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KR20160082861A - 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20160082861A
KR20160082861A KR1020140192535A KR20140192535A KR20160082861A KR 20160082861 A KR20160082861 A KR 20160082861A KR 1020140192535 A KR1020140192535 A KR 1020140192535A KR 20140192535 A KR20140192535 A KR 20140192535A KR 20160082861 A KR20160082861 A KR 20160082861A
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주식회사 포스코아이씨티
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Abstract

다수의 에너지 저장 장치의 SOC를 일정하게 유지하면서 신재생 발전기의 발전출력을 타겟 변동률 내에서 제어할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템은, 충방전 동작을 통해 신재생 발전기의 발전출력을 안정화시키는 다수의 에너지 저장장치; 상기 신재생 발전기의 발전출력 제한 값인 기준 램프 셋(Ramp Set) 및 t시점에서 각 에너지 저장장치의 SOC(State of Charge)를 평균한 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC를 이용하여 상기 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋 및 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정하는 상/하한 램프 셋 설정부; t시점에서 상기 신재생 발전기의 발전출력인 제1 발전출력과 t-1시점에서 상기 신재생 발전기의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 상기 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 타겟출력 산출부; 및 상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력을 이용하여 t시점에서 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출하고, 상기 각 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 차이값인 제1 차이값과 상기 전체 충방전 지령치를 기초로 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치의 SOC가 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC에 수렴하도록 상기 다수의 에너지 저장장치에 대한 각각의 충방전 지령치를 산출하는 지령치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법{System and Method for Controlling Ramp Rate of New Renewable Generator Using Plurality of Energy Storage System}
본 발명은 신재생 발전기의 출력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 신재생 발전기의 출력 변동률을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 고유가의 지속, 석탄이나 석유 등과 같은 화석연료의 고갈, 또는 지구온난화로 인한 온실가스 배출 규제 등과 같은 다양한 이유로 인해 신재생 에너지(New Renewable Energy)에 대한 관심이 급증하고 있다.
여기서, 신재생 에너지란 신에너지와 재생에너지가 합쳐진 용어로써, 기존의 화석연료를 변환하여 이용하거나, 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 재생이 가능한 에너지로 변환하여 이용하는 에너지를 의미한다. 신에너지에는 연료전지, 수소에너지 등이 있고, 재생에너지에는 태양광, 바이오, 풍력, 조력, 수력, 또는 지열 등이 있다.
세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생 에너지 확대보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생 에너지원을 이용하는 신재생 발전기의 발전은 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 연계계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다.
특히, 이러한 신재생 발전기의 발전 영향은 전체 발전량 중 신재생 발전기에 의한 발전량이 차지하는 비율이 증가함에 따라 더욱 커지고 있다.
따라서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 신재생 발전기에 의한 출력의 안정화를 위해 별도의 예비 발전기를 설치하고, 예비 발전기를 항상 온 상태로 유지하여 신재생 발전기의 출력 변동이 발생하게 되면 예비 발전기의 발전을 통해 전체 출력이 안정화 되도록 하는 방법을 이용하였다.
하지만, 도 1에 도시된 종래기술의 경우 항상 예비 발전기를 온 상태로 유지해야 하므로 에너지 낭비가 발생하게 되고, 전체 발전량 중 신재생 발전기의 발전량이 차지하는 비율이 증가함에 따라 설치해야 하는 예비 발전기의 수도 증가할 수 밖에 없어 예비 발전기의 설치 및 유지 비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 예비 발전기 없이도 다수의 에너지 저장장치를 이용하여 신재생 발전기의 발전출력을 안정화시킬 수 있는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 에너지 저장 장치의 SOC를 일정하게 유지하면서 신재생 발전기의 발전출력을 타겟 변동률 내에서 제어할 수 있는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템은, 충방전 동작을 통해 신재생 발전기의 발전출력을 안정화시키는 다수의 에너지 저장장치; 상기 신재생 발전기의 발전출력 제한 값인 기준 램프 셋(Ramp Set) 및 t시점에서 각 에너지 저장장치의 SOC(State of Charge)를 평균한 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC를 이용하여 상기 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋 및 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정하는 상/하한 램프 셋 설정부; t시점에서 상기 신재생 발전기의 발전출력인 제1 발전출력과 t-1시점에서 상기 신재생 발전기의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 상기 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 타겟출력 산출부; 및 상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력을 이용하여 t시점에서 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출하고, 상기 각 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 차이값인 제1 차이값과 상기 전체 충방전 지령치를 기초로 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치의 SOC가 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC에 수렴하도록 상기 다수의 에너지 저장장치에 대한 각각의 충방전 지령치를 산출하는 지령치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법은, t시점에서 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC 및 