JP2022538533A - 仮想発電所の電力取引システムおよびそれを利用した仮想発電所の電力取引方法 - Google Patents

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Abstract

本発明に係る仮想発電所の電力取引システムは、電力系統に連携され、分散型電源を含む複数の仮想発電所と、前記電力系統に連携され、前記分散型電源から生産された電力を消費して熱エネルギーに変換する熱変換装置と、前記分散型電源の出力変動による前記複数の仮想発電所の過不足電力量を分析し、前記電力系統および仮想発電所の出力を安定化させるよう前記過不足電力量の分析結果を利用して、複数の仮想発電所、前記電力系統、または前記熱変換装置の間の電力取引を制御する電力取引装置と、を含む。これにより、本発明は、分散型電源の出力変動による仮想発電所の出力変動を最小限に抑え、仮想発電所の出力を安定的に維持させる効果を与える。

Description

本発明は、仮想発電所の電力取引システムおよびそれを利用した仮想発電所の電力取引方法に関するものである。
最近では、化石燃料の枯渇やエネルギー問題を背景に、新再生可能エネルギー源の比重が着実に増大しつつある。また、地球規模の気候危機への対応および産業競争力の確保に向けた新再生可能エネルギー源の比重が世界的に拡大傾向にある。さらに、従来の中央給電中心の電力供給方式を補完するために、分散型電源（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ；ＤＥＲ）が電力系統に積極的に導入されている。
分散型電源は、負荷の近くに中小規模で設置することができる上、短期間で設置することや短い時間内に起動することが可能であるという利点を有している。さらに、電力網内に点在している様々なタイプの分散型電源を、進歩した情報通信技術および自動制御技術を用いて、単一の発電システムとして運営するための統合管理システム、すなわち仮想発電所（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，ＶＰＰ）が開発されつつある。
しかし、新再生可能エネルギー源を利用して発電する分散型電源の場合には、気候や天候などにより出力が急変して出力制御が難しく、瞬時に発生する出力変動性により電力需給の不均衡をもたらしかねない。
例えば、分散型電源の出力が急増して分散型電源の発電量が入札発電量を超える場合、電力系統や仮想発電所の周波数が高くなり、電力供給の過剰で需給の不均衡が生じかねない。また、分散型電源の出力が急減して分散型電源の発電量が入札発電量よりも低くなる場合、電力系統の系統周波数が低くなり、電力供給の不足で需給の不均衡が生じるという問題があった。
そこで、電力系統および仮想発電所を安定的に運営することができる方策が求められる。
一方、最近では、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）や揚水発電所を通じて新再生可能エネルギーを貯蔵し、足りない電力量を補う方法が研究されつつある。
しかし、ＥＳＳは価格が高くて経済性が低い。また、ＥＳＳは容量限界で大容量の電力を貯蔵することが不可能であり、これによって電力系統の足りない電力量を補うには限界があった。さらに、ＥＳＳは火災や爆発の危険があることから安定性が低いという問題も有している。
なお、揚水発電所は大容量の電力を貯蔵することは可能であるものの、設置や運営にかかるコストが高くて経済性が低く、稼働時間も２時間以内と短いという欠点があった。また、揚水発電所は設置場所に制約が多く、建設期間が長いという問題のほか、周辺の環境を破壊するという問題も抱えている。
この背景技術の部分に記載された事項は、発明の背景に関する理解を深めるために作成されたものであって、この技術が属する分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術ではない事項を含むことがある。
本発明は、分散型電源の出力変動による仮想発電所の過不足電力量を分析し、仮想発電所の過不足電力量に応じて仮想発電所と熱変換装置との間の電力取引を制御したり、仮想発電所と新再生熱併合発電所との間の電力取引を制御することで、電力系統および仮想発電所の出力を安定化させることができる仮想発電所の電力取引システムおよび仮想発電所の電力取引方法を提案しようとするものである。
本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムは、電力系統に連携され、分散型電源を含む複数の仮想発電所と、前記電力系統に連携され、前記分散型電源から生産された電力を消費して熱エネルギーに変換する熱変換装置と、前記分散型電源の出力変動による前記複数の仮想発電所の過不足電力量を分析し、前記電力系統および仮想発電所の出力を安定化させるよう前記過不足電力量の分析結果を利用して、複数の仮想発電所、前記電力系統、または前記熱変換装置の間の電力取引を制御する電力取引装置と、を含む。
前記電力系統に連携され、新再生可能エネルギー源を利用して電力を生産する新再生熱併合発電所をさらに含み、前記電力取引装置は、前記過不足電力量の予測結果を基に、前記新再生熱併合発電所で生産された電力を前記複数の仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御することができる。
前記電力取引装置は、前記複数の仮想発電所の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを分析し、前記発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを用いて前記電力取引を制御することができる。
前記電力取引装置は、前記複数の仮想発電所のうち少なくとも一つの仮想発電所において、入札誤差、出力変動、または需要変動で余剰電力が発生する場合、前記仮想発電所の余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所の出力を安定化させることができる。
前記電力取引装置は、前記複数の仮想発電所のうち少なくとも一つの仮想発電所において、入札誤差、出力変動、または需要変動で出力不足が予測される場合、前記新再生熱併合発電所で発電された電力を前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所の出力を安定化させることができる。
前記電力取引装置は、仮想発電所のＶＰＰ入札発電量と前記仮想発電所のＶＰＰ予想出力量とを比較して、前記仮想発電所の過不足電力量を予測することができる。
前記電力取引装置は、前記仮想発電所に連携された分散型電源から生産される発電量をリアルタイムでモニタリングして、前記仮想発電所で発電されるＶＰＰ発電量を導出し、前記ＶＰＰ発電量から前記仮想発電所の負荷で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を導出することができる。
