KR20190120670A

KR20190120670A - Apparatus for operating energy

Info

Publication number: KR20190120670A
Application number: KR1020180044130A
Authority: KR
Inventors: 류양수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-10-24

Abstract

According to the present invention, a power operation device comprises: a task generation unit collecting prediction data and real-time operation information for loads, power generation, and energy prices by power, defining a minimum charging amount of a power storage device connected to a power system by a power section, and generating charging and discharging tasks of the power storage device by the power section in order to minimize operation costs of the power system; a target value estimation unit determining an operation state of the power storage device in accordance with user setting information and the charging and discharging tasks and estimating an active power target value to be outputted from the power storage device; and a control unit controlling operation of the power storage device in accordance with the operation state and the active power target value.

Description

Power operating device {Apparatus for operating energy}

본 발명은 전력 운영 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게 전력 저장 장치를 안정적이며 경제적으로 운영할 수 있는 전력 운영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power operating device, and more particularly to a power operating device capable of operating the power storage device in a stable and economical manner.

전력 저장 장치(ESS : Energy Storage System)은 양수 발전소와 같이 필요에 따라 전력을 충/방전할 수 있는 기기이다. 최근 전력전자 기술과 에너지 저장 기술의 급격한 발전으로 전력 저장 장치(ESS)의 전력계통 연계가 지속적으로 증가하고 있다. 전력계통 연계 전력 저장 장치(ESS)는 주파수 유지, 신재생 에너지원 출력의 간헐성 감소, 첨두부하 감소, 전기요금 감소, 비상용 발전 등 다양한 목적으로 사용될 수 있다.An energy storage system (ESS) is a device that can charge and discharge power as needed, such as a pumped-up power plant. Recently, due to the rapid development of power electronic technology and energy storage technology, the power system linkage of the power storage device (ESS) is continuously increasing. Power system-linked power storage device (ESS) can be used for a variety of purposes, such as frequency maintenance, intermittent reduction of renewable energy source output, peak load reduction, electricity bill reduction, emergency power generation.

이러한 장점에 기인하여, 종래에는 전력 저장 장치를 활용한 다양한 운영 기법 및 제어 방법이 연구되었다. 예를 들어, 종래에는 부하 및 발전 예측, 전기 에너지 가격 예측 데이터를 이용하여, 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전으로 발생하는 이득을 최대화하는 태스크 기반의 운전 방안, 충/방전으로 발생하는 전력 저장 장치(ESS)의 기기 수명 감소 비용의 고려 방안 등이 연구되었다. 다만, 종래 기술의 경우, 아래와 같은 문제점들이 존재한다.Due to these advantages, in the past, various operating techniques and control methods using the power storage device have been studied. For example, using a load and power generation prediction, electric energy price prediction data, a task-based operation scheme that maximizes the gain generated by charging and discharging the power storage device (ESS), the power generated by the charge / discharge Considerations have been made to consider the cost of reducing the life of the device (ESS). However, in the prior art, the following problems exist.

먼저, 종래 기술들은 특정 요금만을 예를 들어, 에너지 요금만을 고려한 기법들을 제시하는 점에서 문제가 있다. 일반적으로, 국내외 전력시장 규칙에 정의된 전기요금의 구성요소를 요금의 요인에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.First, the prior arts have a problem in that they propose techniques that consider only specific rates, for example only energy rates. In general, the components of electricity rates defined in domestic and international power market rules can be classified as follows according to the factors of the rates.

- 고정 요금 : 수용가의 전기 사용량 및 패턴과 상관없이 일정한 금액이 부과되는 요금-Fixed rate: A rate that is charged a fixed amount regardless of the electricity usage and pattern of the customer

- 에너지 요금 : 수용가에서 소비한 전기 에너지와 그 사용 시간에 의해 결정되는 요금으로 시간대별 사용 전력량과 TOU(Time Of Use), CPP(Critical Peak Pricing), RTP(Real Time Pricing) 등의 요금제에 의해 결정됨-Energy rate: The rate is determined by the electric energy consumed by the customer and the time of use, and is determined by the amount of electricity used per hour, the rate of time of use (TOU), critical peak pricing (CPP), real time pricing (RTP), etc. Determined

- 최대소비전력 요금 : 일정 기간 동안 수용가에서 소비한 최대 전력에 의해 결정되는 요금으로 국내의 기본요금과 초과사용 부가금, 캐나다 온타리오 전력시장의 송/배전계통 이용 요금 등이 이에 해당됨-Maximum Power Consumption Rate: The rate determined by the maximum power consumed by the consumer over a period of time, including the national base rate, overage surcharges, and transmission / distribution system use rates in the Ontario Ontario power market.

- 첨두부하 기여 요금 : 상위 전력망의 첨두부하(최대부하)에 기여한 비율에 의해 결정되는 요금으로 캐나다 온타리오 전력시장의 Global Adjustment 요금이 이에 해당됨.-Peak Load Contribution Fee: The rate determined by the percentage of the peak load (maximum load) of the upper grid is the Global Adjustment Rate in Ontario Canada.

이 중 고정 요금을 제외한 나머지 요금은 서로 다른 요금에 영향을 줄 수 있다. 만약 복합적인 요금이 적용되는 시장에서 특정 요금만을 고려하여 전력 저장 장치(ESS)를 운영하면 해당 요금은 감소될 수 있지만 다른 요금이 증가하여 전체적인 전기요금이 오히려 증가할 수 있다. 따라서 수용가의 전기요금을 감소시키기 위한 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크를 생성하기 위해서는 에너지 요금, 최대소비전력 요금, 첨두부하 기여 요금을 동시에 고려할 필요가 있다. 하지만, 선행 특허들에서는 특정한 요금(대부분이 에너지 요금)만을 감소시키기 위한 방안을 제시한 점에서, 문제가 있다.Of these, the remaining charges, except for the fixed rate, may affect different rates. If the ESS is operated in consideration of a specific rate in a market in which a complex rate is applied, the corresponding rate may be reduced, but the other rate may increase, and the overall electric rate may increase. Therefore, in order to generate a charge / discharge task of the power storage device (ESS) to reduce the customer's electric charge, it is necessary to simultaneously consider the energy charge, the maximum power consumption charge, and the peak load contribution charge. However, the prior patents present a problem in that they propose a method for reducing only a specific fee (mostly an energy fee).

둘째, 종래기술은 예측 오차에 대한 리스크 관리 방안이 부재한 문제가 있다. 전력 저장 장치(ESS)의 용량(kWh)은 제한되어 있기 때문에 현재 시점의 전력 저장 장치(ESS)의 출력 제어가 미래의 전력 저장 장치(ESS)의 운영에 영향을 줄 수 있다. 따라서 전력 저장 장치(ESS)를 이용하여 수용가의 전기요금을 감소시키기 위해서는 태스크 기반의 전력 저장 장치(ESS)의 출력제어 기법을 사용하여야 한다. 미래의 부하, 발전, 가격 등의 정확한 값을 알 수 없기 때문에 이들의 예측값을 사용하여, 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크 생성한다. 하지만 예측값에는 오차가 존재할 수 있으며 오차로 인하여 예측하지 못한 손해가 발생할 수 있다. 하지만 종래기술에서는 예측 값의 오차로 발생할 수 있는 리스크를 감소시키기 위한 방안을 제시하지 못하는 점에서, 문제가 있다.Second, the prior art has a problem that there is no risk management method for the prediction error. Since the capacity kWh of the power storage device ESS is limited, the output control of the power storage device ESS at the present time may affect the operation of the future power storage device ESS. Therefore, in order to reduce the electric bill of the customer by using the power storage device (ESS), the output control technique of the task-based power storage device (ESS) should be used. Since accurate values such as future loads, power generation, and prices are not known, these predicted values are used to generate charge / discharge tasks of the power storage device (ESS). However, there may be errors in the forecasts and unforeseen damages may occur due to the errors. However, the prior art has a problem in that it does not propose a method for reducing the risk that may occur due to the error of the predicted value.

셋째, 종래기술은 수동적으로 충전량(SOC: State of Charge)를 관리한다는 점에서 문제점이 존재한다. 전력 저장 장치(ESS)를 비상발전기로 사용하기 위해서는 정상운전 중에 충전량(SOC)을 일정 수준(최소 충전량) 이상으로 유지해야 한다. 하지만 충전량(SOC)을 일정 수준 이상으로 유지한다는 것은 정상운영 중에 충/방전을 수행할 수 있는 전력 저장 장치(ESS)의 용량이 감소됨을 의미한다. 이에 따라, 결과적으로 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 수행으로 얻을 수 있는 이득이 감소할 수 있다. 따라서 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전으로 얻을 수 있는 이득을 최대화하기 위해서는 비상발전기로써 공급해야 하는 부하를 고려하여 최소 충전량을 능동적으로 정의할 필요가 있다. 하지만 종래 기술에서는 최소 충전량을 부하와 상관없이 일정한 값으로 유지함으로써, 그 효율이 떨어지는 문제가 있다.Third, there is a problem in that the prior art manually manages the state of charge (SOC). In order to use the power storage device (ESS) as an emergency generator, the SOC must be maintained above a certain level (minimum charge amount) during normal operation. However, maintaining the SOC above a certain level means that the capacity of the power storage device (ESS) capable of charging / discharging during normal operation is reduced. As a result, the gain obtained by performing charging / discharging of the power storage device ESS may be reduced. Therefore, in order to maximize the gain that can be obtained by charging / discharging the ESS, it is necessary to actively define the minimum charge amount in consideration of the load to be supplied by the emergency generator. However, in the prior art, the minimum charge amount is maintained at a constant value irrespective of the load, so that there is a problem in that the efficiency is lowered.

