KR20180003054A - 전력 저장 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 피크 관리, 전력 차익 거래 및 수요 반응 기능을 유기적으로 수행하는 전력 저장 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는 수용가에 공급되는 계통 전력 중 일부 전력을 충전하거나, 충전된 전력을 수용가에 공급하는 전력 변환부와, 설정된 충방전 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하고, 수요 반응 감축 지시가 접수되면 설정된 수요 반응 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전력 저장 장치{ENERGY STORAGE SYSTEM}
본 발명은 전력 저장 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 에너지 신사업 활성화 정책 아래 스마트그리드 보급사업 등을 통해 산업용 수용가에 전력 저장 장치가 많이 보급되었다.
이러한 전력 저장 장치는 수용가의 전력 사용 요금을 절감하거나, 신재생 에너지원과 같은 분산자원과 연계하여 이들의 사용 효율을 증가시킬 수 있다.
또, 수요반응(Demand Response;DR) 시장에 전력 저장 장치를 통한 시장 참여가 가능해짐에 따라 이를 통한 전력 저장 장치 설치 효과를 증가시킬 수 있다. 설치된 전력 저장 장치는 최대 경제적 운전효과를 위해 피크 관리, 전력차익거래, 수요 반응 대응 등의 개별 기능들을 우선 순위에 따라 적절하게 운전해야 한다.
하지만, 종래의 전력 저장 장치는 대다수 전력차익거래만 또는 피크 관리와 전력차익거래만 수행하고, 수요 반응 참여로 인한 피크 감축까지는 고려하지 않고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0094925호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피크 관리, 전력 차익 거래 및 수요 반응 기능을 유기적으로 수행하는 전력 저장 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는 수용가에 공급되는 계통 전력 중 일부 전력을 충전하거나, 충전된 전력을 수용가에 공급하는 전력 변환부와, 설정된 충방전 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하고, 수요 반응 감축 지시가 접수되면 설정된 수요 반응 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 피크 관리와 차익 거래를 유기적으로 대응하여 경제적 효과를 최대화할 수 있으며, 제어 한계 용량 이상의 전력 피크 발생시 최대한 전력 피크값을 억제시켜 경제적 손실을 최소화할 수 있으며, 수요 반응 시장에 참여 및 대응하여 경제적 효과를 증가시킬 수 있고, 모니터링 그래픽 유저 인터페이스를 이용하여 정보 전달 및 전력 저장 장치의 제어 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 개략적인 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 제어부의 개략적인 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 제어부의 ESS 충방전 스케쥴을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 4 및 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 인터페이스부가 표시하는 화면을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 개략적인 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 개략적인 구성도이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(100)는 전력 변환부(110) 및 제어부(130)를 포함할 수 있으며, 인터페이스부(140)를 더 포함할 수 있고, 또한 배터리(120)를 더 포함할 수 있다.
전력 변환부(110)는 수용가에 공급되는 계통 전력 중 잉여 전력을 변환하여 배터리(120)에 충전시키거나, 사용자의 필요에 따라 배터리(120)에 충전되어있던 전력을 변환하여 수용가에 공급할 수도 있다.
제어부(130)는 충방전 스케쥴에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어하고, 수요 반응 감축 지시가 발령되면 수요 반응 대응 스케쥴에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다. 상기 수요 반응 감축 지시는 전력 거래소로부터 발령되어 수요 관리 사업자에 전달되면 각 수용가의 전력 저장 장치에 발령될 수 있다.
인터페이스부(140)는 전력 변환부(110)의 제어 화면, 제어를 위한 모니터링 화면, 제어에 의한 결과 등을 화면으로 표시할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(200)는 태양광 발전 또는 풍력 발전 등의 신재생에너지와 같은 분산 전원(250)이 전력 변환부(210)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전력 변환부(210)는 수용가의 필요 전력에 따라 분산 전원(250)으로부터의 전력을 변환하여 수용가에 공급하거나, 배터리(220)에 충전시킬 수 있고, 계통 전력을 제공하는 사업자에 판매할 수도 있다.
제어부(230) 및 인터페이스부(240)의 기능은 도 1a에서와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 제어부의 개략적인 동작 흐름도이다.