前記電力取引装置は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合に、前記仮想発電所で余剰電力が生産されると判断し、前記仮想発電所が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう電力取引を制御することができる。
前記電力取引装置は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所の出力が足りないだろうと判断し、前記新再生熱併合発電所が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御することができる。
前記分散型電源は、風力発電機、太陽光発電機、地熱発電機、燃料電池、バイオエネルギー、海洋エネルギー、または出力調整ができない変動性電源のうち少なくとも一つを含むことができる。
前記新再生熱併合発電所は、ウッドチップ、燃料電池、または副生ガスのうち少なくとも一つを用いて電力を生産することができる。
前記電力取引装置は、前記電力系統または前記複数の仮想発電所に連携された負荷の需要反応を予測して、前記電力取引を制御することができる。
前記電力取引装置は、仮想発電所に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、分散型電源が追加的に発電できる応動量または前記変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動速度を分析し、前記変動性電源の出力が減少して、前記仮想発電所内の電力供給が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量よりも小さいか、或いは前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、前記電力取引を調整することができる。
本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引方法は、電力系統に連携された仮想発電所内に配置された分散型電源の出力変動性を分析するステップと、前記分散型電源の出力変動性による前記仮想発電所の過不足電力量を予測するステップと、前記過不足電力量の予測結果を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、または前記電力系統に連携された熱変換装置、または前記電力系統に連携された新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御し、前記仮想発電所の余剰電力を前記熱変換装置が消費したり、前記仮想発電所の足りない出力を前記新再生熱併合発電所の電力で補うよう前記電力取引を制御するステップと、を含む。
前記電力取引を制御するステップは、前記仮想発電所のＶＰＰ入札発電量、前記分散型電源の発電量、電力系統の系統情報、または前記仮想発電所の外部から受信された制御信号のうち少なくとも一つを基に前記電力取引を制御することができる。
前記電力取引を制御するステップは、前記仮想発電所の区域周波数をリアルタイムで検出するステップと、前記区域周波数を基に前記仮想発電所、前記熱変換装置、または前記新再生熱併合発電所の間の電力取引量を制御するステップと、を含むことができる。
複数の分散型電源から生産される発電量をモニタリングして、仮想発電所で発電されるＶＰＰ発電量を導出するステップと、前記ＶＰＰ発電量から前記仮想発電所の負荷で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を計算するステップと、をさらに含むことができる。
前記ＶＰＰ予想出力量とＶＰＰ入札発電量とを比較するステップと、比較結果を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、または前記熱変換装置、および前記新再生熱併合発電所の間の電力取引を調整するステップと、をさらに含むすることができる。
前記電力取引を調整する段階は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合、前記仮想発電所で余剰電力が生産されると判断するステップと、前記仮想発電所が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう、前記仮想発電所と前記熱変換装置との間の電力取引を制御するステップと、を含むことができる。
前記電力取引を調整する段階は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所の出力が足りないだろうと判断するステップと、前記新再生熱併合発電所が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう、前記新再生熱併合発電所と前記仮想発電所との電力取引を制御するステップと、を含むことができる。
前記分散型電源は、風力発電機、太陽光発電機、地熱発電機、燃料電池、バイオエネルギー、海洋エネルギー、または出力調整ができない変動性電源のうち少なくとも一つを含むことができる。
前記新再生熱併合発電所は、ウッドチップ、燃料電池、または副生ガスのうち少なくとも一つを用いて電力を生産することができる。
前記仮想発電所の需要反応を予測するステップと、前記需要反応を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、前記熱変換装置、および前記新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御するステップと、をさらに含むことができる。
仮想発電所に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、分散型電源が追加的に発電できる応動量または前記変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動速度を分析するステップと、前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、前記電力取引を調整するステップと、をさらに含むことができる。
本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引装置は、電力系統に連携された仮想発電所の各種データを収集するデータ収集モジュールと、前記仮想発電所の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを分析し、前記仮想発電所に連携された分散型電源の発電量の変化による前記仮想発電所の前記出力変動および前記仮想発電所の過不足電力量を分析する分析モジュールと、前記仮想発電所の前記入札誤差、前記出力変動、および前記過不足電力量のうち少なくとも一つを用いて、複数の仮想発電所、熱変換装置、および新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御する電力取引モジュールと、を含む。