넷째, 종래기술은 전력 저장 장치(ESS)의 상태 제어 기술이 부재한다는 문제점이 존재한다. 전력 저장 장치(ESS)의 연계시스템으로 많이 사용되는 컨버터에서는 출력을 0으로 제어하더라도 내부 손실(IGBT 스위칭 손실 등)이 발생한다. 따라서, 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크 결과 출력 목표값이 0인 경우, 전력 저장 장치(ESS)의 유효전력 출력을 0으로 제어하면 내부 손실로 인하여 충전량(SOC)은 지속적으로 감소하게 된다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 전력 저장 장치(ESS)의 출력 목표값을 바탕으로 상태(on/off) 제어를 할 필요가 있다.Fourth, the prior art has a problem that the state control technology of the power storage device (ESS) is absent. In converters, which are often used as a power system (ESS) linkage system, internal losses (IGBT switching losses, etc.) occur even if the output is controlled to zero. Therefore, when the target output value of the charging / discharging task of the power storage device ESS is 0, if the effective power output of the power storage device ESS is controlled to 0, the amount of charge SOC is continuously decreased due to internal loss. do. In order to prevent such a phenomenon, it is necessary to control the on / off state based on the output target value of the power storage device ESS.

본 발명은 안정적이고 경제적으로 전력 저장 장치(ESS)를 운영할 수 있는 전력 저장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a power storage device that can operate a power storage device (ESS) in a stable and economical manner.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention, which are not mentioned above, can be understood by the following description, and more clearly by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력 운영 장치는 전력 별로 부하, 발전 및 에너지 가격에 대한 예측 데이터와 실시간 운영 정보를 수집하고, 전력구간 별로 전력 계통에 연결된 전력 저장 장치의 최소 충전량을 정의하며, 전력 계통의 운영 비용이 최소화되도록 전력구간 별로 상기 전력 저장 장치의 충전 및 방전 태스크를 생성하는 태스크 생성부; 사용자 설정 정보와 상기 충전 및 방전 태스크에 따라, 전력 저장 장치의 동작 상태를 결정하고, 상기 전력 저장 장치로부터 출력될 유효 전력 목표값을 추정하는 목표값 추정부; 및 상기 동작 상태 및 유효 전력 목표값에 따라 상기 전력 저장 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The power operating apparatus according to the present invention for solving the above technical problem collects prediction data and real-time operating information on load, power generation and energy price for each power, and defines the minimum amount of charge of the power storage device connected to the power system for each power section A task generator configured to generate charge and discharge tasks of the power storage device for each power section such that an operating cost of the power system is minimized; A target value estimator configured to determine an operating state of a power storage device and to estimate an effective power target value to be output from the power storage device according to user setting information and the charging and discharging tasks; And a controller configured to control an operation of the power storage device according to the operating state and the effective power target value.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 에너지 요금, 최대소비전력 비용, 첨두부하 기여 요금 및 전력 저장 장치의 수명 감소 비용의 합이 최소화되도록 충전 및 방전 태스크를 생성할 수 있다.Preferably, the task generator may generate a charging and discharging task such that a sum of an energy fee, a maximum power consumption cost, a peak load contribution fee, and a life reduction cost of the power storage device is minimized.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 사용자의 설정에 따라 전력구간 별로, 전력구간 내에서의 실시간 가격 정보를 근거로 상기 전력구간의 예측 데이터를 보정하는 예측 데이터 보정 모듈을 포함할 수 있다.Preferably, the task generator may include a prediction data correction module for correcting the prediction data of the power section based on real-time price information in the power section for each power section according to a user's setting.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 전력구간 별로 전력 계통에 연결된 전력 저장 장치의 최소 충전량을 설정하는 최소 충전량 설정 모듈을 포함하고, 상기 최소 충전량 설정 모듈은 비상발전을 위한 전력 저장 장치의 최소 충전량과, 물리적인 전력 저장 장치의 최소 충전량, 전력 저장 장치가 비상 발전기로 동작해야 하는 최소 시간, 부하에 대한 예측 데이터, 발전에 대한 예측 데이터 및 전력 저장 장치의 정격 에너지 용량을 근거로 전력구간 별로 전력 저장 장치의 최소 충전량을 설정할 수 있다.Preferably, the task generation unit includes a minimum charge setting module for setting the minimum charge amount of the power storage device connected to the power system for each power interval, the minimum charge amount setting module is the minimum charge amount of the power storage device for emergency power generation, physical Of the power storage device by power section based on the minimum charge of the power storage device, the minimum time the power storage device should operate as an emergency generator, the prediction data for the load, the prediction data for the generation and the rated energy capacity of the power storage device. The minimum charge can be set.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 충전 및 방전 제어 문제를 최적화 문제로 변환하고, 최적화 문제의 최적해를 찾음으로써 상기 전력 저장 장치에 대한 임시 충전 및 방전 태스크를 생성할 수 있다.Preferably, the task generator may generate a temporary charging and discharging task for the power storage device by converting a charging and discharging control problem into an optimization problem and finding an optimal solution of the optimization problem.

바람직하게, 상기 전력 운영 장치는 상기 최적화 문제의 목적 함수는 에너지 요금, 최대소비전력 비용, 첨두부하 기여 요금 및 전력 저장 장치의 수명 감소 비용의 합이 최소화되도록 이루어질 수 있다. Advantageously, the power operating device may be configured such that the objective function of the optimization problem is to minimize the sum of the energy fee, the maximum power consumption cost, the peak load contribution fee and the life reduction cost of the power storage device.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 전력구간 별 충전 가격과 상기 임시 충전 및 방전 태스크를 분석하고, 전력구간 별 충전 및 방전 계획이 최대로 분산되도록 상기 임시 충전 및 방전 태스크를 분산시킴으로써 최종 충전 및 방전 태스크를 생성하는 태스크 보정 모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, the task generator analyzes the charge price for each power section and the temporary charging and discharging tasks, and distributes the temporary charging and discharging tasks to maximize the distribution of the charging and discharging plans for each power section. It may further include a task correction module for generating.

바람직하게, 상기 태스크 생성부는 개별 전력구간의 충전 가격과 최대 충전량을 정의하고, 충전 상태 또는 방전 상태로서 연속적으로 동일한 상태인 전력구간들을 보정 대상 전력구간 집합으로 정의하며, 각 보정 대상 전력구간 집합에 속한 전력구간들의 평균 출력을 계산하고, 각 보정 대상 전력구간 집합에 속한 전력구간과 평균 출력의 비교를 통해 보정을 수행함으로써, 최종 충전 및 방전 태스크를 생성할 수 있다.Preferably, the task generator defines a charge price and a maximum charge amount of individual power sections, and define power sections that are continuously in the same state as a charged state or a discharged state as a set of correction target power sections, The final charging and discharging tasks may be generated by calculating an average output of the power sections belonging to each other and performing a calibration by comparing the average output with the power sections belonging to each set of power sections to be corrected.

본 발명에 따른 전력 저장 장치 상기 전력 운영 장치를 포함할 수 있다.Power storage device according to the present invention may include the power operating device.