도 1a와 함께 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(100)의 제어부(130)는 하루 중 특정 시간의 전력량을 계산하여(S11), 익일의 부하를 예측하고(S12), 이에 따라 익일의 전력 저장 장치(ESS)의 충방전 스케쥴을 수립하여 이에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다(S13).
한편, 제어부(130)는 수용가에 필요한 전력이 실시간으로 순간 전력 피크가 발생되면(S14), 전력 변환부(110)가 배터리에 충전된 전력을 수용가에 공급하도록 제어할 수 있다(S15).
만일, 수용가에 필요한 전력이 실시간으로 순간 전력 피크가 발생되지 않고, 수요 반응 감축 지시를 발령받으면(S16), 제어부(130)는 사전에 설정된 수요 반응 대응 충방전 스케쥴에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다(S17).
더하여, 수용가에 필요한 전력이 실시간으로 순간 전력 피크가 발생되지 않고, 수요 반응 감축 지시를 발령받지 않으면 제어부(130)는 익일의 전력 저장 장치의 충방전 스케쥴을 수립하여 이에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다(S18).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 제어부의 ESS 충방전 스케쥴을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 1a와 함께, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(100)의 제어부(130)는 수립된 전력 저장 장치(ESS) 충방전 스케쥴에 따라 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있는데, ESS 충방전 스케쥴을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제어부(130)는 예측된 익일 부하량의 기준 전력 피크의 발생이 예상되고(S21), 예측된 기준 전력 피크가 전력 저장 장치(ESS)의 허용 전력량 내여서 대응이 가능하면(S22), 전력 피크 대응 후 남은 잉여 전력량으로 차익거래를 수행할 수 있다(S23).
만일, 예측된 익일 부하량의 기준 전력 피크의 발생을 예측하고(S21), 예측된 기준 전력 피크가 전력 저장 장치(ESS)의 허용 전력량을 벗어나면, 제어부(130)는 제어 가능한 신규 기준 전력 피크를 상향 설정하고(S24), 상향 설정된 신규 기준 전력 피크에 준하여 전력 피크 대응 후 남은 잉여 전력량으로 차익거래를 수행할 수 있다(S25).
마지막으로, 예측된 익일 부하량의 기준 전력 피크의 발생이 예상되지않으면, 제어부(130)는 차익 거래만 고려하여 전력 변환부(110)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 인터페이스부가 표시하는 화면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1a와 함께 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(100)의 인터페이스부(140)는 전력 저장 장치의 구성을 나타내는 제1 화면(141), 상기 전력 변환부의 운전 모드를 나타내는 제2 화면(142), 경제적 효과를 나타내는 제3 화면(143)을 표시할 수 있고, 부가적인 요소를 모니터링하는 제4 화면(144)를 표시할 수 있다.
제1 화면(141)은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(100)의 구성, 예를 들면, 배터리, 전력 변환부, 수용가 및 계통 전력 등의 구성을 나타낼 수 있으며, 각 구성의 전기적 특성 즉, 배터리 용량, 전력 변환부의 충방전 출력값, 수용가의 부하 사용량 및 계통 전력의 한전 사용량을 나타낼 수 있다.
제2 화면(142)은 제어부(130)가 제어하는 전력 변환부(110)의 현재 운전 모드를 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 1번 운전 모드는 피크 대응 모드, 2번 운전 모드는 차익 거래 모드, 3번 운전 모드는 수요 반응 모드로 구성될 수 있다.
제3 화면(143)은 제어부(130)의 전력 변환부(110) 제어에 의한 경제적 효과를 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 총 절감 금액과, 피크 대응 모드에 의한 절감 효과 금액, 차익 거래 모드에 의한 절감 효과 금액 및 수요 반응 모드에 의한 절감 효과 금액을 표시할 수 있다.
제4 화면(144)은 부가적 요소를 모니터링할 수 있으며, 예를 들어, 전력 거래소의 예비율, 온도, 습도, 구름량 등의 일기 정보 및 전기를 소비하지 않은 평상시 사용 전력량을 예측한 값(Customer Baseline Load; CBL)을 표시할 수 있다.