신재생 발전기의 발전출력 제한 값인 기준 램프 셋을 이용하여 상기 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋 및 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정하는 단계; 상기 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋 중 어느 하나, t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력, 및 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력 중 적어도 하나를 이용하여 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 단계; 상기 제2 타겟출력과 상기 제1 발전출력간의 차이값을 이용하여 t시점에서 다수의 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출하는 단계; 및 상기 각 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 차이값인 제1 차이값 및 상기 전체 충방전 지령치를 기초로 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치의 SOC가 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC에 수렴하도록 상기 다수의 에너지 저장장치에 대한 각각의 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 신재생 발전기의 발전출력 안정화를 위해 별도의 예비 발전기가 요구되지 않으므로, 예비 발전기의 운영 및 설치로 인해 발생되는 에너지 낭비 및 경제적 손실을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 발전기의 발전출력 변동률을 시스템 운영자가 원하는 범위 내에서 제어할 수 있어 연계계통에 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다수의 에너지 저장장치를 이용하여 신재생 발전기의 발전출력 변동률 제어시 다수의 에너지 저장장치의 SOC가 일정하게 유지되도록 할 수 있어 배터리의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있고, 이로 인해 배터리의 수명을 연장할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 신재생 발전기의 발전출력의 변동을 정량적인 수치 범위 내로 제어할 수 있기 때문에 신재생 발전기의 발전출력 변동률로 신재생 발전기의 안정도를 규정하고 있는 신재생 발전기의 계통연계 규정 또는 그리드 코드(Grid Code)와 같은 국제규격을 만족시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 발전 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전력관리장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 평균 SOC가 하한치보다 작은 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 평균 SOC가 상한치보다 큰 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 평균 SOC가 하한치 이상이고 상한치 이하인 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 제2 지령치 산출부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 에너지 저장장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 9a는 평균 SOC가 하한치 보다 작을 때 타겟 변동률만을 고려하여 신재생 발전기 발전출력을 제어한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9a는 평균 SOC가 하한치 보다 작을 때 본 발명에 따라 평균 SOC 및 타겟 변동률을 모두 고려하여 신재생 발전기 발전출력을 제어한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10a는 평균 SOC가 상한치 보다 클 때 타겟 변동률만을 고려하여 신재생 발전기 발전출력을 제어한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10b는 평균 SOC가 상한치 보다 클 때 본 발명에 따라 평균 SOC 및 타겟 변동률을 모두 고려하여 신재생 발전기 발전출력을 제어한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템(200, 이하, '출력 변동률 제어 시스템'이라 함)은, 신재생 발전기(210)와 전력계통(220)에 연결되어 충방전을 통해 신재생 발전기(210)의 출력 변동률이 일정한 범위 내로 제어되도록 한다.
도 2에서 설명의 편의를 위해, 신재생 발전기(210)를 풍력 발전기인 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 본 발명에 따른 출력 변동률 제어 시스템(200)은 풍력발전기(210) 외에도 다양한 종류의 신재생 발전기(210)에 적용될 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 변동률 제어 시스템(200)은, 전력관리장치(230) 및 복수개의 에너지 저장 장치(240)를 포함한다.
전력관리장치(230, Power Management System: PMS)는, 신재생 발전기(210)의 출력 변동률이 일정한 범위 내로 제어되도록 하기 위해 각 에너지 저장장치(240) 별로 충방전 지령치를 산출한다. 이러한 전력관리장치(230)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력관리장치(230)는 입력부(310), 기준 램프 셋 산출부(320), 평균 SOC 산출부(325), 상/하한 램프 셋 설정부(330), 타겟출력 산출부(340), 제1 지령치 산출부(350), 및 제2 지령치 산출부를 포함한다.
먼저, 입력부(310)는 시스템 운영자로부터 신재생 발전기(210)의 발전출력에 대한 타겟 변동률을 입력 받는다. 여기서, 타겟 변동률(Ramp Rate)은 미리 정해진 단위 시간 동안 신재생 발전기(210)의 발전출력 변동률 제한값을 의미한다. 일 실시예에 있어서, 미리 정해진 단위 시간은 1분일 수 있다.
상술한 실시예에 있어서, 타겟 변동률은 시스템 운영자로부터 입력되는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서 입력부(310)는 과거 데이터를 기준으로 하여 타겟 변동률을 자동으로 설정할 수도 있다. 예컨대, 입력부(310)는 과거 데이터들 중 현재 날짜 및 시간과 동일한 과거 날짜 및 시간들 중에서 현재 시간에서의 발전출력과 가장 유사한 발전출력을 가진 데이터와 매칭되어 있는 변동률을 타겟 변동률로 설정할 수 있다.
다음으로, 기준 램프 셋 산출부(320)는 신재생 발전기(210)의 증감발률 제어를 위한 기준 램프 셋(Ramp Set)을 산출한다. 여기서, 기준 램프 셋이란 신재생 발전기(210)의 증감발률 제어를 위해 제어 주기 별로 결정되는 신재생 발전기(210)의 발전출력 제한값을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 기준 램프 셋 산출부(320)는 아래의 수학식 1을 이용하여 기준 램프 셋을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, Ramp Set는 기준 램프 셋을 나타내고, Rated Power는 신재생 발전기(210)의 정격출력을 나타내며, Ramp Rate는 신재생 발전기(210)의 발전출력에 대한 타겟 변동률을 나타내고, Control Period는 신재생 발전기(210)의 출력 제어 주기를 나타내며, n 및 m은 타겟 변동률의 단위 시간에 따라 결정되는 시간 보정 계수를 나타낸다. 예컨대, 타겟 변동률이 1분 동안의 출력 변동률이고 제어 주기가 밀리세크(msec)단위로 결정되는 경우, n은 60으로 설정되고 m은 1000으로 설정된다.