本発明によると、分散型電源の出力変動による仮想発電所の過不足電力量を分析し、仮想発電所の過不足電力量に応じて仮想発電所と熱変換装置との間の電力取引を制御したり、仮想発電所と新再生熱併合発電所との間の電力取引を制御することにより、電力系統および仮想発電所の出力を安定化させることができる環境を提供する。
また、本発明は、分散型電源の出力変動によって過剰に生産される余剰電力を熱変換装置に供給し、熱変換装置が余剰電力を消費して熱エネルギーを生産するよう電力取引を制御することにより、新再生可能エネルギー源のように出力制御が難しい分散型電源の出力変動による仮想発電所の出力変動を最小限に抑え、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる。
また、本発明は、熱変換装置で生産された熱エネルギーを大容量で貯蔵して熱負荷に提供することにより、エネルギー源の浪費を防ぐことができる環境を提供する。
また、本発明は、仮想発電所および分散型電源の出力変動に対応して新再生熱併合発電所の発電量を調整し、前記新再生熱併合発電所で発電された電力で仮想発電所の足りない出力を補うことにより、新再生可能エネルギー源のように出力制御が難しい分散型電源によって発生される仮想発電所の出力不足およびこれによる仮想発電所の出力変動を最小限に抑えて、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる環境を提供する。
また、本発明は、各個別分散型電源の予想発電量を分析し、分散型電源の予想発電量を合算してＶＰＰ予想発電量を導出し、前記ＶＰＰ予想発電量を基にＶＰＰ入札発電量を導出することにより、最適な入札発電量を効果的に決定することができる環境を提供する。
また、本発明は、複数の分散型電源から生産される発電量をモニタリングして、仮想発電所内でリアルタイムで発電されるＶＰＰ発電量またはＶＰＰ予想出力量を導出し、前記ＶＰＰ発電量または前記ＶＰＰ予想出力量とＶＰＰ入札発電量とを比較して、仮想発電所と熱変換装置および新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御することにより、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる環境を提供する。
また、本発明は、電力系統の系統周波数または仮想発電所の区域周波数をリアルタイムで検出し、検出された周波数を基に電力取引を制御することにより、変動性電源である分散型電源の出力変動による電力系統の系統周波数の急変および仮想発電所の区域周波数の急変を防止することができる環境を提供する。
また、本発明は、ＶＰＰ入札発電量、個別分散型電源の発電量、電力系統の系統情報、または電力取引所から受信された制御信号のうち少なくとも一つを基に電力取引を制御することにより、仮想発電所の出力を安定的に維持させ、これにより、電力系統を安定的に維持させることができる環境を提供する。
本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムを簡略に示す図である。 本発明の一実施例に従って、電力系統に連携された仮想発電所を簡略に示す図である。 本発明の一実施例に係る電力取引装置の概略的な構成を示すブロック図である 本発明の一実施例に係る仮想発電所管理装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係る仮想発電所に連携された仮想発電所出力調整システムの概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に従って、仮想発電所と入札を進め、仮想発電所の過不足電力量を予測して電力取引を制御する過程を簡略に示すフロー図である。 電力系統において一般的な１日の電力需要曲線を示すグラフである。 変動性電源の出力増加による純負荷量の変化を示すグラフである。 本発明の一実施例に従って、ＶＰＰ入札発電量とＶＰＰ予想出力量とを比較して、電力取引を制御する過程を簡略に示すフロー図である。 本発明の一実施例に従って、ＶＰＰ入札発電量とＶＰＰ予想出力量とを比較して、電力取引を制御する例を示すグラフである。
以下、本発明の好ましい実施例を、添付した図面に基づいて詳細に説明すると次の通りである。
これに先立ち、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらに代替することができる様々な均等物と変形例とがあり得ることを理解すべきである。
以下では、添付した図面を参考にしながら、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるよう詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。なお、図面で本発明を明確に説明するために、説明とは関係のない部分は省略し、明細書全体において、類似した部分については類似した図面の符号を付した。
図面で示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜上、任意に示したものであるため、本発明が必ずしも図面に示されたものに限定されるものではなく、複数の部分および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を排除するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…機」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアかソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現することができる。
別途定義されていない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているものと同じ用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されてはならない。
また、実施例を説明するにあたり、関連する公知技術に対する具体的な説明が実施例の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