본 발명에 따르면, 부하의 고전류 인가 한계 시간 이내로 배터리로부터 출력되는 고전류의 방전 전류를 차단함으로써, 배터리의 과전류를 방지하고, 배터리의 출력을 서서히 감소시켜 부하로 공급되는 전력이 한번에 차단되는 현상을 방지할 수 있다.According to the present invention, by blocking the discharge current of the high current output from the battery within the high current application limit time of the load, to prevent the over-current of the battery, to gradually reduce the output of the battery to prevent the phenomenon that the power supplied to the load is cut off at once can do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치가 적용될 수 있는 전력 계통 운영시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 생성부에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 데이터 보정 모듈을 통해 이루어지는 예측 데이터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 충전량 설정 모듈을 통해 이루어지는 최소 충전량을 설정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 보정 모듈을 통해 이루어지는 태스크 보정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.1 is a conceptual diagram of a power system operating system to which a power operating apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied.
2 is a block diagram of a power operating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a task generator according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a conceptual view illustrating a method of correcting prediction data made through the prediction data correction module according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual view illustrating a method of setting a minimum charge amount made through the minimum charge amount setting module according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating a task correction method performed through a task correction module according to an embodiment of the present invention.
The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve as a further understanding of the technical spirit of the present invention, the present invention described in those drawings It should not be construed as limited to.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.Terms including ordinal numbers such as first and second are used for the purpose of distinguishing any one of the various components from the others, and are not used to limit the components by such terms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated. In addition, the term <control unit> described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another element in between. Include.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the repeated description, well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전력 운영 장치가이 적용될 수 있는 전력 계통 운영시스템에 대한 설명이 이루어진다.First, a description will be given of a power system operating system to which the power operating apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치가 적용될 수 있는 전력 계통 운영시스템(10)에 대한 개념도이다. 전력 계통 운영시스템(10)이 관리하는 전력 계통(20)은 전기요금 정산에 사용되는 정산용 계측기(22)와 상위 전력망(30)과 전력 계통(20)을 물리적으로 분리시킬 수 있는 연계 스위치(21)를 통해 상위 전력망(30)과 연결된 소규모 전력계통이다. 전력 계통(20)은 평상시에 상위 전력망(30)과 연계되어 운전되며, 전력 계통 운영시스템(10)에서는 전력 계통(20) 및 전력 저장 장치(ESS)의 상태정보, 전력시장 운영시스템(40)에서 제공하는 시장가격 및 부하 정보, 기상청과 같은 기상데이터 제공시스템(50)에서 제공하는 기상정보, 사용자 조작 정보 등을 이용하여 전력 저장 장치(ESS)의 유효전력을 실시간으로 제어한다. 한편, 상위 전력계통에 문제가 발생하면 연계 스위치(21)를 사용하여 상위 전력계통과의 연결을 끊고 독립운전을 수행한다. 1 is a conceptual diagram of a power system operating system 10 to which a power operating apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied. The electric power system 20 managed by the electric power system operating system 10 is an interworking switch 21 that can physically separate the meter 22 for the electric bill and the upper power grid 30 and the electric power system 20. It is a small power system connected to the upper power grid (30) through. The power system 20 is usually operated in connection with the upper power grid 30, the power system operating system 10, the power system 20 and the state information of the power storage device (ESS), the power market operating system 40 Using the market price and load information provided by the weather information, weather information provided by the meteorological data providing system 50, such as the meteorological office, user operation information and the like to control the active power of the power storage device (ESS) in real time. On the other hand, if a problem occurs in the upper power system using the linkage switch 21 disconnects the upper power system and performs independent operation.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치는 전력 계통 운영시스템(10)에 연결되어 그 동작을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치는 단말 데이터, 외부 데이터, 데이터베이스, 미들웨어 등 다양한 데이터 소스로부터 취득한 데이터를 사용하여 전력 저장 장치(ESS)의 상태 및 출력 목표값을 추정할 수 있다. 추정된 목표값은 통신 장치를 통해 현장의 전력 저장 장치(ESS)로 전달되며 전력 저장 장치(ESS) 로컬 제어기에서 목표값을 바탕으로 전력 저장 장치(ESS)의 실시간 출력 및 상태 제어를 수행할 수 있다. 전력 저장 장치(ESS)의 운전과 관련된 다양한 정보(상태, 출력, 알람 및 이벤트, 충/방전 태스크 등)들은 HMI를 통해 표출된다. 또한, 전력 계통 운영자는 표출된 정보를 바탕으로 전력 저장 장치(ESS)의 운영 전략(운전 모드, 출력값 등)을 변경하고 전력 계통을 구성하는 기기들을 제어할 수 있다. 마지막으로 전력 저장 장치(ESS)의 운전과 관련된 모든 이력은 데이터베이스에 저장되며 보고서 관리에서 주기적으로 이력 리포트를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치를 통해, 전력 저장 장치(ESS)는 크게 정지 상태, 준비 상태 및 동작 상태로 제어될 수 있다.In addition, the power operating apparatus according to an embodiment of the present invention may be connected to the power system operating system 10 to perform its operation. That is, the power operating apparatus according to an embodiment of the present invention may estimate the state and the output target value of the power storage device ESS using data acquired from various data sources such as terminal data, external data, database, middleware, and the like. . The estimated target value is transmitted to the on-site power storage device (ESS) through the communication device, and the real-time output and state control of the power storage device (ESS) can be performed based on the target value in the power storage device (ESS) local controller. have. Various information related to the operation of the power storage device ESS (status, outputs, alarms and events, charge / discharge tasks, etc.) are displayed through the HMI. In addition, the power system operator may change the operation strategy (operation mode, output value, etc.) of the power storage device (ESS) based on the displayed information, and control the devices configuring the power system. Finally, all the history related to the operation of the power storage device (ESS) is stored in the database and the report management can periodically generate a history report and provide it to the user. In addition, through the power operating apparatus according to an embodiment of the present invention, the power storage device ESS can be largely controlled to a stop state, a ready state and an operating state.

먼저, 정지 상태는 전력 저장 장치(ESS)와 전력 계통을 연결하는 기계적 스위치(VCB, MCCB 등)가 열린 상태를 나타내고, 이때, 전력 저장 장치(ESS)는 물리적으로 전력 계통과 분리되어 있는 상태를 나타낸다. 준비 상태는 출력 제어를 위한 모든 준비(기계적 스위치 닫힘, 직류단 초기 충전 완료 등)가 완료된 상태를 나타내고, 반도체 스위치(예 IGBT)는 모두 열린 상태로 출력 전류는 0인 상태를 나타낸다.First, the stop state indicates a state in which mechanical switches (VCB, MCCB, etc.) connecting the power storage device ESS and the power system are open, and the power storage device ESS is physically separated from the power system. Indicates. The ready state indicates a state in which all preparations for the output control (mechanical switch closed, DC stage initial charge completion, etc.) are completed, and the semiconductor switch (eg, IGBT) is all open and the output current is zero.

그리고, 동작 상태는 반도체 스위치의 on/off 상태를 제어하여 전력 저장 장치(ESS)의 출력을 제어하고 있는 상태를 나타낸다. 이러한 동작 상태는 계통연계운전(Grid-connected operation) 중 사용되는 수동 운전 모드와 태스크 운전 모드, 그리고 독립운전(Islanded operation) 중 사용되는 일정 전압/주파수 운전 모드와 동기화 운전 모드로 나누어질 수 있다. 여기서, 수동 운전 모드는 전력 저장 장치(ESS)의 유효전력 출력을 사용자가 설정한 값으로 제어하는 상태를 나타내고, 태스크 운전 모드는 전력 저장 장치(ESS)에 대한 운영 프로세스에서 전기요금을 감소시키기 위해 주기적으로 생성하는 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크에 따라 전력 저장 장치(ESS)의 유효전력 출력을 자동으로 제어하는 상태를 나타낸다. 일정 전압/주파수 운전 모드는 전력 저장 장치(ESS)의 출력 전압의 크기와 주파수를 사용자가 설정한 값으로 제어하여 독립운전 시 전력 계통의 유/무효전력 균형을 유지하는 상태를 나타낸다. 그리고, 동기화 운전 모드는 독립운전 중 열려있는 전력 계통 연계 스위치의 1차측(상위 계통)과 2차측(전력 계통) 전압의 위상각과 크기를 동일하게 제어하기 위해 전력 저장 장치(ESS)의 출력 전압의 위상각과 크기를 제어하는 상태를 나타낸다. 본 기능을 통해 전력 계통의 무정전 상위계통 재연계가 가능하다.The operation state represents a state in which the on / off state of the semiconductor switch is controlled to control the output of the power storage device ESS. Such an operation state may be divided into a manual operation mode and a task operation mode used during grid-connected operation, and a constant voltage / frequency operation mode and synchronization operation mode used during independent operation. Here, the manual operation mode indicates a state of controlling the active power output of the power storage device (ESS) to a value set by the user, and the task operation mode to reduce the electric charge in the operating process for the power storage device (ESS) The power storage device ESS automatically generates an active power output according to a charging / discharging task of the power storage device ESS which is periodically generated. In the constant voltage / frequency operation mode, the output voltage of the power storage device (ESS) is controlled to a value set by the user to indicate a state in which the active / reactive power balance of the power system is maintained during independent operation. In addition, the synchronous operation mode of the output voltage of the power storage device (ESS) in order to control the phase angle and magnitude of the primary (high system) and secondary (power system) voltage of the power system link switch open during the independent operation. Indicates the state of controlling the phase angle and magnitude. This function enables uninterrupted upstream reconnection of the power system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통용 전력 저장 장치에 대한 전력 운영 장치(100)에 대한 블록도이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통용 전력 저장 장치에 대한 전력 운영 장치는 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로 크게 6개의 특징으로 구분될 수 있다.2 is a block diagram of a power operating apparatus 100 for a power storage device for a power system according to an embodiment of the present invention. As described above, the power operating device for the power storage device for a power system according to an embodiment of the present invention is to solve the problems of the prior art can be largely divided into six features.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 다양한 전기요금을 고려함으로써 충/방전 태스크 생성하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 종래 기술의 특정 요금(예를 들어, 에너지 요금)만을 고려하는 것이 아닌, 에너지 요금뿐만 아니라, 최대소비전력 요금, 첨두부하기여 요금, 전력 저장 장치의 수명감소 비용을 고려한 최적화 문제를 풀어 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크를 생성하는 것을 특징으로 한다.First, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized by generating a charge / discharge task by considering various electric charges. Specifically, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention does not only consider a specific fee (for example, an energy fee) of the prior art, but also a maximum power consumption fee, a peak power consumption fee as well as an energy fee. The charging and discharging tasks of the power storage device (ESS) may be generated by solving an optimization problem in consideration of a cost and a life reduction cost of the power storage device.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 예측 오차에 대한 리스크 관리를 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치는 예측값 및 실시간 계측값과 함께 현재 전력구간의 과거 이력을 이용하여 현재 전력구간의 예측값을 보정하고, 충/방전 태스크 생성에 사용하며 현재 전력구간의 예측 오차를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 예측 데이터를 일정 간격으로 계단화하고, 에너지 충전 장치(ESS)의 충/방전 비용이 동일한 전력구간에 대해서 충/방전 태스크를 최대한 분산되게 태스크를 생성함으로써 오차에 대한 리스크를 분산시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 계단화를 하는 간격을 사용자 전략에 따라 설정할 수 있는 환경을 제공할 수 있다(여기서, 간격을 키우면 리스크와 이득의 기댓값 감소하고, 간격을 줄이면 리스크와 이득의 기댓값 증가하는 특성이 존재한다). 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 충전 및 방전 태스크를 생성할 때, 사용자 설정 시간에 충전량(SOC)을 상한으로 유지하는 조건을 추가한 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 예측 오차에 대응하기 위한 방전 예비력을 확보할 수 있다.Second, the power operation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized by performing risk management for prediction errors. That is, the power operating apparatus according to an embodiment of the present invention corrects the prediction value of the current power section by using the past history of the current power section together with the predicted value and the real-time measured value, and is used to generate the charge / discharge task and the current power section. It is possible to reduce the prediction error of. In addition, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention steps the prediction data at regular intervals, and maximizes the charge / discharge task for the power section having the same charge / discharge cost of the energy charging device ESS. By creating tasks that are distributed, you can spread the risk of error. In addition, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may provide an environment in which an interval for stairing may be set according to a user strategy (increasing the interval, the expected value of risk and gain is reduced, Reducing the interval has the characteristic of increasing the expected value of risk and benefit). In addition, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may add a condition for maintaining the charge amount SOC as an upper limit at a user set time when generating a charge and discharge task. As a result, it is possible to secure a discharge reserve force corresponding to the prediction error.