평균 SOC 산출부(325)는 미리 정해진 시점마다 각 에너지 저장장치(240)로부터 각 에너지 저장장치(240)의 SOC(State of Charge)를 수신하고, 각 시점 별로 각 에너지 저장장치(240)들의 SOC 평균값인 평균 SOC을 산출한다. 평균 SOC산출부(325)는 아래의 수학식 2를 이용하여 각 시점 별 평균 SOC를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, SOCavg_t는 t시점에서의 평균 SOC를 나타내고, n은 에너지 저장장치(240)의 개수를 나타내며, SOCESSk는 k번째 ESS의 SOC를 나타낸다.
다음으로, 상/하한 램프 셋 설정부(330)는 에너지 저장 장치(240)의 평균SOC 및 기준 램프셋 산출부(320)에 의해 산출된 기준 램프 셋을 이용하여 신재생 발전기(210)의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋과 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정한다.
일 실시예에 있어서, 상/하한 램프 셋 설정부(330)는 각 시점에서 에너지 저장 장치(260)의 평균 SOC가 속하는 범위에 따라 기준 램프 셋을 유지하거나 조절하여 상한 램프 셋 또는 하한 램프 셋을 설정한다.
구체적으로, 상/하한 램프 셋 설정부(330)는 에너지 저장 장치(240)의 t시점에서 평균 SOC가 미리 정해진 하한치 보다 작으면 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상한 램프 셋으로 설정하고, 기준 램프 셋을 하한 램프 셋으로 설정한다.
여기서, 상/하한 램프 셋 설정부(330)가 t시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치보다 작은 경우 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상한 램프 셋으로 설정하는 이유는, 신재생 발전기(2100의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋을 감소시켜 보다 많은 전력이 에너지 저장 장치(240)에 충전되게 함으로써 배터리의 과방전을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상/하한 램프 셋 설정부(330)는 t시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 미리 정해진 상한치보다 크면 기준 램프 셋을 상한 램프 셋으로 설정하고 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 하한 램프 셋으로 설정한다.
여기서, 상/하한 램프 셋 설정부(330)가 t시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 상한치보다 큰 경우 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 하한 램프 셋으로 설정하는 이유는, 신재생 발전기(210)의 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 감소시켜 에너지 저장 장치(240)로부터 보다 많은 전력이 방전되게 함으로써 배터리의 과충전을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상/하한 램프 셋 설정부(330)는 t시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치 이상이고 상한치 이하이면 기준 램프 셋을 유지하여 기준 램프 셋을 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋으로 설정한다.
타겟출력 산출부(340)는 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋 중 어느 하나와 각 시점에서 신재생 발전기(210)의 발전출력을 이용하여 해당 시점에서 신재생 발전기(210)의 타겟출력을 산출한다.
구체적으로, 타겟출력 산출부(340)는 t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력 및 t시점의 직전인 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력간의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 기본 램프 셋 산출부(320)에 의해 산출된 기본 램프 셋과 비교한다. 여기서, 발전출력이란 각 시점에서 신재생 발전기(210)에 의해 실제 발전된 출력을 의미하고, 타겟출력이란 각 시점에서 타겟 변동률에 따라 조절된 신재생 발전기(210)의 출력을 의미한다.
비교결과, 제1 발전출력과 제1 타겟출력간의 차이값이 기본 램프 셋보다 큰 것으로 판단되면, 타겟출력 산출부(340)는 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
수학식 3에서 Targett는 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 나타내고, WTt는 t시점에서 발전출력인 제1 발전출력을 나타낸다.
한편, 비교결과 제1 발전출력과 제1 타겟출력간의 차이값이 기본 램프 셋보다 큰 것으로 판단되면, 타겟출력 설정부(340)는 제1 발전출력과 제1 타겟출력의 크기를 추가적으로 비교하고, 비교결과 제1 발전출력이 제1 타겟출력보다 크면 제1 타겟출력에 상한 램프 셋을 가산한 결과값을 제2 타겟출력으로 설정한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00004
비교결과, 제2 결과값이 제1 타겟출력 보다 크지 않으면 타겟출력 산출부(340)는 제1 타겟출력에서 하한 램프 셋을 감산한 결과값을 제2 타겟출력으로 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 5와 같다.
Figure pat00005
수학식 3 및 4에서 Targett는 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 나타내고, Targett-1은 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력을 나타낸다.
상술한 타겟출력 산출부(340)가 제2 타겟출력을 설정하는 방법을 도 4 내지 도 6을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 4는 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치보다 작은 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 4의 경우, t시점 및 t+1시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치보다 작기 때문에 상한 램프 셋은 기준 램프 셋의 1/N배만큼 감소된 값으로 설정되고, 하한 램프 셋은 기준 램프 셋과 동일하게 설정된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 타겟출력 산출부(340)는 t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력이 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력보다 크기 때문에 제1 타겟출력에 t시점에서 설정된 기준 램프 셋을 1/N배만큼 감소시킨 상한 램프 셋(Ramp SetUP)을 가산한 결과값을 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟 출력으로 설정하게 된다.
또한, 타겟출력 설정부(250)는 t+1시점에서 발전출력인 제2 발전출력이 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력보다 크지 않기 때문에 제2 타겟출력에 t+1시점에서 산출된 기준 램프 셋과 동일하게 설정된 하한 램프 셋(Ramp SetDOWN)을 감산한 결과값을 t+1시점에서의 타겟출력인 제3 타겟출력으로 설정하게 된다.