한편, 제어부(130)가 전력 변환부(110)를 수요 반응 모드로 제어하는 경우, 인터페이스부(140)는 도 5와 같은 화면을 표시할 수 있다.
도 1a와 함께, 도 5를 참조하면, 제어부(130)의 수요 반응 모드 제어에 따라 대응 시간과, 대응 시간에 따른 전기를 소비하지 않은 평상시 사용 전력량을 예측한 값(Customer Baseline Load; CBL), 현재 부하 사용량 및 전력 저장 장치의 충방전량을 표시할 수 있다.
예를 들어, 대응 시간은 급전 수행전과 급전 시간 1, 급전 시간 2 및 급전 시간 3 등으로 세분화할 수 있으며, 각 급전 시간마다의 CBL과 부하 사용량 및 방전량 또는 필요시 충전량 등이 표시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전력 피크 관리와 차익 거래를 유기적으로 대응하여 경제적 효과를 최대화할 수 있으며, 제어 한계 용량 이상의 전력 피크 발생시 최대한 전력 피크값을 억제시켜 경제적 손실을 최소화할 수 있으며, 수요 반응 시장에 참여 및 대응하여 경제적 효과를 증가시킬 수 있고, 모니터링 그래픽 유저 인터페이스를 이용하여 정보 전달 및 전력 저장 장치의 제어 능력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100,200: 전력 저장 장치
110,210: 전력 변환부
120,220: 배터리
130,230: 제어부
140,240: 인터페이스부
250: 분산 자원

Claims (11)

  1. 수용가에 공급되는 계통 전력 중 일부 전력을 충전하거나, 충전된 전력을 수용가에 공급하는 전력 변환부;
    설정된 충방전 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하고, 수요 반응 감축 지시가 접수되면 설정된 수요 반응 스케쥴에 따라 상기 전력 변환부의 충방전 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 전력 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 기준값 이상의 전력 피크가 발생되면 상기 전력 변환부가 충전된 전력을 방전하도록 제어하는 전력 저장 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    예측된 익일 수용가의 부하 중 전력 피크가 발생되지 않으면 계통 전력과 충전 전력 간의 차익 거래를 고려하여 상기 전력 변환부의 동작을 제어하고,
    예측된 익일 수용가의 부하 중 전력 피크가 발생되고, 발생된 전력 피크값이 상기 전력 변환부의 허용 전력량 내이면 발생된 전력 피크를 제외한 잉여 전려량으로 차익거래하고, 상기 허용 전력량을 초과하면 새로운 전력 피크값을 설정하는 전력 저장 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부의 전력 상태를 표시하는 인터페이스부를 더 포함하는 전력 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 전력 저장 장치의 구성을 나타내는 제1 화면, 상기 전력 변환부의 운전 모드를 나타내는 제2 화면, 경제적 효과를 나타내는 제3 화면을 표시하는 전력 저장 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 부가적인 요소를 모니터링하는 제4 화면을 표시하는 전력 저장 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부의 제1 화면은 배터리 용량, 상기 전력 변환부의 충방전 출력값, 상기 수용가의 부하 사용량 및 상기 계통 전력의 사용량을 나타내는 전력 저장 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부의 제2 화면은 피크 대응, 차익 거래 및 수요 반응을 나타내는 전력 저장 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부의 제3 화면은 피크 절감, 차익 거래 및 수요 반응 효과를 나타내는 전력 저장 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부의 제4 화면은 전력 거래소 예비율, 일기 정보 및 전기를 소비하지 않은 평상시 사용 전력량을 예측한 값(Customer Baseline Load; CBL)을 나타내는 전력 저장 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 상기 전력 변환부의 운전 모드 중 수요 반응 대응이 선택되면, 급전 시간, 상기 급전 시간에 따른 전기를 소비하지 않은 평상시 사용 전력량을 예측한 값(Customer Baseline Load; CBL) 및 현재 부하 사용량과, 상기 급전 시간에 따른 상기 전력 변환부의 충방전량을 나타내는 제5 화면을 표시하는 전력 저장 장치.
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