한국전자통신학회논문지 (The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences)

한국전자통신학회 (Korea Institute of Electronic Communication Science)
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ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 및 고장 예측 알고리즘

Battery Level Calculation and Failure Prediction Algorithm for ESS Optimization and Stable Operation

  • 투고 : 2019.10.25
  • 심사 : 2020.02.15
  • 발행 : 2020.02.29
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초록

신재생에너지를 활용한 발전원의 경우, 날씨 등의 영향을 많이 받아 전력 생산량이 원활하지 않을 수 있다. 태양광 및 풍력 발전의 효율성을 높이기 위해 에너지 저장 장치(ESS·Energy Storage System)를 활용한다. ESS는 배터리 보호 시스템과 운영관리, 제어체제가 미흡하거나, 설치상의 부주의 등의 원인으로 인해 화재가 속출하고 있으며, 매우 큰 인명 피해와 경제적 손실로 이어지고 있어 ESS의 안정성 및 배터리 보호 시스템 운영관리 기술이 필수적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 알고리즘과 고장 예측 알고리즘을 제시한다. 제시한 알고리즘은 배터리의 충전 및 방전 수행 시 실시간으로 전류량을 누적하여 정확한 배터리 잔량을 산출하며, 배터리 셀 간의 전압불균형 현상을 이용하여 배터리의 고장 유무를 산출한다. 제시된 알고리즘들은 ESS를 최적의 상태로 운영하는데 필요한 정확한 배터리 잔량과 고장 예측이 가능하다. 따라서 ESS의 배터리의 정확한 상태 정보를 측정하고 신뢰성 있게 모니터링 하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있다.

In the case of power generation using renewable energy, power production may not be smooth due to the influence of the weather. The energy storage system (ESS) is used to increase the efficiency of solar and wind power generation. ESS has been continuously fired due to a lack of battery protection systems, operation management, and control system, or careless installation, leading to very big casualties and economic losses. ESS stability and battery protection system operation management technology is indispensable. In this paper, we present a battery level calculation algorithm and a failure prediction algorithm for ESS optimization and stable operation. The proposed algorithm calculates the correct battery level by accumulating the current amount in real-time when the battery is charged and discharged, and calculates the battery failure by using the voltage imbalance between battery cells. The proposed algorithms can predict the exact battery level and failure required to operate the ESS optimally. Therefore, accurate status information on ESS battery can be measured and reliably monitored to prevent large accidents.

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참고문헌

  1. C. An, H. Lee, G. Kim, H. Lee, "A Study on Effects of Energy Saving by Applying Energy Storage System", J. of the Korean Society for Railway, vol. 12, no. 4, 2009, pp. 582-589.
  2. J. Choi, S. Han, Y. Song, G. Choi, "Power conversion system (PCS) technology of building energy storage system (ESS)", J. of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (KIIEE), vol. 28 no. 3, 2014, pp. 57-63. https://doi.org/10.5207/JIEIE.2014.28.3.057
  3. Y. Chang, "State of charge estimation for LiFePO4 battery using artificial neural network," J. of the International Review of Electrical Engineering, vol. 7, no. 5, 2012, pp. 5874-5880.
  4. S. Piller, M. Perrin, A. Jossen, "Methods for state-of-charge determination and their applications", J. of the power sources, vol. 96, no. 1, 2001, pp. 113-120. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00560-2
  5. Y. Ryu, J. Park, "Profile based open ESS system technology", J. of the Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 33 no. 7, 2016, pp. 40-46.
  6. H. Kang, J. Lee, C. Kim, "A Study on the Technical trends of Energy New Industry and Business Model in Electric Power Market", J. of thee Korea Institute of Electronic, vol. 11, no. 8, 2016, pp. 773-782.
  7. S. Kim, "Power energy storage device technology", J. of the Korean Institute of Power Electronics, vol. 23, no. 2, 2018, pp. 35-39.
  8. N. Watrin, B. Blunier, A. Miraoui, "Review of adaptive systems for lithiumbatteries state-of-charge and state-of-health estimation", proc. of IEEE Transportation Electrification Conf. and Expo, Dearborn MI, USA , 2012, pp. 1-6.
  9. A. Elgammal, A. Sharaf, "Self-regulating particle swarm optimised controller for (photovoltaic-fuel cell) battery charging of hybrid electric vehicles", J. of the IET Electrical Systems in Transportation, vol. 2, no. 2, 2012, pp. 77-89. https://doi.org/10.1049/iet-est.2011.0021
  10. V. Prajapati, H. Hess, J. William, "A literature review of state of-charge estimation techniques applicable to lithium poly-carbon monoflouride (LI/CFx) battery", India International Conf. on Power Electronics 2010 (IICPE2010)IEEE, 2011), New Delhi, India, 2011, pp. 1-8.