도 5는 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 상한치보다 큰 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 5의 경우, t시점 및 t+1시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 상한치보다 크기 때문에 상한 램프 셋은 기준 램프 셋과 동일하게 설정되고, 하한 램프 셋은 기준 램프 셋의 1/N배만큼 감소된 값으로 설정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 타겟출력 산출부(340)는 t시점에서 발전출력인 제1 발전출력이 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력보다 크지 않기 때문에 제1 타겟출력에 t시점에서 설정된 기준 램프 셋을 1/N배만큼 감소시킨 하한 램프 셋(Ramp SetDOWN)을 감산한 결과값을 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟 출력으로 설정하게 된다.
또한, 타겟출력 산출부(340)는 t+1시점에서 발전출력인 제2 발전출력이 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력보다 크기 때문에 제2 타겟출력에 t+1시점에서 산출된 기준 램프 셋과 동일하게 설정된 상한 램프 셋(Ramp SetUP)을 가산한 결과값을 t+1시점에서의 타겟출력인 제3 타겟출력으로 설정하게 된다.
도 6은 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치 이상이고 상한치 이하인 경우 타겟출력을 설정하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 5의 경우, t시점 및 t+1시점에서 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 하한치 이상이고 상한치 미만이기 때문에 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋 모두 기준 램프 셋과 동일하게 설정된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 타겟출력 산출부(340)는 t시점에서 발전출력인 제1 발전출력이 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력보다 크지 않기 때문에 제1 타겟출력에 t시점에서 산출된 기준 램프 셋과 동일하게 설정된 하한 램프 셋(Ramp SetDOWN)을 감산한 결과값을 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟 출력으로 설정하게 된다.
또한, 타겟출력 산출부(340)는 t+1시점에서 발전출력인 제2 발전출력이 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력보다 크기 때문에 제2 타겟출력에 t+1시점에서 산출된 기준 램프 셋과 동일하게 설정된 상한 램프 셋(Ramp SetUP)을 가산한 결과값을 t+1시점에서의 타겟출력인 제3 타겟출력으로 설정하게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 지령치 산출부(350)는 타겟출력 산출부(340)에 의해 산출된 제2 타겟출력과 제1 발전출력에 기초하여 에너지 저장 장치(240)의 전체 충방전 지령치를 산출한다.
일 실시예에 있어서, 제1 지령치 산출부(350)는 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 에너지 저장 장치(240)의 전체 충방전 지령치로 산출한다.
구체적으로, 제1 지령치 산출부(350)는 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값이 양의 값인 경우, 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 방전 지령치로 산출한다.
또한, 제1 지령치 산출부(350)는 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값이 음의 값인 경우, 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 충전 지령치로 산출한다.
한편, 제2 타겟출력과 제1 발전출력이 동일한 경우, 즉 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한 경우 제1 지령치 생성부(350)는 충방전 지령치를 0으로 산출한다.
제1 지령치 산출부(350)는 산출된 전체 충방전 지령치를 제2 지령치 산출부(360)로 전달한다.
제2 지령치 산출부(350)는 제1 지령치 산출부(350)에 의해 산출된 전체 충방전 지령치를 기초로 각 시점 별로 에너지 저장장치 별 충방전 지령치를 산출한다. 제2 지령치 산출부(350)의 구성을 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 지령치 산출부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 지령치 산출부(360)는 평균 충방전 지령치 산출부(710), SOC 편차 산출부(720), 보상 충방전 지령치 산출부(730), 및 연산부(740)를 포함한다.
평균 충방전 지령치 산출부(710)는 제1 지령치 산출부(350)에 의해 산출된 전체 충방전 지령치를 에너지 저장장치(240)의 개수로 제산함으로써 각 시점 별로 평균 충방전 지령치를 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 6과 같다.
Figure pat00006
수학식 6에서, BESS_Refavg_t는 t시점에서의 평균 충방전 지령치를 나타내고, n은 에너지 저장장치(240)의 개수를 나타내며, BESS_Reft는 t시점에서의 전체 충방전 지령치를 나타낸다.
SOC 편차 산출부(720)는 각 시점 별로 평균 SOC와 에너지 저장장치(240) 별 SOC간의 편차를 산출한다. 일 실시예에 있어서, SOC편차 산출부(720)는 각 시점 마다 평균 SOC에서 각 에너지 저장장치(240)별 SOC를 차감함으로써 SOC 편차를 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 7과 같다.
Figure pat00007
수학식 7에서,
Figure pat00008
는 k번째 에너지 저장장치(40의 t시점에서 SOC 편차를 나타내고,
Figure pat00009
는 t시점에서 평균 SOC를 나타내며,
Figure pat00010
는 k번째 에너지 저장장치(240)의 t시점에서의 SOC를 나타낸다.
보상 충방전 지령치 산출부(730)는 전체 충방전 지령치 및 에너지 저장장치(240) 별로 산출된 SOC 편차를 이용하여 에너지 저장장치(240) 별 보상 충방전 지령치를 산출한다. 일 실시예에 있어서, 보상 충방전 지령치 산출부(730)는 에너지 저장장치(240)별로 산출된 SOC 편차를 전체 충방전 지령치를 기준으로 전력단위의 값으로 변환함으로써 에너지 저장장치(240)의 보상 충방전 지령치를 산출한다. SOC는 %단위이기 때문에 보상 충방전 지령치 산출부(730)는 아래의 수학식 8을 이용하여 SOC 편차를 보상 충방전 지령치로 환산할 수 있다.
Figure pat00011
수학식 8에서,
Figure pat00012
는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치(240)의 보상 충방전 지령치를 나타내고,
Figure pat00013
는 t시점에서 전체 충방전 지령치를 나타내며,
Figure pat00014
는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치(240)의 SOC 편차를 나타낸다.
연산부(740)는 평균 충방전 지령치 및 보상 충방전 지령치를 합산함으로써 각 에너지 저장장치(240) 별 충방전 지령치를 산출한다. 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 9와 같다.
Figure pat00015
수학식 9에서,
Figure pat00016
는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치(240)의 충방전 지령치를 나타낸다.
상술한 실시예에 있어서는 전력 관리 장치(240)가 복수개의 구성요소들로 구현되는 것으로 설명하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 전력 관리 장치(240)는 상술한 기능들을 통합하여 수행할 수 있는 단일 구성요소로 구현될 수도 있을 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 복수개의 에너지 저장 장치(240)는 제2 지령치 산출부(360)로부터 전달되는 각 에너지 저장장치(240) 별 충방전 지령치에 따라 충방전 동작을 수행함으로써 신재생 발전기의 발전출력이 안정화되도록 한다.
즉, 에너지 저장 장치(240)는 제2 지령치 산출부(360)로부터 충전 지령치가 전달되면 충전 지령치에 해당하는 에너지를 복수개의 배터리에 충전시키고, 제2 지령치 산출부(360)에 의해 방전 지령치가 전달되면 방전 지령치에 해당하는 에너지를 복수개의 배터리로부터 방전시켜 신재생 발전기(210)의 발전출력을 안정화시키게 된다.
또한, 각 에너지 저장장치(240)는, 각 시점 별로 내부에 포함된 복수개의 배터리들의 SOC를 평균 SOC산출부(325)로 제공한다.
일 실시예에 있어서, 이러한 에너지 저장장치(240)는 도 8에 도시된 바와 같이, 배터리 조절 장치(Battery Conditioning System: BCS, 810), 전력조절장치(Power Conditioning System: PCS, 820), 및 제어기(ESS Controller, 830)를 포함한다.
도 8에 도시된 에너지 저장 장치(240)에는 하나의 배터리 조절장치(410)가 포함되는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 에너지 저장 장치(240)에 복수개의 배터리 조절장치(810)가 포함될 수도 있을 것이다.
먼저, 배터리 조절장치(810)는, 하나 이상의 배터리 랙(Rack, 미도시)들로 구성되어 외부에서 제공되는 에너지를 저장하거나 피크 부하 또는 계통 사고 발생 시 하나 이상의 배터리 랙에 저장되어 있는 에너지를 외부로 제공한다.
이때, 배터리 랙은, 복수개의 배터리 랙이 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 랙 그룹(812)의 형태로 배터리 조절장치(810)에 포함되거나, 복수개의 배터리 랙 그룹(812)이 서로 연결된 형태로 배터리 조절장치(810)에 포함될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리 랙을 배터리 랙 그룹과 동일한 의미로 사용하기로 한다.
다음으로, 전력조절장치(820)는, 배터리 조절장치(810)와 계통을 연계하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 전력조절장치(820)는 에너지 저장장치 별 충방전 지령치에 따라 배터리 조절장치(810)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙 그룹(812)에 에너지를 저장하거나 하나 이상의 배터리 랙 그룹(812)에 저장된 에너지를 외부로 제공하는 역할을 수행한다.
이러한 전력 조절 장치(820)는 스위치 기어(SWGR, 822), 변압기(824), 및 전력 변환부(826)를 포함한다.
스위치기어(822)는 전력계통(220)에 대한 전력의 차단과 전력계통(220)으로부터 공급되는 전력의 투입을 담당한다.
변압기(824)는 승압 또는 감압을 담당한다.
전력 변환부(Power Conversion Unit: PCU, 826)는 배터리 랙 그룹(812)에 연결되어 계통의 교류전압을 직류전압으로 변환하거나, 배터리 랙 그룹(812)의 직류전압을 교류전압으로 변환한다.
일 실시예에 있어서, 배터리 조절장치(810)는 복수개의 배터리 랙 그룹(812)을 포함하고, 전력조절장치(820)는 각 배터리 랙 그룹(812)에 대응되는 복수개의 전력 변환부(822)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 각 배터리 랙그룹(812)에 연결된 전력 변환부(822)가 에너지 저장장치 별 충방전 지령치에 따라 각 배터리 랙 그룹(812)을 충전 또는 방전시키게 된다.
제어기(830)는 에너지 저장장치(240)의 에너지량, 에너지 저장장치(240)의 동작상태, 에너지 저장장치(240)에 충전되고 있는 에너지량, 또는 에너지 저장장치(240)에서 방전되고 있는 에너지량 등을 포함하는 에너지 저장장치(240)의 상태정보를 전력 관리 장치(230)로 전달한다.
또한, 제어기(830)는 전력 관리 장치(230)로부터 전달되는 에너지 저장장치 별 충방전 지령치에 따라 배터리 조절장치(810)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙그룹(812)의 충방전이 수행되도록 전력조절장치(820)의 동작을 제어한다.