それでは、図１～図１０を参考にしながら、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムおよび仮想発電所の電力取引方法について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムを簡略に示す図であり、図２は、本発明の一実施例に従って、電力系統に連携された仮想発電所を簡略に示す図である。このとき、仮想発電所電力取引システム、電力系統１０、および仮想発電所２００は、本発明の実施例に係る説明を行うために必要な概略的な構成のみを示すだけであって、このような構成に限るものではない。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る仮想発電所（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，以下ＶＰＰ）電力取引システムは、分散型電源の出力変動による複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を分析する。
なお、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムは、前記過不足電力量の分析結果を利用して、電力取引を制御して電力系統１０および前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の出力を安定化させることができる。
一方、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムは、電力系統１０の電力取引を制御する電力取引装置１００と、前記電力系統１０に連携された複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と、仮想発電所２００の余剰電力を消費して前記仮想発電所２００の出力を調整する第１出力調整システム３００と、前記仮想発電所２００に電力を供給して前記仮想発電所２００の出力を調整する第２出力調整システム４００と、を含むことができる。
なお、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムは、電力系統１０の複数の発電所（１２－１～１２－ｎ）で生産した電力を送電用変電所１４および配電用変電所１６を介して電力使用者に供給するよう電力市場を運営することもできる。
まず、前記電力取引装置１００は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進め、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）で生産された電力の一部を電力系統１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
また、前記電力取引装置１００は、分散型電源２１０の出力変動による前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を分析することができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記過不足電力量の分析結果を利用して、前記電力系統１０、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）、前記第１出力調整システム３００、および前記第２出力調整システム４００の間の電力取引を制御することができる。これにより、本発明は、電力系統１０および仮想発電所２００の出力を安定化させることができる。
例えば、前記電力取引装置１００は、前記過不足電力量の予測結果を基に、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の余剰電力を前記第１出力調整システム３００に供給するよう電力取引を制御することができる。
また、前記電力取引装置１００は、前記過不足電力量の予測結果を基に、前記第２出力調整システム４００で生産された電力を前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）に供給するよう電力取引を制御することができる。
ここで、前記第１出力調整システム３００は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）から生産された電力の一部を供給されて熱エネルギーに変換する熱変換装置３１０を含むことができる。
なお、前記第２出力調整システム４００は、新再生可能エネルギー源を利用して電力を生産する新再生熱併合発電所４１０を含むことができる。例えば、新再生熱併合発電所４１０は、ウッドチップ、燃料電池、または副生ガスのうち少なくとも一つを用いて電力を生産することができる。
こうした前記第１出力調整システム３００の熱変換装置３１０および前記第２出力調整システム４００の新再生熱併合発電所４１０は、従来のＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）や揚水発電所とは異なり、コストが安く速応性が高いという利点を有している。
また、前記熱変換装置３１０および前記新再生熱併合発電所４１０は、分散型電源２１０や仮想発電所２００の周辺に設置することが容易であり、設置地域において制限が緩いという利点も有している。
なお、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、分散型電源が追加的に発電できる応動量情報を分析することができる。
ここで、応動量情報は、仮想発電所２００に連携された変動性電源（例えば、新再生可能エネルギー源）の出力変動に対応するために、仮想発電所２００に連携された分散型電源が追加的に発電できる応動量の値または前記変動性電源の出力変動に対応して、分散型電源が追加的に発電できる応動速度を含む。
なお、前記応動量は、仮想発電所２００に連携された変動性電源（例えば、新再生可能エネルギー源）の出力変動に対応するために、仮想発電所２００に連携された分散型電源が追加的に発電できる発電量を含む。なお、応動速度は、仮想発電所２００に連携された変動性電源の出力変動に対応して、仮想発電所２００に連携された分散型電源が追加的に発電できる発電速度を含む。このとき、このような応動量および応動速度は、分散型電源のランプレート（Ｒａｍｐ Ｒａｔｅ）特性情報を含むことができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記変動性電源の出力が減少して、仮想発電所２００内の電力供給が仮想発電所２００内に配置された負荷の電力需要量よりも小さいか、或いは前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、前記仮想発電所２００と前記第１出力調整システム３００および前記第２出力調整システム４００との間の電力取引を調整することができる。
例えば、前記変動性電源の出力が減少して、仮想発電所２００内の電力供給が仮想発電所２００内に配置された負荷の電力需要量よりも小さいか、或いは前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、本発明は、前記仮想発電所２００から前記第１出力調整システム３００への電力取引量を減少させたり、前記第２出力調整システム４００から前記仮想発電所２００への電力取引量を増加させるよう制御することができる。