셋째, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 예측 데이터를 이용하여, 전력 저장 장치(ESS)의 충전량(SOC)을 능동적으로 관리하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 비상발전을 위한 최소 충전량을 부하 및 발전량 예측 결과를 이용하여 능동적으로 결정하고, 이를 태스크 생성에 사용하여 정상운전 시 사용할 수 있는 충전량(SOC) 영역을 확대할 수 있다. 이에 따라, 전력 저장 장치(ESS)의 운영의 경제성을 증대할 수 있는 장점이 있다.Third, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized by actively managing the charge amount SOC of the power storage device ESS by using the prediction data. That is, the power operation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention actively determines a minimum charge amount for emergency power generation using a load and generation amount prediction result, and uses this to generate a task to use the charge amount during normal operation. (SOC) area can be enlarged. Accordingly, there is an advantage that can increase the economics of the operation of the power storage device (ESS).

넷째, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 전력 저장 장치(ESS)의 상태를 자동으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 만약, 전력 저장 장치(ESS)를 전력 계통 운영시스템에서 태스크에 따라 자동으로 운전하는 경우, 유효전력 출력과 함께 전력 저장 장치(ESS)의 상태(on/off) 제어를 수행함으로써, 유효전력 출력을 0으로 제어하기 위한 반도체 스위치의 동작으로 발생하는 손실을 감소시킬 수 있게 된다.Fourth, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is characterized in that it automatically controls the state of the power storage device (ESS). If the power storage device (ESS) is automatically operated according to a task in the power system operating system, the active power output is controlled by performing on / off control of the power storage device (ESS) together with the active power output. The loss caused by the operation of the semiconductor switch for controlling to zero can be reduced.

다섯째, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 사용자 판단에 따라 제어를 수행할 수 있고, 사용자 오조작을 방지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 사용자 인터페이스에서 충/방전 태스크 정보와 함께 다양한 취득 정보를 표출하며, 이를 바탕으로 사용자 판단에 의해 전력 저장 장치(ESS)를 제어할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스에서 사용자의 오조작을 방지하기 위한 보호기능을 제공할 수 있다.Fifth, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may perform control according to a user's judgment and may prevent a user's misoperation. That is, the power operation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention expresses various acquisition information together with the charge / discharge task information in the user interface, and controls the power storage device ESS based on the user determination. Can provide an environment that can In addition, a protection function may be provided to prevent a user's misoperation in the user interface.

여섯째, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 무정전 독립운전 기능을 제공할 수 있다. 전력 저장 장치(ESS)의 로컬 제어 시스템에서 안정적인 무정전 독립운전을 및 계통연계를 위해 전력계통의 상태를 감시하고 이를 기반으로 전력 저장 장치(ESS)의 출력 제어모드를 자동으로 변경할 수 있다.Sixth, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may provide an uninterruptible independent operation function. In the local control system of the power storage device (ESS), it is possible to monitor the status of the power system for stable uninterrupted independent operation and grid linkage, and to automatically change the output control mode of the power storage device (ESS).

상기 기능들을 수행하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 태스크 생성부(110), 목표값 추정부(120), 사용자 인터페이스부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상술한 구성들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 기능별로 구분된 것이고, 실제로는 하나의 처리 장치를 통해 구현되는 것도 가능하다.In order to perform the above functions, the power operation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a task generator 110, a target value estimator 120, a user interface 130, and a controller 140. Can be configured. In this case, the above-described configuration is divided into functions for the purpose of understanding the present invention, and may be implemented through one processing device.

태스크 생성부(110)는 전력 저장 장치(ESS)의 충전 및 방전 태스크를 생성하는 기능을 한다. 구체적으로, 태스크 생성부(110)는 전력 계통의 운영 비용이 최소화되도록 전력구간 별로 전력 저장 장치(ESS)의 충전 및 방전 태스크를 생성하는 기능을 한다. 위에서 설명한 것처럼 국내외 전력시장 규칙에 정의된 전기요금의 구성요소를 요금의 요인에 따라 분류하면, 크게 고정 요금, 에너지 요금, 최대소비전력 요금, 첨두부하 기여 요금으로 분류될 수 있다. 이들 요금 중 고정 요금을 제외한 나머지 요금은 서로 다른 요금에 영향을 줄 수 있다. 만약 복합적인 요금이 적용되는 시장에서 특정 요금만을 고려하여 전력 저장 장치(ESS)를 운영하면 해당 요금은 감소될 수 있지만 다른 요금이 증가하여 전체적인 전기요금이 오히려 증가할 수 있다. 따라서 수용가의 전기요금을 감소시키기 위한 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크를 생성하기 위해서는 에너지 요금, 최대소비전력 요금, 첨두부하 기여 요금을 동시에 고려할 필요가 있다. 이에 따라, 태스크 생성부(110)는 에너지 요금, 최대소비전력 요금, 첨두부하 기여 요금과, 전력 저장 장치의 수명 감소 비용의 합을 나타내는 운영 비용이 최소화 되도록 충전 및 방전 태스크를 생성하는 것을 특징으로 한다.The task generator 110 generates a charging and discharging task of the power storage device ESS. In detail, the task generator 110 may generate a charge and discharge task of the power storage device ESS for each power section so as to minimize an operating cost of the power system. As described above, if the components of electricity rates defined in the domestic and overseas power market rules are classified according to the factors of the rates, they can be largely classified into fixed rates, energy rates, maximum power consumption rates, and peak load contribution rates. All of these rates, except for the fixed rate, can affect different rates. If the ESS is operated in consideration of a specific rate in a market in which a complex rate is applied, the corresponding rate may be reduced, but the other rate may increase, and the overall electric rate may increase. Therefore, in order to generate a charge / discharge task of the power storage device (ESS) to reduce the customer's electric charge, it is necessary to simultaneously consider the energy charge, the maximum power consumption charge, and the peak load contribution charge. Accordingly, the task generator 110 generates a charging and discharging task to minimize an operating cost indicating a sum of an energy fee, a maximum power consumption fee, a peak load contribution fee, and a life reduction cost of the power storage device. do.

또한, 태스크 생성부(110)는 상술한 충전 및 방전 태스크의 생성을 위해 도 3에 도시된 것처럼, 예측 데이터 보정 모듈(111), 최소 충전량 설정 모듈(112), 초기 태스크 생성 모듈(113) 및 태스크 보정 모듈(114)을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the task generator 110 may generate the prediction data correction module 111, the minimum charge amount setting module 112, the initial task generation module 113, and the like. It may be configured to include a task correction module 114.

예측 데이터 보정 모듈(111)은 충전 및 방전 태스크 생성에 이용되는 예측 데이터에 존재할 수 있는 오차를 보정하는 기능을 한다. 구체적으로, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 사용자로부터 설정된 설정 정보에 따라 전력구간 별로 예측 데이터를 보정할 수 있고, 예측 데이터를 계단화하는 기능을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 데이터 보정 모듈(111)을 통해 이루어지는 전력구간 별 예측 데이터의 보정 방법에 대한 설명이 이루어진다.The prediction data correction module 111 functions to correct an error that may exist in prediction data used to generate a charge and discharge task. In detail, the prediction data correction module 111 may correct the prediction data for each power section according to the setting information set by the user, and may perform a step of stairing the prediction data. First, a description will be given of a method of correcting prediction data for each power section made through the prediction data correction module 111.

통상적으로, RTP(Real-Time Pricing) 요금제에서 정산가격은 실제 전력시장을 운영한 후에 계산되어 공지된다. 따라서 운영 시점에서는 실제 정산가격을 알 수 없기 때문에 예측가격을 이용하여 충/방전을 수행할 수밖에 없다. 즉, 예측가격이 싸면 충전을 수행하고 비싸면 방전을 수행한다. 따라서 예측가격과 실제 정산가격의 차이로 인하여 손해가 발생할 수 있다. 예로 운영시점의 예측가격이 비싸서 방전을 수행했는데, 실제 정산가격은 충전을 수행한 시점보다 낮은 경우, 결과적으로 비싼 가격에 충전하고 싼 가격에 방전하여 충/방전 동작으로 손해가 발생할 가능성이 존재한다. 또한, 최대소비전력 비용과 첨두부하 기여 비용에서도 이와 유사한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 예측에서는 최대소비전력이나 계통 최대부하가 발생하지 않을 것으로 보였으나 실제 운전 결과에서는 발생한 경우이다. 이와 같은 경우에 예측값만을 이용하여 충/방전 운전을 수행하면 방전을 할 수 있는 충전량(SOC) 예비력이 확보되었음에도 불구하고 해당 이벤트가 발생한 시점에 방전을 하지 않아 감소시킬 수 있었던 최대소비전력 비용과 첨두부하 기여 비용을 감소시키지 못한다.Typically, the settlement price in a Real-Time Pricing (RTP) plan is calculated and known after operating the actual power market. Therefore, since the actual settlement price is not known at the time of operation, it is inevitable to charge / discharge using the forecast price. That is, charging is performed when the predicted price is low, and discharge is performed when it is expensive. Therefore, damage may occur due to the difference between the forecast price and the actual settlement price. For example, if discharge was performed because the expected price at the time of operation was high, but the actual settlement price is lower than when charging is performed, there is a possibility that the charge / discharge operation may be caused by charging at a high price and discharging at a low price. . Similar problems can also occur in peak power consumption and peak load contribution costs. In other words, in the prediction, the maximum power consumption or the maximum grid load did not appear, but the actual operation result. In this case, if the charge / discharge operation is performed using only the predicted value, the maximum power consumption cost and peak that could be reduced by not discharging at the time when the event occurred, even though the SOC reserve power for discharging was obtained. It does not reduce the load contribution cost.

