[논문]독립형 하이브리드 가로등의 BESS 연구

김재진

doi:10.17662/ksdim.2019.15.4.001

독립형 하이브리드 가로등의 BESS 연구
A Study on the BESS of Stand-alone Hybrid Streetlight 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.15 no.4, 2019년, pp.1 - 8

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In this paper, we study the BESS of a standalone hybrid street light. The proposed BESS proposed a BESS with the function of efficiently charging irregularly generated power from two or more generators. AC generated by wind power is converted to DC using an AC / DC converter and then to a voltage that can charge the battery through the DC / DC converter. The lack of voltage and current, which is a disadvantage of the MPPT method used in solar power generation, is compensated by the DC value of wind power generation. The compensation method is to convert the DC generated from solar power into a voltage suitable for charging the battery through a DC / DC converter, and then connect the DC generated in wind power in parallel to compensate for the insufficient current to charge the battery in a short time. Allow this to begin. By securing the maximum charging time, the usage time of the stand-alone hybrid street light is huge. Experimental results show that the battery has a short charging time and can be efficiently applied to battery-dependent standalone hybrid street lights.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하여 태양광 발전과 풍력 발전을 같이 사용하여 안정적이면서 최대의 충전시간을 갖는 독립형 하이브리드 가로등의 BESS(Battery Energy Storage Systems)을 제안하였다. 제안한 방법은 태양광 발전의 단점인 MPPT방식에서 필요로 하는 전압과 전류를 풍력발전에서 보상하여 태양광발전보다 빠른 시간에 충전이 시작되고 늦은 시간까지 충전이 가능하도록 하여 배터리의 충전시간을 최대한으로 확보하는 방법이다.
본 논문에서는 독립형 하이브리드 가로등의 BESS에 대해 연구하였다.
BMS는 기술 구현 방법에 따라 Analog와 Digital로 구현된다. 본 논문에서는 셀의 전압이 낮은 경우 부하를 차단할 수 있어 기능이 있는 아날로그 방식을 이용하여 BESS를 구현한다.
본 논문에서는 의 독립형 하이브리드 가로등의 풍력발전기와 태양광발전기에서 발생되는 서로 다른 발전량을 효율적으로 배터리에 저장하여 충전 속도를 개선한 BESS(Battery Energy Storage System)을 제안하였다.

제안 방법

본 논문에서 제안한 BESS의 실험 장치는 태양광발전장치와 풍력 발전장치, LED 실험장치, BESS로나누어진다. 태양광 발전장치는 HBE-Green ETS Solar를 사용하였으며 , 풍력 발전장치는 HBE-Green Energy, LED는 HBE-LED Lighting을 사용하여 실험하였다.
그러나 풍력과 태양광을 같이 사용하는 하이브리드 방식의 경우 기존 방법은 풍력만 사용할 경우와 태양광만 사용할 경우의 두 가지 방법을 연결하여 실험하였다. 본 논문에서 제안한 방법으로 풍력 발전기에 AC/DC 변환기를 설치하고 태양광 발전기에 DC/DC 변환기를 설치하여 병렬로 연결한 후 충전시간을 비교하였다.
<그림 1>의 CCCV 충전기와 같이 안정적으로 배터리를 충전하기 위해서는 충전에 필요한 전압과 전류의 양을 일정하게 유지할 수 있도록 하여야 한다. 본 논문에서는 풍력발전에서 생성된 AC를 배터리 충전에 필요한 DC로 변환하여 충전에 사용한다. 또한 태양광 발전에서 발전된 전압도 DC/DC 변환기를 이용하여 배터리 충전에 필요한 전압으로 변환한다.
태양광 발전장치는 HBE-Green ETS Solar를 사용하였으며 , 풍력 발전장치는 HBE-Green Energy, LED는 HBE-LED Lighting을 사용하여 실험하였다. 실험은 LED 구동 가능 여부를 실험하는 것으로 태양광 발전에서 얻어진 DC와 풍력 발전에서 얻어진 AC를 DC로 전환하여 각각의 DC를 결합하여 LED를 구동시킬 수 있는 환경을 조성하여 LED 구동 여부를 실험하였다.
실험은 Li-Polymer 10,000mAh 충전지를 완전 방전 한 후 완전 충전될 때까지의 시간을 비교하였다. 단, 시간을 비교하기 위해 풍력은 일정한 풍속으로 진행하였다.
실험은 풍력만 사용, 태양광만 사용, 풍력+태양광을 사용하는 경우로 나누어 실행하였다. 풍력만 사용하는 경우는 기존의 방법과 본 논문에서 제안한 방법 모두 HBE-Green Energy 풍력발전에서 이루어진 발전량을 배터리를 충전할 수 있는 DC 전압으로 전환하여 배터리에 연결하여 배터리가 만충전 될 때까지의 시간을 측정한 것으로 동일한 결과를 나타내었다.
제안한 BESS는 2개 이상의 발전장치에서 불규칙하게 발생되는 전력을 효율적으로 배터리에 충전할 수 있는 기능을 갖은 BESS에 대해 제안하였다. 풍력 발전을 통해 발생되는 AC는 AC/DC 컨버터를 이용하여 DC로 변환한 후 DC/DC 컨버터를 통해 원하는 전압으로 변경한다.
제안한 BESS는 AC/DC 컨버터(converter)와 DC/DC컨버터, 결합장치, 제어기(controller)로 구성되어 있다. 독립형 가로등에 사용되는 배터리에 에너지를 저장하기 위해서는 DC 전원이 인가되어야 한다.
따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하여 태양광 발전과 풍력 발전을 같이 사용하여 안정적이면서 최대의 충전시간을 갖는 독립형 하이브리드 가로등의 BESS(Battery Energy Storage Systems)을 제안하였다. 제안한 방법은 태양광 발전의 단점인 MPPT방식에서 필요로 하는 전압과 전류를 풍력발전에서 보상하여 태양광발전보다 빠른 시간에 충전이 시작되고 늦은 시간까지 충전이 가능하도록 하여 배터리의 충전시간을 최대한으로 확보하는 방법이다. 이러한 방법은 날씨와 기온의 영향을 많이 받는 독립형 가로등의 충전 시간을 최대한으로 확보하여 한정된 배터리로 가로등의 동작을 안정적으로 확보해준다.

대상 데이터

본 논문에서 제안한 BESS의 실험 장치는 태양광발전장치와 풍력 발전장치, LED 실험장치, BESS로나누어진다. 태양광 발전장치는 HBE-Green ETS Solar를 사용하였으며 , 풍력 발전장치는 HBE-Green Energy, LED는 HBE-LED Lighting을 사용하여 실험하였다. 실험은 LED 구동 가능 여부를 실험하는 것으로 태양광 발전에서 얻어진 DC와 풍력 발전에서 얻어진 AC를 DC로 전환하여 각각의 DC를 결합하여 LED를 구동시킬 수 있는 환경을 조성하여 LED 구동 여부를 실험하였다.

성능/효과

실험 결과 기존의 태양광과 풍력을 같이 사용하는하이브리드 형태의 독립형 가로등에서 각각의 발전량에 따라 하나의 발전량을 충전하는 방식에 비해 충전시간이 약 35% 개선된 결과는 나타내었다.
실험 결과 배터리의 충전시간이 짧아져 배터리에 의존하는 독립형 가로등에 효율적으로 적용할 수 있는 방법임을 증명하였다.
태양광만 사용한 경우는 HBE-Green ETS Solar에서 발전된 태양광 발전이 MPPT 방식에 의해 사용이 가능한 발전량이 되었을 때 배터리 충전에 필요한 전압으로 변환하여 배터리가 만 충전될 때까지의 시간을 측정한 것으로 본 논문에서 제안한 충전 방식이 약간 오래 걸리는 결과를 나타내었으나 큰 차이가 없어 거의 동일한 시간이 소요 된 결과를 나타내었다.
실험은 풍력만 사용, 태양광만 사용, 풍력+태양광을 사용하는 경우로 나누어 실행하였다. 풍력만 사용하는 경우는 기존의 방법과 본 논문에서 제안한 방법 모두 HBE-Green Energy 풍력발전에서 이루어진 발전량을 배터리를 충전할 수 있는 DC 전압으로 전환하여 배터리에 연결하여 배터리가 만충전 될 때까지의 시간을 측정한 것으로 동일한 결과를 나타내었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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