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마이크로그리드에서 SOC균형을 고려한 ESS의 충·방전 전력배분 방법
Power Allocation Method for Multiple ESS Control Considering SOC Balancing in Microgrids 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.2, 2017년, pp.292 - 299  

이상욱 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Pusan National University) ,  박준호 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Pusan National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, multiple ESS(Energy Storage System) control strategy for microgrids is presented. Installation of ESS becomes mandatory when microgrids are used to supply high quality power to the loads. The one of main functions of the ESS is to maintain power balance. However ESS has limitation of ...

주제어

#SOC balancing   #Microgrids   #Multiple ESS   #Power allocation  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 마이크로그리드 계통에서 유효전력의 변화, 잉여, 부족분을 여러 대의 ESS가 동시에 보상할 때 ESS 최대 용량뿐만 아니라 SOC를 고려하여 ESS의 출력을 분담하는 방법을 제시하였다. ESS의 수명특성을 고려해 SOC가 일정 범위 안에서 운전될 수 있도록 SOC의 스케일을 0~1로 조정하여 상한, 하한 한계치를 벗어나지 않도록 하였고, 다수의 ESS가 동시에 출력을 내서 높은 순시 전력밀도를 보상할 수 있도록 ESS간 SOC 균형을 맞추는 방식을 제안하였다.

가설 설정

  • ESS가 과충전이 되면 안정성이 낮고, 부족충전이 되면 수명이 급격하게 감소한다[15]. 본 논문에서는 SOC가 20%~80% 범위에서 동작하도록 시뮬레이션 하였지만 실제로는 여러 ESS의 SOC 동작범위가 다를 수 있으므로 마이크로그리드에서 개별 ESS가 분담해야 할 충·방전 전력을 각각 다른 비율로 충·방전할 필요가 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ESS의 종류는? ESS는 슈퍼캐패시터, 배터리, 플라이휠, 압축공기, 양수저장장치 등이 있는데 그 특성이 다르고 각각의 장 · 단점을 갖고 있다[7][8]. 마이크로그리드의 ESS는 전체 용량이 크지 않기 때문에 BESS, 울트라캡, 플라이휠, 울트라캡과 배터리의 혼합저장장치(hybrid energy storage)[9] 등이 사용되며, 효율적인 계통운영을 위하여 여러 대의 서로 다른 용량을 가진 ESS를 설치하였을 경우에 각각의 ESS를 어떻게 제어해야 할 것인지 하는 문제가 존재한다.
효율적인 계통운영을 위하여 여러 대의 서로 다른 용량을 가진 ESS를 설치하였을 경우에 각각의 ESS를 어떻게 제어해야 하는가? 마이크로그리드의 ESS는 전체 용량이 크지 않기 때문에 BESS, 울트라캡, 플라이휠, 울트라캡과 배터리의 혼합저장장치(hybrid energy storage)[9] 등이 사용되며, 효율적인 계통운영을 위하여 여러 대의 서로 다른 용량을 가진 ESS를 설치하였을 경우에 각각의 ESS를 어떻게 제어해야 할 것인지 하는 문제가 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해서는 여러 대의 ESS의 SOC(State Of Charge) 균형을 고려하여 제어해야 할 필요가 있고, 사용가능한 ESS 수가 최대가 되어야 최대 순시 충전/방전 전력의 크기를 유지할 수 있으며 ESS 수명 특성에 악영향을 끼칠 수 있는 과방전, 과충전을 예방할 수 있다.
마이크로그리드에서 ESS가 가지는 장점은? 마이크로그리드에서 ESS는 전기요금이 저렴할 때 에너지를 저장하여 전기요금이 비싼 피크부하 시점에 방전하는 부하이전(load-shifting)에 활용될 수 있으며, 전력사용이 최대일 때 계통으로부터 송전 받는 전력을 줄일 수 있기 때문에 송전선 등에 과부하로 발생할 수 있는 사고를 예방하는 데 사용할 수도 있다. 계통 연계형 마이크로그리드는 전력 공급의 부족분을 전력 계통으로부터 보상받을 수 있지만, 독립 운전모드의 경우에서는 신재생에너지원의 간헐적 출력특성 때문에 전력공급량의 부족 또는 잉여 시에 안정적인 전력수급의 방법으로 ESS가 활용된다[4][5][6].
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참고문헌 (18)

  1. N. D. Hatziargyriou, H. Asano, H. R. Iravani, and C. Marnay, "Microgrid," IEEE Trans. on Power Energy, Vol. 5, pp. 78-94, 2007 

  2. R. H. Lasseter, "Microgrids" in Proc. IEEE Power Eng. Soc. Winter Meeting, New York, NY, USA, vol. 1, pp. 305-308. 2002 

  3. N. Hatziargyriou, H. Asano, R. Iravani, and C. Marnay, "Microgrids," IEEE Power Energy Mag, vol. 5, no. 4, pp. 78-94, Jul./Aug., 2007 

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  4. Amorim. A, "Analysis of the Connection of a Microturbine to a Low Voltage Grid" International Conference on Future Power Systems, Amsterdam, The Netherlands, 16-18 Nov., 2005 

  5. Saha, A. K. "Modeling and performance analysis of a microturbine as a distributed energy resource" IEEE Trans. Energy Conversion. pp. 529-538. Feb., 2009 

  6. X. Tan, "Advances and trends of energy storage technology in microgrid", Int. J. Elect. Power Energy Syst, vol. 44, no.1, pp. 179-191, Jan. 2013 

    상세보기 crossref

  7. Eyke Liegmann and Ritwik Majumder, "An Efficient Method of Multiple Storage Control in Microgrids", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 30, No. 6, Nov. 2015 

  8. Laxman, "State-of-Charge (SOC)-Balancing Control of a Battery Energy Storage System Based on a Cascade PWM Converter", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 24, No. 6, June, 2009 

  9. M. Glavin, "A stand-alone photovoltaic supercapacitor battery hybrid energy storage system", in Proc. 13th Power Electron. Motion Control Conf(EPE-PEMC 2008), pp. 1688-1695, 2008 

  10. Hyeong-Jun Yoo, "Design of Coordinated Frequency Control Strategy applied to EDLC and BESSs for Microgrid in the Islanded Mode", Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 6, pp. 820-827, 2014 

    원문보기 상세보기 crossref

  11. Tomislav Dragicevic, "Supervisory Control of an Adaptive-Droop Regulated DC Microgrid With Battery Management Capability", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 29, No. 2, pp. 695-706, Feb. 2014 

  12. Seong-Geun Han, "Fuzzy Droop Control considering SOC Balancing of BESSs", Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 64, No. 4, pp. 616-622, 2015 

    원문보기 상세보기 crossref

  13. Xiaonan Lu, "SoC-Based Dynamic Power Sharing Method with AC-Bus Voltage Restoration for Microgrid Applications", IECON 2012-38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, pp.5677-5682, 2012 

  14. Zhixin Miao, "An SOC-Based Battery Management System for Microgrid", IEEE Trans. on Smart Grid, Vol. 5, No. 2, pp. 966-973, Mar. 2014 

    상세보기 crossref

  15. Electropaedia. "Battery and Energy Technologies", http://www.mpoweruk.com/bms.htm 

  16. Jun Yeong Yun, "SOC-based Control Strategy of Battery Energy Storage System for Power System Frequency Regulation", Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 5, pp. 622-628, 2014 

    원문보기 상세보기 crossref

  17. Jong-Yul Kim, "Power Output Control of Wind Generation System Through Energy Storage System and STATCOM", Trans. KIEE. Vol. 59, No. 10, pp. 1718-1726, Oct., 2010 

  18. Xiaonan Lu, "State-of-Charge Balance Using Adaptive Droop Control for Distributed Energy Storage Systems in DC Microgrid Applications", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 61, No. 6, pp. 2804-2815, June, 2014 

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