また、前記電力取引装置１００は、電力系統１０または仮想発電所２００に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、前記新再生熱併合発電所４１０が追加的に発電できる応動量情報を分析することができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記仮想発電所２００に連携された変動性電源の出力が減少して、前記仮想発電所２００内の電力供給が仮想発電所２００内に配置された負荷の電力需要量よりも小さい場合、前記新再生熱併合発電所４１０の応動量情報を基に、前記仮想発電所２００と前記第１出力調整システム３００および前記第２出力調整システム４００との間の電力取引を調整することもできる。
図２を参照すると、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）は、様々な種類の分散型電源（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ＤＥＲ）２１０を含み、前記分散型電源２１０から生産された電力を電力系統に供給することができる。
ここで、前記分散型電源２１０は、風力発電機、太陽光発電機、地熱発電機、燃料電池、バイオエネルギー、海洋エネルギー、または出力調整ができない変動性電源のうち少なくとも一つを含むことができる。
なお、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）は、仮想発電所管理装置５００を通じて電力取引装置１００と入札を進めることができる。前記仮想発電所管理装置５００は、仮想発電所２００から電力系統１０に供給するＶＰＰ入札発電量を決定することができる。ここで、前記ＶＰＰ入札発電量は、入札期間中に仮想発電所２００から電力系統１０に供給する電力供給量または電力出力量を含む。
なお、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）は、前記ＶＰＰ入札発電量に応じて前記仮想発電所２００に連携された複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）から生産された電力の一部を電力系統１０に供給することができる。
例えば、前記仮想発電所管理装置５００は、複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の発電量を予測して入札を執行することができる。なお、前記仮想発電所管理装置５００は、複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の前記予想発電量から前記仮想発電所２００内の負荷２２０で消費される電力消費量を差し引いて前記ＶＰＰ入札発電量を決定することができる。
また、前記仮想発電所管理装置５００は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することができる。なお、前記仮想発電所管理装置５００は、前記仮想発電所２００内に配置された負荷２２０の電力需要量を予測し、前記電力需要量を基に、前記仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することもできる。
なお、前記仮想発電所管理装置５００は、前記仮想発電所２００の出力変動および誤差の分析結果を基に、前記仮想発電所２００内に配置された仮想発電所出力調整システム６００の動作を制御して前記仮想発電所２００の出力変動を安定化させることもできる。
ここで、前記仮想発電所出力調整システム６００は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）から生産された電力の一部を供給されて熱エネルギーに変換する熱変換装置または、新再生可能エネルギー源を利用して電力を生産する新再生熱併合発電所などを含むことができる。
図３は、本発明の一実施例に係る電力取引装置の概略的な構成を示すブロック図である。このとき、電力取引装置１００は、本発明の実施例に係る説明を行うために必要な概略的な構成のみを示すだけであって、このような構成に限るものではない。
図３を参照すると、本発明の一実施例に係る電力取引装置１００は、電力系統１０に連携された複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を分析して電力取引を制御することができる。
ここで、前記過不足電力量は、仮想発電所２００に連携された分散型電源２１０の出力が急激に増加して発生する、前記仮想発電所２００で超過生産された余剰電力を含む。また、前記過不足電力量は、分散型電源２１０の出力が急激に減少したり、負荷２２０の電力使用量が急増して発生する前記仮想発電所２００の足りない電力量を含む。
なお、前記電力取引装置１００は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを分析し、前記発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを用いて前記電力取引を制御することができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の入札誤差、出力変動、または需要変動を分析して、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と前記熱変換装置３１０との電力取引を制御することができる。
例えば、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で余剰電力が発生する場合、前記仮想発電所２００の余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所２００の出力を安定化させることができる。
また、電力取引装置１００は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の入札誤差、出力変動、または需要変動を分析して、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と前記新再生熱併合発電所４１０との電力取引を制御することができる。
例えば、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で出力不足が予測される場合、前記新再生熱併合発電所４１０で追加的に発電された電力を、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所２００および前記電力系統１０を安定化させることができる。
なお、前記電力取引装置１００は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれのＶＰＰ入札発電量と前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれのＶＰＰ予想出力量とを比較して、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を予測することができる。