일 실시예에 있어서, 제어기(830)는 배터리 조절장치(810)에 포함된 각 배터리 랙 그룹(812)간의 에너지량이 상이한 경우, 각 배터리 랙 그룹(812) 별로 충방전 지령치를 재산출할 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 결과를 간략히 설명한다.
도 9는 에너지 저장 장치(20)의 평균 SOC가 하한치 보다 작을 때 신재생 발전기 발전출력 제어 결과를 보여주는 그래프로써, 도 9a는 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC를 고려하지 않고 타겟 변동률만을 고려하여 신재생 발전기의 출력을 안정화시킨 결과를 보여주는 그래프이고, 도 9b는 본 발명에 따라 에너지 저장 장치의 평균 SOC 및 타겟 변동률을 모두 고려하여 신재생 발전기의 출력을 안정화시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9a의 경우, 불규칙적인 신재생 발전기의 출력 및 에너지 저장 장치(240)의 충방전 효율, 및 배터리의 자연 방전으로 인해 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 지속적으로 감소하여 3시간 정도 경과 후 평균 SOC가 초기치인 50%에서 5% 이상 감소하여 45%이하가 되었다는 것을 알 수 있다.
반면, 도 9b의 경우, 도 9a와 동일한 환경에서 시간이 경과하여도 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 증가하여 일정한 값으로 수렴하게 된다는 것을 알 수 있다.
도 10은 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 상한치보다 클 때 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 결과를 보여주는 그래프로써, 도 10a는 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC를 고려하지 않고 타겟 변동률만을 고려하여 신재생 발전기의 출력을 안정화시킨 결과를 보여주는 그래프이고, 도 10b는 본 발명에 따라 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC 및 타겟 변동률을 모두 고려하여 신재생 발전기의 출력을 안정화시킨 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10a의 경우, 에너지 저장 장치(240)의 시간의 경과에 따른 평균 SOC의 감소율이 미비하여 에너지 저장 장치(240)가 높은 평균 SOC를 장시간 유지하기 때문에 신재생 발전기의 출력이 증가하게 되면 에너지 저장 장치(240)가 과충전 될 위험이 있다는 것을 알 수 있다.
반면, 도 10b의 경우, 도 10a와 동일한 환경에서 시간의 경과에 따라 에너지 저장 장치(240)의 평균 SOC가 빠르게 감소하여 빠른 시간 내에 일정한 값으로 수렴하게 되므로 에너지 저장 장치(240)의 과충전 위험을 방지할 수 있게 된다는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 11에 도시된 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법은 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 전력 관리 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전력관리장치는 상술한 수학식 1을 이용하여 신재생 발전기의 증감발률 제어를 위한 기준 램프 셋(Ramp Set)을 산출한다(S1100). 기준 램프 셋이란 신재생 발전기의 증감발률 제어를 위해 제어 주기 별로 결정되는 신재생 발전기의 발전출력 제한값을 의미한다.
다음으로, 전력관리장치는, t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력과 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력간의 차이값을 차이값을 S1100에서 산출된 기준 램프 셋과 비교한다(S1120).
S1120이 비교결과, 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 기준 램프 셋 보다 크지 않으면 전력관리장치는 제1 발전출력을 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력으로 설정한다(S1130).
한편, S1120의 비교결과, 제1 발전출력 및 제1 타겟출력간의 차이값이 기준 램프 셋 보다 크면 전력관리장치는 t시점에서 각 에너지 저장장치(240)들의 SOC 평균값인 평균 SOC을 산출한다(S1132). 전력관리장치는 상술한 수학식 2를 이용하여 t시점에서 평균 SOC를 산출할 수 있다.
이후, 전력관리장치는 t시점에서 평균 SOC를 미리 정해진 상한치와 비교하고(S1135), 비교결과 t시점에서 평균 SOC가 상한치보다 크면 기준 램프 셋을 1/N배만큼 감소시킨 값을 하한 램프 셋(Ramp SetDOWN)으로 설정하고 기준 램프 셋과 동일한 값을 상한 램프 셋(Ramp SetUP)으로 설정한다(S1140). 여기서, 하한 램프 셋은 신재생 발전기의 감발률 제어를 위한 신재생 발전기의 출력 제한 값을 의미하고, 상한 램프 셋은 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 신재생 발전기의 출력 제한 값을 의미한다.
한편, S1135의 비교결과, t시점에서의 평균 SOC가 상한치보다 크지 않으면 전력관리장치는 t시점에서의 평균 SOC를 미리 정해진 하한치와 비교하고(S1150), 비교결과 t시점에서의 평균 SOC가 하한치 보다 작으면 기준 램프 셋을 1/N배만큼 감소시킨 값을 상한 램프 셋으로 설정하고 기준 램프 셋과 동일한 값을 하한 램프 셋으로 설정한다(S1160).
한편, S1150의 비교결과, t시점에서의 평균 SOC가 하한치보다 작지 않으면 전력관리장치는 기준 램프 셋과 동일한 값을 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋으로 설정한다(S1170).
S1140, S1160, 및 S1170의 수행 이후, 전력관리장치는 제1 발전출력과 제1 타겟출력의 크기를 비교한다(S1180). 비교결과, 제1 발전출력이 제1 타겟출력보다 크면 전력관리장치는 제1 타겟출력에 상한 램프 셋을 가산한 결과값을 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력으로 설정한다(S1190).
S1180의 비교결과, 제1 발전출력이 제1 타겟출력보다 크지 않으면 전력관리장치는 제1 타겟출력에 하한 램프 셋을 감산한 결과값을 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력으로 설정한다(S1200).
S1130, S1190, 및 S1200의 수행을 통해 제2 타겟출력이 설정되면, 전력관리장치는 제2 타겟출력 및 제1 발전출력을 이용하여 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출한다(S1210).
일 실시예에 있어서, 전력관리장치는 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 산출하고 그 차이값을 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치로 산출한다.
구체적으로, 전력관리장치는 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값이 양의 값인 경우, 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 전체 방전 지령치로 산출하고, 제2 타겟출력에서 제1 발전출력을 감산한 결과값이 음의 값인 경우, 제2 타겟출력과 제1 발전출력의 차이값을 전체 충전 지령치로 생성한다. 제2 타겟출력과 제1 발전출력이 동일한 경우, 즉 제1 발전출력을 제2 타겟출력으로 설정한 경우 전력관리장치는 에너지 저장 장치의 전체 충방전 지령치를 0으로 산출한다.
이후, 전력관리장치는 전체 충방전 지령치를 에너지 저장장치의 개수로 제산함으로써 평균 충방전 지령치를 산출한 후(S1220), S1132에서 산출된 평균 SOC와 에너지 저장장치 별 SOC간의 편차를 산출한다(S1230). 일 실시예에 있어서, 전력관리장치는 상술한 수학식 7에 따라 각 시점 마다 평균 SOC에서 각 에너지 저장장치 별 SOC를 차감함으로써 SOC 편차를 산출할 수 있다.
이후, 전력관리장치는 S1210에서 산출된 전체 충방전 지령치와 S1230에서 산출된 에너지 저장장치 별 SOC 편차를 이용하여 에너너 저장장치 별 보상 충방전 지령치를 산출한다(S1240). 일 실시예에 있어서, 전력관리장치는 상술한 수학식 8에 기재된 바와 같이, 에너지 저장장치 별로 산출된 SOC 편차를 전체 충방전 지령치를 기준으로 전력단위의 값으로 변환함으로써 에너지 저장장치 별 보상 충방전 지령치를 산출할 수 있다.
이후, 전력관리장치는 보상 충방전 지령치에 S1220에서 산출된 평균 충방전 지령치를 합산함으로써 각 에너지 저장장치 별 충방전 지령치를 산출하고(S1250), 산출된 각 에너지 저장장치 별 충방전 지령치에 따라 에너지 저장 장치의 동작을 제어한다(S1260).
상술한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.
본 명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 출력 변동률 제어 시스템 210: 신재생 발전기
220: 전력계통 230: 전력관리장치
240: 에너지 저장장치 310: 입력부
320: 기준 램프 셋 산출부 325: 평균 SOC 산출부
330: 상/하한 램프 셋 설정부 340: 타겟출력 산출부
350: 제1 지령치 산출부 360: 제2 지령치 산출부
710: 평균 충방전 지령치 산출부 720: SOC 편차 산출부
730: 보상 충방전 지령치 산출부 740: 연산부

Claims (15)

  1. 충방전 동작을 통해 신재생 발전기의 발전출력을 안정화시키는 다수의 에너지 저장장치;
    상기 신재생 발전기의 발전출력 제한 값인 기준 램프 셋(Ramp Set) 및 t시점에서 각 에너지 저장장치의 SOC(State of Charge)를 평균한 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC를 이용하여 상기 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋 및 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정하는 상/하한 램프 셋 설정부;
    t시점에서 상기 신재생 발전기의 발전출력인 제1 발전출력과 t-1시점에서 상기 신재생 발전기의 타겟출력인 제1 타겟출력을 이용하여 상기 t시점에서의 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 타겟출력 산출부; 및
    상기 제1 발전출력 및 상기 제2 타겟출력을 이용하여 t시점에서 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출하고, 상기 각 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 차이값인 제1 차이값과 상기 전체 충방전 지령치를 기초로 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치의 SOC가 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC에 수렴하도록 상기 다수의 에너지 저장장치에 대한 각각의 충방전 지령치를 산출하는 지령치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지령치 산출부는,
    상기 제2 타겟출력과 상기 제1 발전출력간의 차이값을 이용하여 상기 전체 충방전 지령치를 산출하는 제1 지령치 산출부;
    상기 전체 충방전 지령치를 상기 다수의 에너지 저장장치의 개수로 제산하여 평균 충방전 지령치를 산출하는 평균 충방전 지령치 산출부;
    상기 전체 충방전 지령치를 기준으로 상기 제1 차이값을 전력단위로 환산하여 보상 충방전 지령치를 산출하는 보상 충방전 지령치 산출부; 및
    상기 평균 충방전 지령치와 상기 보상 충방전 지령치를 합산하여 상기 각 에너지 저장장치 별 충방전 지령치를 산출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보상 충방전 지령치 산출부는,
    수학식
    Figure pat00017
    를 이용하여 상기 보상 충방전 지령치를 산출하고,
    상기 수학식에서,
    Figure pat00018
    는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치의 보상 충방전 지령치를 나타내고,
    Figure pat00019
    는 t시점에서 전체 충방전 지령치를 나타내며,
    Figure pat00020
    는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 제1 차이값을 나타내는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 램프 셋 산출부는,
    수학식
    Figure pat00021
    (Rated Power는 신재생 발전기의 정격출력이고, Ramp Rate는 상기 타겟 변동률이며, Control Period는 신재생 발전기의 발전출력 제어 주기이고, n 및 m은 상기 타겟 변동률의 단위 시간에 따라 결정되는 시간 보정 계수임)를 이용하여 상기 기준 램프 셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상/하한 램프 셋 설정부는,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 SOC가 미리 정해진 하한치 보다 작으면 상기 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상기 상한 램프 셋으로 설정하고 상기 기준 램프 셋을 상기 하한 램프 셋으로 설정하며,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 SOC가 미리 정해진 상한치보다 크면 상기 기준 램프 셋을 상기 상한 램프 셋으로 설정하고 상기 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상기 하한 램프 셋으로 설정하며,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 SOC가 상기 하한치 이상이고 상기 상한치 이하이면 상기 기준 램프 셋을 상기 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋으로 설정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타겟출력 산출부는,
    상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력을 비교하고,
    상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 상한 램프 셋을 가산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 설정하고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력 보다 크지 않으면 상기 제1 타겟출력에서 상기 하한 램프 셋을 감산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 설정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타겟출력 산출부는,
    상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 기준 램프 셋 보다 크지 않으면 상기 제1 발전출력을 상기 제2 타겟출력으로 설정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장장치를 이용한 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 시스템.
  8. t시점에서 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC 및 신재생 발전기의 발전출력 제한 값인 기준 램프 셋을 이용하여 상기 신재생 발전기의 증발률 제어를 위한 출력 제한 값인 상한 램프 셋 및 감발률 제어를 위한 출력 제한 값인 하한 램프 셋을 설정하는 단계;
    상기 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋 중 어느 하나, t시점에서의 발전출력인 제1 발전출력, 및 t-1시점에서의 타겟출력인 제1 타겟출력 중 적어도 하나를 이용하여 t시점에서 타겟출력인 제2 타겟출력을 산출하는 단계;
    상기 제2 타겟출력과 상기 제1 발전출력간의 차이값을 이용하여 t시점에서 다수의 에너지 저장장치의 전체 충방전 지령치를 산출하는 단계; 및
    상기 각 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 차이값인 제1 차이값 및 상기 전체 충방전 지령치를 기초로 t시점에서 상기 각 에너지 저장장치의 SOC가 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC에 수렴하도록 상기 다수의 에너지 저장장치에 대한 각각의 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지 저장장치 별 충방전 지령치를 산출하는 단계는,
    상기 전체 충방전 지령치를 상기 다수의 에너지 저장장치의 개수로 제산하여 평균 충방전 지령치를 산출하는 단계;
    상기 전체 충방전 지령치를 기준으로 상기 제1 차이값을 전력단위로 환산하여 보상 충방전 지령치를 산출하는 단계; 및
    상기 평균 충방전 지령치와 상기 보상 충방전 지령치를 합산하여 상기 각 에너지 저장장치 별 충방전 지령치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보상 충방전 지령치는,
    수학식
    Figure pat00022
    를 이용하여 산출되고,
    상기 수학식에서,
    Figure pat00023
    는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치의 보상 충방전 지령치를 나타내고,
    Figure pat00024
    는 t시점에서 전체 충방전 지령치를 나타내며,
    Figure pat00025
    는 t시점에서 k번째 에너지 저장장치의 SOC와 상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC간의 제1 차이값을 나타내는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 설정하는 단계에서,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC가 미리 정해진 하한치 보다 작으면 상기 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상기 상한 램프 셋으로 설정하고 상기 기준 램프 셋을 상기 하한 램프 셋으로 설정하며,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC가 미리 정해진 상한치보다 크면 상기 기준 램프 셋을 상기 상한 램프 셋으로 설정하고 상기 기준 램프 셋을 1/N배 감소시킨 값을 상기 하한 램프 셋으로 설정하며,
    상기 다수의 에너지 저장장치의 전체 평균 SOC가 상기 하한치 이상이고 상기 상한치 미만이면 상기 기준 램프 셋을 상기 상한 램프 셋 및 하한 램프 셋으로 설정하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 타겟출력을 산출하는 단계에서,
    상기 제1 발전출력 및 상기 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 기준 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력보다 크면 상기 제1 타겟출력에 상기 상한 램프 셋 값을 가산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기 출력 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 타겟출력을 산출하는 단계에서,
    상기 제1 발전출력 및 상기 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 기준 램프 셋 보다 크고, 상기 제1 발전출력이 상기 제1 타겟출력보다 크지 않으면 상기 제1 타겟출력에서 상기 하한 램프 셋을 감산한 결과값을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기 출력 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2 타겟출력을 산출하는 단계에서,
    상기 제1 발전출력과 상기 제1 타겟출력간의 차이값이 상기 기준 램프 셋 보다 크지 않으면 상기 제1 발전출력을 상기 제2 타겟출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기 출력 제어 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 기준 램프 셋은,
    수학식
    Figure pat00026
    (Rated Power는 신재생 발전기의 정격출력이고, Ramp Rate는 상기 타겟 변동률이며, Control Period는 신재생 발전기의 발전출력 제어 주기이고, n 및 m은 상기 타겟 변동률의 단위 시간에 따라 결정되는 시간 보정 계수임)를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 신재생 발전기의 출력 변동률 제어 방법.
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