
200: 제3 컨버터
230: 부하
250: 제4 컨버터
270: 제5 컨버터
290: 절환 스위치100: first converter 150: second converter
180: Battery 200: Third converter
230: load 250: fourth converter
270: fifth converter 290: switch
Claims (10)
상기 계통과 상기 DC 배전망 사이에 연결되어 상기 DC 배전망의 전압을 제어하는 제1 컨버터;
상기 DC 배전망에 연결된 제2 컨버터;
상기 제2 컨버터에 연결되고, 상기 제2 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리;
상기 DC 배전망에 연결된 제3 컨버터;
상기 제3 컨버터에 연결되고, 상기 제3 컨버터에 의해 전압이 제어되는 부하; 및
상기 배터리와 상기 부하 사이에 연결되고, 상기 배터리의 방전을 제어하는 제4 컨버터를 포함하는
에너지 저장 시스템.
CLAIMS What is claimed is: 1. An energy storage system for managing the power of a grid and a direct current distribution associated with the grid,
A first converter coupled between the system and the DC distribution to control a voltage of the DC distribution;
A second converter coupled to the DC distribution;
A battery connected to the second converter and controlled by the second converter to charge and discharge;
A third converter coupled to the DC distribution;
A load coupled to the third converter and having a voltage controlled by the third converter; And
And a fourth converter connected between the battery and the load, the fourth converter controlling the discharge of the battery
Energy storage system.
상기 제2 컨버터에 의해 상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 DC 배전망을 통해 상기 부하로 전달되고,
상기 제4 컨버터에 의해 상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 부하로 직접 전달되는
에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The voltage discharged from the battery by the second converter is transferred to the load through the DC distribution,
The voltage discharged from the battery by the fourth converter is directly transmitted to the load
Energy storage system.
상기 배터리와 상기 계통 사이에 연결되고, 상기 배터리의 충방전을 제어하는 제5 컨버터를 더 포함하는
에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
And a fifth converter connected between the battery and the system for controlling charge and discharge of the battery
Energy storage system.
상기 제2 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 전압을 변환하여 상기 배터리에 충전시키고,
상기 제5 컨버터는 상기 계통으로부터 제공받은 전압을 변환하여 상기 배터리에 충전시키는
에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
The second converter converts the voltage supplied from the DC distribution to charge the battery,
The fifth converter converts the voltage supplied from the system and charges the battery
Energy storage system.
상기 제2 컨버터에 의해 상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 DC 배전망을 통해 상기 부하로 전달되고,
상기 제4 컨버터에 의해 상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 부하로 직접 전달되고,
상기 제5 컨버터에 의해 상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 계통으로 전달되는
에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
The voltage discharged from the battery by the second converter is transferred to the load through the DC distribution,
The voltage discharged from the battery by the fourth converter is directly transmitted to the load,
The voltage discharged from the battery by the fifth converter is transmitted to the system
Energy storage system.
상기 부하에 연결된 보조 계통; 및
상기 제5 컨버터를 상기 계통과 상기 제1 컨버터 사이의 제1 노드 또는 상기 보조 계통과 상기 부하 사이의 제2 노드에 선택적으로 연결하는 절환 스위치를 더 포함하는
에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
An auxiliary system connected to the load; And
Further comprising a switching switch for selectively connecting the fifth converter to a first node between the system and the first converter or to a second node between the auxiliary system and the load
Energy storage system.
상기 절환 스위치의 일단은 상기 제5 컨버터에 연결되고,
상기 절환 스위치의 타단은 상기 제1 및 제2 노드 중 어느 하나에 선택적으로 연결되는
에너지 저장 시스템.
The method according to claim 6,
One end of the switch is connected to the fifth converter,
And the other end of the switch is selectively connected to either the first node or the second node
Energy storage system.
상기 제5 컨버터가 상기 제1 노드에 연결된 상태에서 상기 계통에 문제가 생긴 경우,
상기 제5 컨버터는 상기 절환 스위치의 절환 동작에 의해 상기 제2 노드에 연결되고,
상기 배터리는 상기 제5 컨버터에 의해 방전되며,
상기 배터리에서 방전된 전압은 상기 제2 노드를 거쳐 상기 부하로 전달되는
에너지 저장 시스템.
The method according to claim 6,
When the fifth converter is connected to the first node and a problem occurs in the system,
The fifth converter is connected to the second node by a switching operation of the changeover switch,
The battery is discharged by the fifth converter,
The voltage discharged from the battery is transmitted to the load through the second node
Energy storage system.
상기 제1 컨버터는 상기 DC 배전망의 전압을 제어하기 위해 DC 전압 제어 모드로 구동되고,
상기 제2 컨버터와 상기 제4 및 제5 컨버터는 상기 배터리의 전력을 제어하기 위해 전력 제어 모드로 구동되고,
상기 제3 컨버터는 상기 부하의 전압을 제어하기 위해 CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 모드로 구동되는
에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
The first converter is driven in a DC voltage control mode to control the voltage of the DC distribution,
Wherein the second converter and the fourth and fifth converters are driven in a power control mode to control power of the battery,
The third converter is driven in a CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) mode to control the voltage of the load
Energy storage system.
상기 제1 컨버터는 상기 계통으로부터 제공받은 AC(Alternating Current) 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC 배전망에 제공하거나 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 계통에 제공하고,
상기 제2 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 배터리에 제공하거나 상기 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC 배전망에 제공하고,
상기 제3 컨버터는 상기 DC 배전망으로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 부하에 제공하고,
상기 제4 컨버터는 상기 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 부하에 제공하고,
상기 제5 컨버터는 상기 계통으로부터 제공받은 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 배터리에 제공하거나 상기 배터리로부터 제공받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 상기 계통에 제공하는
에너지 저장 시스템. The method of claim 3,
The first converter converts an alternating current (AC) voltage provided from the system into a DC voltage to provide the DC voltage to the DC distribution system or a DC voltage supplied from the DC distribution system to an AC voltage,
The second converter converts the DC voltage provided from the DC distribution to a DC voltage and supplies the DC voltage to the battery, or converts a DC voltage supplied from the battery into a DC voltage to provide the DC voltage to the DC distribution,
The third converter converts the DC voltage provided from the DC power distribution into an AC voltage to provide the DC voltage to the load,
The fourth converter converts the DC voltage supplied from the battery into an AC voltage and supplies the AC voltage to the load,
The fifth converter converts an AC voltage provided from the system into a DC voltage and supplies the DC voltage to the battery, or converts a DC voltage supplied from the battery into an AC voltage to provide the AC voltage
Energy storage system.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |