Experimental Test Results of Nine Scheduling Operational Modes of PV and Battery Hybrid System for the Development of Automatic Control Algorithm for Continual Operation without being shut-downed

K-BEMS System was introduced to reduce peak load and to save total energy of the 200 buildings that KEPCO headquarter and branch offices use. And K-BEMS system is composed of PV, battery, and hybrid PCS. KEPCO research institute has carried out this K-BEMS research project for 3 years since January 2016. In this paper, the results of the project are shown. 9 modes of test results of K-BEMS system and are operational problems were analyzed. And measures to cure the trouble are also suggested. Batteries are operated more than 20% of SOC, and less than 20% of SOC battery protection switches are automatically shutting down the system and the system no longer respond to EMS, ending the supply of PV, and so therefore to continue the PV power supply it was turn out to be necessary that the EMS should automatically change its policy to change PV only supply mode automatically when the Battery Switch automatically operated. To operate the system continuously and automatically, it is necessary to modify the minimum operational SOC value, and in addition to that the EMS computer must remember the last shut-down SOC and Voltage which interrupted the system and add some margin to reflect the measurement error in the system.

태양광 배터리 Hybrid 전력공급시스템 9가지 운전 모드 시험결과 및 무고장 연속 운전을 위한 자동제어 알고리즘 개발

K-BEMS 시스템은 태양광과 배터리를 Hybrid PCS 및 EMS로 구성하여, 건물에너지 절감 및 건물 PEAK 부하를 감축하기 위해 도입되었으며, 200여 한전 사옥에 보급되어 시범 운영되고 있다. K-BEMS 시스템을 보다 안정적으로 그리고 효율적으로 운영하기 위한 K-BEMS 연구과제를 2016년 1월부터 2018년 현재까지 전력연구원이 약 3년간 걸쳐 수행하였다. 본 논문에서는 K-BEMS 연구과제에서 수행한 9가지 Scheduling 운전 모드 시험 결과 및 3년간의 Scheduling 운전 결과 발견한 문제점, 그리고 이 문제점 해결을 위해 도입한 제어 알고리즘을 보여 주고 있다. K-BEMS 9가지 Scheduling 자동제어 운전모드 시험을 수행 하였으며, 이 중 3가지 운전모드에서 알고리즘 개선 사항을 발견하였는데, 이들 3가지 경우 모두 배터리 연계 운전과 관련이 있는 것으로 드러났다. 배터리 SOC(State of Charge)는 통상 20% 이상에서 운전되는데, 20% 이하가 되면 배터리 보호 차단기가 동작하여 K-BEMS 자동 운전이 정지되는 현상을 발생한다. 그런데 이 Hybrid 자동제어 모드에서, 배터리 차단기 trip시 태양광 공급마저 중단되는 현상을 발견하였다. 그러므로, Hybrid 공급모드에서 배터리의 차단기가 동작될 경우, 태양광 단독운전으로 자동 전환하여 태양광 공급마저 중단되지 않도록 알고리즘을 재구성하여 자동제어 운전하는 것이 총 에너지 절감 측면에서 반드시 필요한 것으로 분석되었다. 이 때, 계측제어 오차를 감안하여야 하며, 배터리 정지를 너무 보수적으로 의식하여, SOC 운전 Range를 너무 축소해서 운전하면 당초의 피크 부하 저감 이라는 경제성 목표를 달성할 수 없으므로, 효과적인 hybrid 운전(건물 피크 부하 감축 운전)을 위해서는 정지된 SOC 값을 컴퓨터가 기억하고 있다가, 향후 재가동 자동제어 운전시에서는 SOC Range값을 변경 조정 하여 최적 제어 운전하는 자동제어 알고리즘이 PV & Battery hybrid peak load demand control에서 반드시 필요한 것으로 나타났다.