ここで、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００に連携された分散型電源２１０から生産される発電量をリアルタイムでモニタリングして、前記仮想発電所２００で発電されるＶＰＰ発電量を導出することができる。なお、前記電力取引装置１００は、前記ＶＰＰ発電量から前記仮想発電所２００の負荷２２０で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を導出することができる。
例えば、前記電力取引装置１００は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合に、前記仮想発電所２００で余剰電力が生産されると判断することができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記仮想発電所２００が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
また、前記電力取引装置１００は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所２００の出力が足りないだろうと判断することができる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記新再生熱併合発電所４１０が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
本発明の一実施例に係る前記電力取引装置１００は、制御モジュール１１０、データ収集モジュール１２０、入札処理モジュール１３０、分析予測モジュール１４０、そして電力取引モジュール１５０を含む。
制御モジュール１１０は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）に連携された複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動および負荷２２０の需要変動による複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を分析し、前記分析結果を基に、電力取引を制御して、仮想発電所の出力変動を安定化させるよう、前記各部の動作を制御することができる。
前記データ収集モジュール１２０は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の各種データを収集する。また、データ収集モジュール１２０は、電力系統１０の電力系統情報および電力系統分析情報を収集することができる。
例えば、前記仮想発電所の各種データは、複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の発電量情報、負荷２２０の電力消費量情報などを含むことができる。
また、電力系統情報および電力系統分析情報は、電力系統１０に連携された発電機１２のランプレート（Ｒａｍｐ Ｒａｔｅ）特性情報、電力系統１０の系統周波数情報、電力系統１０の電力需給情報、電力系統１０の変動性電源による純負荷量情報、前記変動性電源による応動量情報、電力系統１０に連携された新再生出力変動情報、および電力系統１０の予備力量情報などを含む。
ここで、ランプレート特性情報は、１分当たりの発電機出力の変動であり、発電機の出力増加速度、発電機の出力減少速度、または発電機の速度調整率を含む。
なお、電力系統１０の系統周波数情報は、リアルタイムの系統周波数、系統周波数の予測値、周波数変化率、または周波数敏感度などを含む。周波数変化率や周波数敏感度は時間の変化に伴う系統周波数の変化率または変化の程度を含む。
なお、周波数変化率は正の値（＋）を持つか、或いは負の値（－）を持つことができる。例えば、周波数変化率が正の数である場合は、系統周波数が急増する場合を含むことができる。なお、周波数変化率が負の数である場合は、系統周波数が急減する場合を含むことができる。
また、電力系統１０の電力需給情報は、電力系統１０の電力需給の不均衡を含む。ここで、電力系統１０の電力需給の不均衡は、電力系統１０に連携された発電機の脱落、電力系統１０の電力需要の急変、または電力系統１０に連携された変動性電源の出力変動の急変などによって、電力系統１０の電力供給と電力需要との間の偏差が、電力需給の設定値を超える場合を含む。
なお、前記純負荷量情報は、電力系統１０の総負荷量から電力系統１０に連携された変動性電源（例えば、新再生可能エネルギー源）の出力量を差し引いた値を含む。
また、応動量情報は、電力系統１０に連携された変動性電源（例えば、新再生可能エネルギー源）の出力変動に対応するために、電力系統に連係された発電機が追加的に発電できる応動量の値または前記変動性電源の出力変動に対応して発電機が追加的に発電できる応動速度を含むことができる。
前記入札処理モジュール１３０は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の出力量を予測し、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進める。また、前記入札処理モジュール１３０は、前記電力系統情報および電力系統分析情報を基に、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進めることができる。
なお、前記入札処理モジュール１３０は、前記仮想発電所の各種データ、前記電力系統情報および電力系統分析情報などを複合的に考慮して、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進め、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれのＶＰＰ入札発電量を決定することができる。ここで、前記ＶＰＰ入札発電量は、入札期間中に仮想発電所２００から電力系統１０に供給する電力供給量または電力出力量を含む。
前記分析予測モジュール１４０は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動などを分析することができる。なお、前記分析予測モジュール１４０は、分散型電源２１０の出力変動による前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の過不足電力量を分析して予測することができる。
本発明の一実施例に係る前記分析予測モジュール１４０は、入札誤差分析部１４２、出力変動性分析部１４４、需要変動分析部１４６、そして過不足電力量予測部１４８を含む。
前記入札誤差分析部１４２は、分散型電源２１０の出力変動による複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の入札誤差を分析することができる。