이에 따라, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 사용자의 설정에 따라 앞서 언급한 오차의 리스크를 감소시키기 위해 실시간 가격 정보(또는, 실시간 부하 정보)를 이용하여 정산 가격(또는 부하)의 예측 데이터를 보정할 수 있다. 예를 들어, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 도 4의 상부에 도시된 것처럼, 현재 전력구간에 해당하는 실시간 가격 정보(또는 실시간 부하 정보)가 없으면 예측 데이터를 그대로 충/방전 태스크 생성에 사용한다. 하지만 도 4에서와 같이 실시간 가격 정보 또는 실시간 부하 정보가 존재하는 경우, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 실시간 가격 또는 실시간 부하와, 이들의 예측 데이터의 가중 평균으로 예측 데이터를 보정할 수 있다. 이렇게 보정된 예측 데이터는 아래에서 다시 언급되는 충전 및 방전 태스크 생성에 이용될 수 있다. 이러한 예측 데이터의 보정에 따라 예측 데이터와 실제 정산에서 사용되는 값의 오차가 감소될 수 있다.Accordingly, the prediction data correction module 111 corrects the prediction data of the settlement price (or load) by using real-time price information (or real-time load information) in order to reduce the risk of the aforementioned error according to the user's setting. can do. For example, as shown in the upper part of FIG. 4, the prediction data correction module 111 uses the prediction data as it is in the charge / discharge task generation if there is no real-time price information (or real-time load information) corresponding to the current power section. . However, when there is real time price information or real time load information as shown in FIG. 4, the prediction data correction module 111 may correct the prediction data by the weighted average of the real time price or the real time load and their prediction data. The corrected prediction data may be used to generate the charge and discharge tasks, which will be mentioned later. According to the correction of the prediction data, an error between the prediction data and the value used in the actual settlement may be reduced.

또한, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 사용자의 설정에 따라 최적화 기반의 충/방전 태스크 생성 기법에서 발생할 수 있는 미소한 예측값의 차이로 발생할 수 있는 리스크를 감소시키기 위해 예측 데이터를 계단화 시킬 수 있다. 예를 들어, 충전이 필요한 시점에 현재 전력구간의 시장가격 예측값이 다음 전력구간의 예측값보다 미소하게 큰 경우, 다음 전력구간에서 충전을 수행하는 태스크가 생성되고 따라서 현재 전력구간에서는 충전을 수행하지 않는다. 하지만 실제 다음 전력구간에 시장가격이 상승하면 계획과는 다르게 비싼 비용을 지불하고 충전을 수행하게 된다. 이러한 리스크를 분산시키기 위해 예측 데이터 보정 모듈(111)은 도 4의 하단에 도시된 것처럼, 해당 전력구간을 복수의 단위 전력구간으로 구분하고, 실시간 가격 또는 실시간 부하에 대한 예측 데이터를 적어도 하나의 계단화 간격에 따라 단위 전력구간 별로 계단화할 수 있다. 즉, 본 예시에서 계단화를 수행하면, 현재 전력구간과 다음 전력구간의 가격이 동일한 값으로 보정되고 이에 따라 현재 전력구간과 다음 전력구간에 동일하게 충전을 수행하게 된다. 따라서 다음 전력구간에 시장가격이 상승하더라도 그 가격 상승으로 인한 손해는 예측값을 바로 사용하는 경우보다 감소될 수 있다.In addition, the prediction data correction module 111 may step the prediction data in order to reduce the risk that may occur due to the difference in the minute prediction values that may occur in the optimization-based charge / discharge task generation scheme according to the user's setting. . For example, if the market price forecast value of the current power section is slightly larger than the predicted value of the next power section at the time that charging is required, a task is generated to perform charging in the next power section, and thus the charging is not performed in the current power section. . However, if the market price rises in the next electric power section, charging will be performed at a high cost unlike the plan. In order to distribute these risks, the prediction data correction module 111 divides the corresponding power section into a plurality of unit power sections, as shown at the bottom of FIG. 4, and divides the prediction data for the real-time price or the real-time load by at least one step. It can be staircased by unit power intervals according to the conversion intervals. That is, when the staircase is performed in this example, the price of the current power section and the next power section is corrected to the same value, and thus charging is performed equally in the current power section and the next power section. Therefore, even if the market price increases in the next power section, the damage from the price increase can be reduced compared to using the forecast value immediately.

이렇게, 예측 데이터 보정 모듈(111)은 위에서 설명한 바와 같이 2개의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 전력 계통과 전력시장의 특성을 고려하여 예측 데이터를 보정하거나, 또는 계단화 간격을 적절하게 설정할 수 있고, 이는 사용자의 설정에 따라 선택적으로 즉, 2개의 기능 중 하나의 기능 또는 2개의 기능 모두가 이용될 수 있다.As such, the prediction data correction module 111 may perform two functions as described above. That is, it is possible to correct the prediction data in consideration of the characteristics of the power system and the power market, or to set the stepping interval appropriately, which is optional according to the user's setting, that is, one of two functions or two functions. All can be used.

최소 충전량 설정 모듈(112)은 전력 저장 장치를 비상발전기로 사용하기 위해, 독립운전 시 전력 계통의 부하를 일정한 시간(예, 비상용 디젤발전기 기동에 필요한 시간) 이상 공급할 수 있도록 최소 충전량을 설정하는 기능을 한다. 즉, 에너지 충전 장치(ESS)의 충전 및 방전 태스크 생성 시 에너지 충전 장치(ESS)를 최소 충전량 이상으로 유지해야 하는데, 최소 충전량 설정 모듈(112)은 이러한 최소 충전량을 설정하는 기능을 한다.In order to use the power storage device as an emergency generator, the minimum charge setting module 112 sets a minimum charge amount so that the load of the power system can be supplied for a predetermined time or more (for example, the time required for starting an emergency diesel generator) during independent operation. Do it. That is, when generating the charging and discharging tasks of the energy charging device ESS, the energy charging device ESS should be kept above the minimum charging amount. The minimum charging amount setting module 112 functions to set the minimum charging amount.

만약, 최소 충전량을 높게 설정하면 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 용량이 감소하여 전력 저장 장치(ESS)의 충전 또는 방전으로 얻을 수 있는 이득이 감소할 수 있다. 따라서 전력 저장 장치(ESS)의 활용도를 높이기 위해서는 최소 충전량을 가능한 한 낮게 설정할 필요가 있다.If the minimum charging amount is set high, the charge / discharge capacity of the power storage device ESS may be reduced, thereby reducing the gain obtained by charging or discharging the power storage device ESS. Therefore, in order to increase the utilization of the power storage device (ESS), it is necessary to set the minimum charge amount as low as possible.

이에 따라 최소 충전량 설정 모듈(112)은 기존특허들과 달리 부하 및 발전량 예측값과 전력 저장 장치(ESS)가 비상발전기로 동작해야 하는 최소시간을 이용하여 개별 전력구간의 최소 SOC 기준을 다르게 설정할 수 있다. 도 5에 도시된 것처럼, 해당 전력구간 이후의 (부하-발전)의 예측값이 크면 전력 저장 장치(ESS)는 비상 시 많은 전력을 공급해야 하므로, 해당 전력구간의 최소 충전량을 높게 설정한다. 반대의 경우에는 최소 충전량을 낮게 설정한다. 결과적으로 종래기술에서 사용한 방식에 비해 도 5의 빗금친 영역에 해당하는 충전량을 정상시 운전에 활용할 수 있게 된다. 이와 같은 최소 충전량은 아래의 수학식 1과 같이 계산된다.Accordingly, unlike the existing patents, the minimum charge setting module 112 may differently set the minimum SOC reference of the individual power section by using the load and generation amount prediction value and the minimum time that the power storage device (ESS) should operate as an emergency generator. . As shown in FIG. 5, when the predicted value of (load-generation) after the power section is large, the power storage device ESS needs to supply a lot of power in an emergency, and thus sets the minimum charge amount of the corresponding power section high. In the opposite case, set the minimum charge level low. As a result, the amount of charge corresponding to the hatched region of FIG. 5 can be utilized for normal operation compared to the method used in the related art. This minimum charge amount is calculated as in Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

여기서,

는 비상발전을 위한 전력 저장 장치(ESS)의 최소 충전량을 나타내고,

는 물리적인 전력 저장 장치(ESS)의 최소 충전량을 나타내고, t_min,back은 전력 저장 장치(ESS)가 비상발전기로 동작해야 하는 최소 시간을 나타내고, P_LD(x)는 부하 예측값을 나타내고, P_DG(x)는 발전 예측값(kw)을 나타내며, E_rated는 전력 저장 장치의 정격 에너지 용량을 나타낸다.here,

Represents the minimum charge of the power storage device (ESS) for emergency power generation,

Represents the minimum charge amount of the physical power storage device (ESS), t _{min, back} represents the minimum time that the power storage device (ESS) should operate as an emergency generator, P _LD (x) represents the load prediction value, P _DG (x) represents the power generation prediction value (kw), and E _rated represents the rated energy capacity of the power storage device.

임시 태스크 생성 모듈(113)은 충전 및 방전 제어 문제를 최적화 문제로 변환하고, 그 최적화 문제의 최적해를 찾음으로써 전력 저장 장치(ESS)에 대한 임시 충전 및 방전 태스크를 생성하는 기능을 한다. 구체적으로, 임시 태스크 생성 모듈(113)은 개별 전력구간에 대해 전력 저장 장치(ESS)를 최적으로 제어하기 위한 임시 충전 및 방전 태스크를 생성하는 기능을 한다. 상술한 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)는 에너지 요금, 최대 소비전력 비용 및 첨두부하기여 요금의 총합과 전력 저장 장치의 수명 감소 비용의 합이 최소가 되도록 태스크를 생성하는 것을 특징으로 하고, 이러한 최적화 과정에서 목적함수와 제약 조건은 각각 수학식 2 및 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.The temporary task generation module 113 converts the charging and discharging control problem into an optimization problem and finds an optimal solution of the optimization problem, thereby generating a temporary charging and discharging task for the power storage device ESS. In detail, the temporary task generation module 113 generates a temporary charging and discharging task for optimally controlling the power storage device ESS for each power section. As described above, the power operating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention generates a task such that the sum of the energy charge, the maximum power consumption cost, the peak charge rate, and the life reduction cost of the power storage device are minimized. In this optimization process, the objective function and the constraints may be expressed as Equation 2 and Equation 3, respectively.

<수학식 2><Equation 2>

여기서, P_ESS(i)는 전력구간(i)에서의 전력 저장 장치(ESS)의 출력을 나타내고, C_energy는 에너지 요금을 나타내고, C_MG,peak는 최대소비전력 요금을 나타내고, C_market,peak는 첨두부하기여 요금을 나타내고, C_wear,tear는 전력 저장 장치(ESS)의 수명 감소 비용을 나타내며, 구체적인 수학식은 전력 계통이 속한 전력시장의 전기요금 정산 규칙에 의해 정해질 수 있다.Here, P _ESS (i) represents the output of the power storage device (ESS) in the power section (i), C _energy represents the energy rate, C _{MG, peak} represents the maximum power consumption rate, C _{market, peak} Represents a peak charge, C _{wear, tear} represents a life reduction cost of the power storage device (ESS), and a specific equation may be determined by the electricity rate settlement rule of the power market to which the power system belongs.

제약조건으로는 유효전력의 상한 및 하한 조건과, 충전량의 상한 및 하한 조건이 사용될 수 있다. 또한, 임시 태스크 생성 모듈(113)은 예측값의 오차에 대응하기 위한 방전 예비력을 확보하기 위해 수학식 3과 같은 충전량(SOC) 제약조건을 사용할 수 있다.As the constraints, the upper and lower limits of the active power and the upper and lower limits of the charge amount may be used. In addition, the temporary task generation module 113 may use a charge amount (SOC) constraint as shown in Equation 3 to secure a discharge reserve force corresponding to the error of the predicted value.

<수학식 3><Equation 3>

여기서, T_SOC,max는 충전량이 최대가 되어야 하는 전력구간을 나타내고, SOC(T_SOC,max)는 전력구간 T_SOC,max에서의 충전량을 나타내며, SOC_max는 최대 충전량을 의미한다.Here, T _{SOC, max} represents a power section in which the charging amount should be the maximum, SOC (T _{SOC, max} ) represents the charging amount in the power section T _{SOC, max} , and SOC _max means the maximum charging amount.

수학식 3으로 언급된 제약조건은 다음과 같은 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 오후에 방전 이득이 없을 것으로 예측되는 상황을 가정한다. 이러한 상황에서 종래의 기술은 충전량(SOC)이 낮더라도 가격이 낮은 새벽 및 오전 시간대에 충전을 수행하지 않는다. 따라서 오후에 실제 가격이 상승하여 방전으로 이득을 얻을 수 있는 상황이 발생하더라도 충전량(SOC)의 부족으로 방전을 수행할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 하지만 앞의 제약조건을 태스크 생성에 적용하고 최대 충전량(SOC) 전력구간을 오전 8시로 설정하면 전력 저장 장치(ESS)의 운영 프로세스에 의해 오전 8시에 충전량이 최대가 되게 오전 8시 이전의 전력구간에서 충/방전을 수행할 수 있다. 따라서 8시 이후에 예측하지 못한 이벤트가 발생하더라도 방전을 수행할 수 있게 된다.The constraint referred to in Equation 3 may perform the following function. For example, suppose a situation is expected that there will be no discharge gain in the afternoon. In this situation, the conventional technology does not perform charging at low dawn and morning time even if the SOC is low. Therefore, even if a situation in which the actual price rises in the afternoon can benefit from the discharge may occur, the discharge may not be performed due to the lack of the SOC. However, if you apply the preceding constraints to task creation and set the maximum amount of charge (SOC) power interval to 8 am, the power before 8 am to maximize the charge at 8 am by the operating process of the power storage device (ESS). Charge / discharge can be performed in the section. Therefore, even if an unexpected event occurs after 8 o'clock, the discharge can be performed.

태스크 보정 모듈(114)은 임시 태스크 생성 모듈(113)을 통해 생성된 임시 태스크를 보정함으로써 최종 태스크를 생성하는 기능을 한다. 만약 목적함수가 선형식(전기요금의 대부분의 선형식으로 정의됨)이고 그 계수가 동일한 전력구간이 존재하면 목적함수를 최소화하는 최적해의 조합은 무한할 수 있다. 즉, 목적함수를 최소화하는 무한개의 충/방전 태스크가 존재한다. 예로 전력구간 1번과 전력구간 2번의 가격이 100원/kWh로 동일한 경우, 전력구간 1에서 10kWh를 충전하고 전력구간 2에서 5kWh를 충전하는 것과 전력구간 1에서 5kWh를 충전하고 전력구간 2에서 10kWh를 충전하는 것은 모두 비용이 1,500원으로 동일하다. 이와 같이 목적함수를 최소화하는 다양한 충/방전 태스크 중에 본 발명에서는 예측 오차의 리스크를 감소시키기 위해 도 6과 같이 최적화 문제에서 추정된 태스크 중 충전가격(방전가격은 부호가 반대)이 동일한 전력구간들의 충/방전을 최대한 분산시키는 태스크를 최종 충/방전 태스크로 선택할 수 있다.The task correction module 114 functions to generate the final task by correcting the temporary task generated by the temporary task generation module 113. If the objective function is linear (defined by most of the electrical charges) and there are power sections with the same coefficients, the combination of optimal solutions that minimize the objective function can be infinite. That is, there are infinite charge / discharge tasks that minimize the objective function. For example, if the price of power section 1 and power section 2 is the same as 100 won / kWh, charge 10kWh in power section 1, charge 5kWh in power section 2, charge 5kWh in power section 2, and charge 5kWh in power section 1, and 10kWh in power section 2 Charging is the same as all costing 1,500 won. As described above, among the various charge / discharge tasks that minimize the objective function, in order to reduce the risk of prediction error, the charge prices (discharge prices are opposite signs) among the tasks estimated in the optimization problem as shown in FIG. The task of distributing charge / discharge as much as possible can be selected as the final charge / discharge task.

태스크 보정 모듈(114)을 통해 이루어지는 태스크 보정 방법은 크게 3개의 과정으로 구분될 수 있다.The task correction method performed through the task correction module 114 may be divided into three processes.

먼저, 태스크 보정 모듈(114)은 개별 전력구간의 충전 가격과 최대 충전량을 정의할 수 있다. 임시 태스크 생성 모듈(113)을 통해 생성된 임시 태스크를 최적화 문제의 목적함수에 대입하여 개별 시간대에서 활성화된 가격 계수를 찾아 개별 전력구간의 충전가격을 계산할 수 있다. 다음으로 각 전력구간에 대하여 충전 가격을 변동시키지 않는 최대 충전량을 계산한다. 예로 전력 저장 장치(ESS)의 충전으로 전력 계통의 새로운 최대소비전력이 발생하면 최대소비전력 요금이 증가한다. 따라서, 이와 같은 경우 개별 전력구간의 최대 충전량은 각 전력구간의 소비전력을 최대소비전력 예측치(기존의 최대소비전력과 태스크를 적용하는 경우 발생하는 최대소비전력 중 큰 값) 이하로 유지할 수 있는 최대 충전량으로 결정된다First, the task correction module 114 may define the charging price and the maximum charging amount of each power section. The temporary task generated by the temporary task generation module 113 may be substituted into the objective function of the optimization problem to find the price coefficient activated in the individual time zone and calculate the charging price of the individual power section. Next, calculate the maximum charge amount that does not change the charge price for each power section. For example, charging a power storage device (ESS) results in a new maximum power consumption of the power system, increasing the maximum power consumption charge. Therefore, in this case, the maximum charge of the individual power sections is the maximum that can maintain the power consumption of each power section below the maximum power consumption prediction value (the larger of the existing maximum power consumption and the maximum power generated when the task is applied). It is decided by filling amount