前記出力変動性分析部１４４は、分散型電源２１０の出力変動による複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の出力変動性を分析することができる。
前記需要変動分析部１４６は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）に配置された負荷２２０の電力使用量の変化による需要変動を分析することができる。
なお、前記過不足電力量予測部１４８は、前記入札誤差、前記分散型電源２１０または仮想発電所２００の出力変動、および前記需要変動を複合的に考慮して前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれの過不足出力量を分析して予測することができる。
前記電力取引モジュール１５０は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の入札誤差、出力変動、需要変動、および前記過不足出力量に基づいて、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と前記熱変換装置３１０および前記新再生熱併合発電所４１０との間の電力取引を制御する。
例えば、仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で余剰電力が発生する場合、前記電力取引モジュール１５０は、前記仮想発電所２００の余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
これとは異なり、前記仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で出力不足が予測される場合、前記電力取引モジュール１５０は、前記新再生熱併合発電所４１０で追加的に発電された電力を、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
また、前記電力取引モジュール１５０は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれのＶＰＰ予想出力量とそれぞれのＶＰＰ入札発電量とを比較して、前記電力取引を制御することができる。
例えば、前記電力取引モジュール１５０は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合に、前記仮想発電所２００で余剰電力が生産されると判断し、前記仮想発電所２００が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
また、前記電力取引モジュール１５０は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所２００の出力が足りないだろうと判断し、前記新再生熱併合発電所４１０が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御することができる。
図４は、本発明の一実施例に係る仮想発電所管理装置の概略的な構成を示すブロック図である。このとき、仮想発電所管理装置５００は、本発明の実施例に係る説明を行うために必要な概略的な構成のみを示すだけであって、このような構成に限るものではない。
図４を参照すると、本発明の一実施例に係る仮想発電所管理装置５００は、仮想発電所２００に連携された複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の予想発電量を予測し、電力取引装置１００と入札を進める。
なお、前記仮想発電所管理装置５００は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することができる。なお、前記仮想発電所管理装置５００は、前記分析結果を基に、前記ＶＰＰ出力調整システム３００を制御して、仮想発電所２００の出力変動を安定化させることもできる。
本発明の一実施例に係る仮想発電所管理装置５００は、ＶＰＰ制御モジュール５１０、送受信モジュール５２０、入札モジュール５３０、モニタリングモジュール５４０、分析モジュール５５０、そしてＶＰＰ出力調整モジュール５６０を含む。
前記ＶＰＰ制御モジュール５１０は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動および負荷２２０の需要変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析し、前記分析結果を基に、前記ＶＰＰ出力調整システム３００を制御して、仮想発電所の出力変動を安定化させるよう、前記各部の動作を制御することができる。
前記送受信モジュール５２０は、仮想発電所情報を電力取引装置１００に送信し、前記電力取引装置１００から電力系統情報および電力系統分析情報を受信することができる。
例えば、前記仮想発電所情報は、複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の発電量情報、負荷２２０の電力消費量情報などを含む。なお、前記送受信モジュール５２０は、仮想発電所２００で検針された計量データを前記電力取引装置１００に送信することができる。なお、前記送受信モジュール５２０は、前記電力取引装置１００から電力系統情報および電力系統分析情報を受信することができる。
前記入札モジュール５３０は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の予想発電量を予測して電力取引装置１００と入札を執行する。また、前記入札モジュール５３０は、それぞれの分散型電源の特性および発電容量を基に、それぞれの分散型電源の予想発電量を分析することができる。なお、前記入札モジュール５３０は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の予想発電量を合算してＶＰＰ予想発電量を導出することができる。
なお、前記入札モジュール５３０は、前記ＶＰＰ予想発電量を基に電力取引装置１００と入札を進め、ＶＰＰ入札発電量を決定することができる。ここで、前記ＶＰＰ予想発電量は、仮想発電所２００に連携された複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）が入札期間中に発電することが予想される発電量を含む。なお、前記ＶＰＰ入札発電量は、入札期間中に仮想発電所２００から電力系統１０に供給する電力供給量または電力出力量を含む。
なお、前記入札モジュール５３０は、本発明の一実施例に係る分散型電源発電量予測部５３２、ＶＰＰ発電量計算部５３４、およびＶＰＰ入札発電量決定部５３６を含むことができる。
前記分散型電源発電量予測部５３２は、それぞれの分散型電源の特性および発電容量を基に、それぞれの分散型電源の予想発電量を分析する。なお、前記分散型電源発電量予測部５３２は、それぞれの分散型電源の予想発電量を基に、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）が、特定の時点または入札期間中に発電できる発電量を予測することができる。