또한, 태스크 보정 모듈(114)은 현재 연산을 진행하고 있는 전력구간(T)을 기준으로 보정 작업을 수행할 전력구간들의 집합을 추정할 수 있다. 즉, 태스크 보정 모듈(114)은 현재 연산을 진행하고 있는 전력구간(T)의 충전 상태 또는 방전 상태를 고려하여, 동일한 상태로 유지되는 전력구간들의 집합 즉, 보정 대상 전력구간 집합을 추정하는 기능을 한다. 예를 들어, 현재 연산을 진행하는 전력구간(T)의 태스크 결과가 충전이면 보정 대상 전력구간의 집합은 현재 연산 전력구간 이후 방전이 태스크된 전력구간 직전까지의 전력구간들 중 현재 연산 전력구간과 충전 가격이 동일한 전력구간들의 집합이다. 반대로 현재 연산을 진행하는 전력구간(T)의 태스크 결과가 방전이면 보정 대상 전력구간 집합은 현재 연산 전력구간 이후 충전이 태스크된 전력구간 직전까지의 전력구간들 중 현재 연산 전력구간과 충전가격이 동일한 전력구간들의 집합을 나타낸다. 만약 현재 연산 전력구간의 태스크 결과가 0이면 현재 연산 전력구간 이후 태스크 결과가 0인 아닌 최초 시간의 태스크 결과를 바탕으로 보정 대상 전력구간 집합을 정의한다.In addition, the task correction module 114 may estimate a set of power sections to perform a correction operation based on the power section T currently being calculated. That is, the task correction module 114 estimates a set of power sections that are maintained in the same state, that is, a set of correction target power sections, in consideration of the state of charge or discharge of the power section T that is currently being calculated. Do it. For example, if the task result of the power section T currently performing calculation is charging, the set of correction target power sections is equal to the current operation power section among the power sections after the current operation power section and before the power section where the discharge is performed. It is a set of power sections with the same charging price. On the contrary, if the task result of the power section T currently performing calculation is discharge, the set of corrected power section has the same charging price as that of the current operation power section among the power sections after the current operation power section and before charging. Represents a set of power sections. If the task result of the current operation power section is 0, the set of correction target power sections is defined based on the task result of the first time whose task result is not zero after the current operation power section.

또한, 태스크 보정 모듈(114)은 상술한 보정 작업을 수행할 보정 대상 전력구간 집합의 추정이 완료되면, 보정 대상 전력구간 집합에 속한 전력구간들에 대하여 태스크 보정 작업을 진행한다. 우선, 태스크 보정 모듈(114)은 보정 대상 전력구간 집합에 속한 전력구간들의 평균 출력을 계산하고, 보정 대상 전력구간 집합에 속한 전력구간 중 위에서 언급된 최대 충전량이 작은 순서로 전력구간에 대한 태스크 보정을 진행할 수 있다. 만약, 해당 전력구간의 최대 충전량이 평균 출력보다 작으면, 해당 구간의 태스크를 최대 충전량으로 설정하고, 남은 전력구간들에 대한 평균 출력을 다시 계산하며 다음 전력구간에 대한 연산을 수행할 수 있다. 반대로 최대 충전량이 평균 충전량보다 크면, 해당 구간의 충전량을 평균 충전량으로 설정하고 다음 구간에 대한 연산을 수행하게 된다.In addition, when the estimation of the correction target power interval set to perform the above-described correction operation is completed, the task correction module 114 performs the task correction operation on the power sections belonging to the correction target power interval set. First, the task correction module 114 calculates an average output of the power sections belonging to the set of power section to be corrected, and corrects the tasks for the power section in the order of the maximum charge amount mentioned above among the power sections belonging to the set of section to be corrected. You can proceed. If the maximum charging amount of the corresponding power section is smaller than the average output, the task of the corresponding section may be set to the maximum charging amount, the average output of the remaining power sections may be recalculated, and the operation for the next power section may be performed. On the contrary, if the maximum charging amount is larger than the average charging amount, the charging amount of the corresponding section is set as the average charging amount and the operation for the next section is performed.

목표값 추정부(120)은 태스크 생성부(110)를 통해 생성한 충전 및 방전 태스크 즉, 최종 충전 및 방전 태스크에 따라 전력 저장 장치(ESS)의 운전 모드(수동/태스크)를 설정하고, 설정된 유효전력 출력 목표값에 따라, 전력 저장 장치(ESS)의 제어기(130)로 전달할 전력 저장 장치(ESS)의 상태 및 유효전력 목표값을 추정하는 기능을 한다. 전력 저장 장치(ESS)의 운전 모드가 수동 모드면, 전력 저장 장치(ESS)의 상태 목표값 변경은 없으며, 유효전력 목표값만을 사용자 입력값으로 변경한다. 하지만 전력 저장 장치(ESS)가 태스크 모드로 운전되고 있으면 전력 저장 장치(ESS)의 상태 및 출력 목표값을 결정할 수 있다. 또한, 목표값 추정부(120)는 태스크 결과 목표값이 0이면 전력 저장 장치(ESS)의 상태를 준비(반도체 스위치 꺼짐)로 변경한다. 이와 같은 동작으로 불필요한 대기 동작(출력으로 0으로 제어하기 위한 반도체 스위치의 스위칭)으로 발생하는 손실을 감소시킬 수 있다.The target value estimator 120 sets an operation mode (manual / task) of the power storage device ESS according to a charge and discharge task generated through the task generator 110, that is, a final charge and discharge task. The function of estimating the state of the power storage device ESS and the active power target value to be delivered to the controller 130 of the power storage device ESS according to the active power output target value. If the operation mode of the power storage device ESS is the manual mode, there is no change in the state target value of the power storage device ESS, and only the active power target value is changed to the user input value. However, when the power storage device ESS is operated in the task mode, the state and output target value of the power storage device ESS may be determined. In addition, when the task result target value is 0, the target value estimator 120 changes the state of the power storage device ESS to ready (semiconductor switched off). This operation can reduce the loss caused by unnecessary standby operation (switching of the semiconductor switch to control to zero as an output).

제어부(140)는 목표값 추정부(120)를 통해 추정되어 전력 계통 운영시스템으로 전달된 목표값과, 동작 상태 설정값을 근거로 전력 저장 장치(ESS)의 동작 상태 및 출력 제어를 수행하는 기능을 한다. 상술한 바와 같이, 전력 저장 장치(ESS)의 동작 상태는 계통연계운전 중 사용되는 수동 운전 모드와 태스크 운전 모드, 그리고 독립운전 중 사용되는 일정 전압/주파수 운전 모드와 동기화 운전 모드로 나누어질 수 있다.The controller 140 performs an operation state and an output control of the power storage device ESS based on the target value estimated by the target value estimator 120 and transmitted to the power system operating system and the operating state setting value. Do it. As described above, the operation state of the power storage device ESS may be divided into a manual operation mode and a task operation mode used during grid linkage operation, and a constant voltage / frequency operation mode and synchronization operation mode used during independent operation. .

여기서, 태스크 운전 모드 즉, 유효전력 및 무효전력 제어 모드는 유효전력 및 무효 전력을 목표값에 따라 제어하는 모드를 나타내고, 일정 전압/주파수 운전 모드는 전압과 주파수를 목표값으로 제어하는 모드를 나타낸다. 동기화 운전 모드는 출력 전압의 크기와 위상각을 제어함으로써, 전력 계통 연계 스위치의 2차측(전력 계통)의 전압의 크기 및 위상각을 1차 측의 전압과 동기화시키는 모드를 나타낸다.Here, the task operation mode, that is, the active power and reactive power control mode indicates a mode for controlling the active power and the reactive power according to the target value, and the constant voltage / frequency operation mode indicates a mode for controlling the voltage and frequency to the target value. . The synchronous operation mode represents a mode for synchronizing the magnitude and phase angle of the voltage of the secondary side (power system) of the power system link switch with the voltage on the primary side by controlling the magnitude and phase angle of the output voltage.

또한, 제어부(140)에서는 전력 저장 장치(ESS)의 자체 시스템 보호를 위해 AC/DC 전압 및 전류, 충전량 등의 보호기능을 제공한다. 제어부(140)의 특징은 무정전 운전이 가능하다는 것이다. 즉, Anti-island 기능이 꺼져 있는 경우 전력망의 사고를 감지하면 자동으로 독립운전(전압/주파수 제어모드)을 수행한다. 또한 상위 전력망이 복전되면 이를 감지하고 자동으로 동기화를 수행하고, 전력 계통 연계 스위치가 닫히면 자동으로 유/무효전력 운전 모드로 운전 모드를 전환한다. 이와 같은 동작으로 상위 전력망과 연계된 후에 전력 저장 장치(ESS)가 동기화 모드를 유지하는 경우 계측 오차와 시지연으로 발생할 수 있는 문제(ESS 과전류 보호 동작, 과도한 돌입전류 등)를 최소화할 수 있다.In addition, the controller 140 provides a protection function such as an AC / DC voltage, a current, and a charge amount to protect a system of the power storage device ESS. A characteristic of the controller 140 is that an uninterruptible operation is possible. In other words, if the anti-island function is turned off, an autonomous operation (voltage / frequency control mode) is automatically performed when an accident in the power grid is detected. In addition, when the upper power grid is restored, it detects and automatically synchronizes. When the power system link switch is closed, the operation mode is automatically switched to active / reactive power operation mode. In this manner, when the power storage device ESS maintains the synchronization mode after being connected to the upper power grid, problems that may occur due to measurement error and delay (ESS overcurrent protection operation, excessive inrush current, etc.) may be minimized.

사용자 인터페이스부(130)는 사용자가 전력 저장 장치(ESS)의 운전과 관련된 제반 사항을 결정하기 위한 다양한 정보를 표출하고 관련 기기들을 제어할 수 있는 환경을 제공한다. 사용자 인터페이스부(130)에서 표출되는 데이터는 다음과 같다.The user interface unit 130 provides an environment in which a user expresses various information for determining various matters related to the operation of the power storage device (ESS) and controls related devices. Data expressed in the user interface 130 is as follows.

- 전력 저장 장치(ESS) : 상태(정지/준비/동작), 운전모드(독립운전/동기화/자동/수동), 경고 및 알람, 충전량(SOC), 유/무효전력 출력, 전압, 주파수, 통신 상태, 상위 전력망 동기화 결과 등-Power storage device (ESS): status (stop / ready / operation), operation mode (independent operation / synchronization / auto / manual), warning and alarm, charge amount (SOC), active / reactive power output, voltage, frequency, communication Status, higher grid synchronization results, etc.

- 전력 계통 연계 스위치 : 상태(open/close), 유/무효전력, 통신 상태 등-Power system link switch: open / close, active / reactive power, communication status, etc.

- 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크 : 태스크 결과 및 운전 이력, 시장 가격 이력 및 예측값, 전력 계통 소비전력 이력 및 예측값, 상위 전력망 부하 이력 및 예측값, 전력 저장 장치(ESS)의 운전 이득 등-Charge / discharge tasks of the power storage device (ESS): task results and operation history, market price history and forecast values, power system power consumption history and forecast values, upper grid load history and forecast values, operating gain of the power storage device (ESS), etc.

사용자는 위와 같은 자료를 바탕으로 사용자 인터페이스부(130)를 통해 다음과 같은 작업을 수행할 수 있다.The user may perform the following operations through the user interface unit 130 based on the above materials.

- 전력 저장 장치(ESS) : 상태(정지/준비/동작) 제어, Anti-island 기능 설정, 자동/수동 모드 선택, 수동 모드에서 유/무효전력 출력 제어, 독립운전 시 전력 저장 장치(ESS)의 출력 전압 제어 등-Power storage device (ESS): control status (stop / ready / operation), anti-island function setting, automatic / manual mode selection, control of active / reactive power output in manual mode, power storage device (ESS) in independent operation Output voltage control etc.

- 전력 계통 연계 스위치 : 상태(open/close) 제어 등-Power system link switch: open / close control

- 전력 저장 장치(ESS)의 충/방전 태스크 : 태스크 생성 주기 변경, 태스크 생성과 관련된 변수 변경 등-Charge / discharge task of the power storage device (ESS): change of task creation cycle, change of variables related to task creation, etc.

추가적으로 사용자 인터페이스부(130)에서는 사용자에 의한 오조작으로 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위해 2개의 기능을 더 제공할 수 있다. 여기서, 먼저, 사용자 인터페이스부(130)는 상위 전력망 연계 블랙스타트 방지 기능을 제공할 수 있다. 여기서, Anti-island 모드가 활성화되어 있고, 상위 전력망의 고장으로 정전이 발생한 경우, 전력 저장 장치(ESS)는 운전을 정지한다. 전력 저장 장치(ESS)를 비상 발전원으로 사용하여 전력 계통에 전력을 공급하기 위해서 사용자는 반드시 전력 계통 연계 스위치를 열고 전력 저장 장치(ESS)를 기동하여야 한다. 만약 전력 계통 연계 스위치를 열지 않고 전력 저장 장치(ESS)를 기동하면 최악의 경우 전력 저장 장치(ESS)에 과전류가 발생하여 반도체 스위치가 소손될 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위해 사용자 인터페이스부(130)에서는 정전이 발생한 경우(즉, 정전 발생 신호가 감지된 경우), 상위 전력망 연계 스위치가 닫혀있으면 사용자가 전력 저장 장치(ESS)의 동작 명령을 입력하더라도 자체적으로 전력 저장 장치(ESS)의 동작 신호를 막고 경고 메시지를 표출할 수 있다.In addition, the user interface unit 130 may further provide two functions to prevent a problem that may occur due to an incorrect operation by the user. Here, first, the user interface 130 may provide a higher power grid-linked black start prevention function. Here, when the anti-island mode is activated and a power failure occurs due to a failure of the upper power grid, the power storage device ESS stops operating. In order to supply power to the power system using the power storage device (ESS) as an emergency power source, the user must open the power system link switch and start the power storage device (ESS). If the power storage device (ESS) is started without opening the power system link switch, in the worst case, an overcurrent may occur in the power storage device (ESS) and the semiconductor switch may be damaged. In order to prevent such a problem, the user interface unit 130 inputs an operation command of the power storage device (ESS) when a power failure occurs (that is, when a power failure signal is detected) and the upper power grid connection switch is closed. However, it may block the operation signal of the power storage device (ESS) by itself and display a warning message.

또한, 사용자 인터페이스부(130)는 비동기 재연계 방지 기능을 제공할 수 있다. 독립운전 중에 상위 전력망이 복전되면 전력 계통의 상위 전력계통으로 연결하는 재연계를 수행해야 한다. 이때 상위 전력계통과 전력 계통의 전압이 동기화(크기와 위상각)되지 않은 상태로 전력 계통 연계 스위치를 닫으면 과도한 돌입 전류의 발생으로 상위 전력계통의 보호기기나 ESS의 보호기기가 동작하여 정전이 발생할 수 있다. 비동기 재연계 방지 기능은 이와 같은 문제를 방지하기 위해 독립운전 중에 상위 전력망과 수용가 전력망의 전압이 동기화되지 않으면 연계 스위치의 조작을 막으며 관련 경고 메시지를 표출하는 기능이다In addition, the user interface 130 may provide an asynchronous reassociation prevention function. If the upper grid is restored during stand-alone operation, reconnection to the upper grid of the grid should be performed. At this time, if the power system link switch is closed when the voltage of the upper power system and the power system are not synchronized (size and phase angle), excessive inrush current may occur, which may result in power failure or the protection device of the upper power system may operate. have. The asynchronous reconnection prevention function prevents the operation of the interlock switch and displays the relevant warning message if the voltages of the upper grid and the consumer grid are not synchronized during stand-alone operation.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 운영 장치(100)의 실증 결과, 에너지 요금, 최대소비전력 요금, 첨두부하 기여 요금, 전력 저장 장치(ESS)의 수명 감소 비용을 최소화하면서, 실제 운영이 가능한 점이 확인되었다.As a result of the demonstration of the power operating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention described above, the actual operation is minimized while minimizing the energy cost, the maximum power consumption fee, the peak load contribution fee, and the life reduction cost of the power storage device (ESS). Possible points were confirmed.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the best embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not implemented only through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Implementation may be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다. In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes within the scope without departing from the spirit of the present invention for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the above-described embodiments and attached Not limited by the drawings, all or part of the embodiments may be selectively combined to enable various modifications.

100 : 전력 운영 장치
110 : 태스크 생성부 120 : 목표값 추정부
130 : 사용자 인터페이스부 140 : 제어부100: power operating device
110: task generator 120: target value estimator
130: user interface unit 140: control unit

Claims

Collect forecast data and real-time operating information about load, power generation and energy prices for each power section of the power system, define the minimum charge of the power storage devices connected to the power system for each power section, and ensure that power costs are minimized. A task generator configured to generate charge and discharge tasks of the power storage device for each section;
A target value estimator for determining an operating state of a power storage device and estimating an effective power target value to be output from the power storage device according to user setting information and the charging and discharging tasks; And
And a controller configured to control an operation of the power storage device according to the operating state and an effective power target value.
Power operating device.

The method of claim 1,
The task generator
A power operating device that generates charge and discharge tasks to minimize the sum of energy bills, maximum power bills, peak load contribution bills, and the cost of reducing the life of the power storage device.

The method of claim 1,
The task generator
And a prediction data correction module for correcting prediction data of the power section based on real-time price information in the power section for each power section according to a user's setting.

The method of claim 1,
The task generator
And a minimum charge setting module for setting a minimum charge amount of the power storage device connected to the power system for each power section, wherein the minimum charge setting module includes a minimum charge amount of the power storage device for emergency power generation and a minimum charge amount of the physical power storage device. Power management to set the minimum charge of the power storage device for each power section based on the minimum time that the power storage device should operate as an emergency generator, forecast data for load, forecast data for power generation and rated energy capacity of the power storage device Device.

The method of claim 1,
The task generator
Power operating device for generating a temporary charge and discharge task for the power storage device by converting a charge and discharge control problem into an optimization problem and finding an optimal solution of the optimization problem.

The method of claim 5,
The objective function of the optimization problem is such that the sum of the energy charge, the maximum power consumption cost, the peak load contribution fee, and the reduced lifespan cost of the power storage device are minimized.

The method of claim 6,
The task generator
Further comprising a task correction module that analyzes the charge price by power section and the temporary charge and discharge tasks, and generates a final charge and discharge task by distributing the temporary charge and discharge tasks to maximize the distribution of charge and discharge plans by power section. Including power operating device.

The method of claim 7, wherein
The task generator
Define the charge price and the maximum charge amount of the individual power section, and define the power section that is in the same state continuously as the charging or discharging state as the set of power section to be calibrated, and the average output of the power sections belonging to each calibration section And a final charging and discharging task by performing calculation by comparing the average power and the power section belonging to each set of power sections to be corrected.

A power storage device comprising the power operating device according to any one of claims 1 to 8.