前記ＶＰＰ発電量計算部５３４は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の予想発電量を合算して前記仮想発電所２００で発電できるＶＰＰ予想発電量を導出することができる。
なお、前記ＶＰＰ入札発電量決定部５３６は、前記ＶＰＰ予想発電量を基にＶＰＰ入札発電量を決定する。また、前記ＶＰＰ入札発電量決定部５３６は、前記ＶＰＰ予想発電量から、所定期間の間、仮想発電所２００の負荷２２０で消費することが予想される電力使用量を差し引いて前記ＶＰＰ入札発電量を決定することができる。
前記モニタリングモジュール５４０は、仮想発電所２００に連携された分散型電源２１０の発電量および仮想発電所２００内に配置された負荷２２０の電力使用量をリアルタイムでモニタリングすることができる。
例えば、前記モニタリングモジュール５４０は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の実発電量をリアルタイムでモニタリングすることができる。なお、前記モニタリングモジュール５４０は、個別分散型電源２１０の発電量、発電量の変化量および変化率などをリアルタイムでモニタリングすることができる。
また、前記モニタリングモジュール５４０は、前記仮想発電所２００に連携された負荷２２０の電力使用量、電力使用量の変化量および変化率などをリアルタイムでモニタリングすることもできる。
なお、前記モニタリングモジュール５４０は、本発明の一実施例に係る分散型電源モニタリング部５４２、そしてＶＰＰモニタリング部５４４を含むことができる。
前記分散型電源モニタリング部５４２は、前記仮想発電所２００に連携された複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の実発電量をリアルタイムでモニタリングすることができる。なお、前記分散型電源モニタリング部５４２は、個別分散型電源２１０に対する発電量、発電量の変化量および変化率などをリアルタイムでモニタリングすることができる。
前記ＶＰＰモニタリング部５４４は、前記仮想発電所２００の発電量および電力使用量をリアルタイムでモニタリングすることができる。また、前記ＶＰＰモニタリング部５４４は、前記仮想発電所２００の複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）による総発電量と仮想発電所２００の負荷２２０による総使用量をリアルタイムでモニタリングすることができる。
例えば、前記ＶＰＰモニタリング部５４４は、前記仮想発電所２００の余剰電力量をリアルタイムでモニタリングすることができる。ここで、前記余剰電力量は、仮想発電所２００の複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）による総発電量から仮想発電所２００の負荷２２０による総使用量を差し引いた値を含むことができる。
なお、前記分析モジュール５５０は、個別分散型電源２１０の出力変動を分析することができる。また、前記分析モジュール５５０は、仮想発電所２００の仮想発電所情報を基に、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することができる。
また、前記分析モジュール５５０は、前記送受信モジュール５２０から受信された電力系統情報を基に、電力系統１０の系統周波数、電力需給の不均衡、純負荷量情報、応動量情報、および新再生可能エネルギー源の出力情報の変化などを分析することができる。
なお、前記分析モジュール５５０は、本発明の一実施例に係る分散型電源分析部５５２、ＶＰＰ分析部５５４を含むことができる。
前記分散型電源分析部５５２は、前記モニタリングモジュール５４０でモニタリングされた複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の実発電量を基に、個別分散型電源２１０の出力変動および複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動を分析する。
なお、前記ＶＰＰ分析部５５４は、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動および負荷２２０の需要変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することができる。
また、前記ＶＰＰ分析部５５４は、前記モニタリングモジュール５４０でモニタリングされた仮想発電所２００の余剰電力量を基に、前記複数の分散型電源（２１０－１～２１０－ｍ）の出力変動による仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することができる。
なお、前記ＶＰＰ分析部５５４は、仮想発電所２００内に配置された負荷２２０の需要反応および電力需要量を予測し、前記電力需要量を基に、前記仮想発電所２００の出力変動および誤差を分析することもできる。
前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、前記分析モジュール５５０の分析結果を基に、仮想発電所出力調整システム６００の動作を制御することができる。具体的には、前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、仮想発電所出力調整システム６００の電力消費量および発電量を制御することができる。これにより、前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、前記仮想発電所２００から電力系統１０に提供する出力量を調整し、前記仮想発電所２００の出力変動を安定化させることができる。
ここで、前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、前記ＶＰＰ入札発電量、仮想発電所２００の区域周波数、個別分散型電源２１０の発電量、個別分散型電源２１０の個別入札発電量、および電力系統情報（例えば、系統周波数、電力需給情報、予備力量、純負荷量、応動量、新再生出力変動等）、および仮想発電所の外部（例えば、電力取引所）から受信された制御信号のうち少なくとも一つを利用して、仮想発電所出力調整システム６００の電力消費量および発電量を制御することができる。
もちろん、前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、前記ＶＰＰ入札発電量、仮想発電所２００の区域周波数、個別分散型電源２１０の発電量、個別分散型電源２１０の個別入札発電量、および電力系統情報（例えば、系統周波数、電力需給情報、予備力量、純負荷量、応動量、新再生出力変動等）、および仮想発電所の外部（例えば、電力取引所）から受信された制御信号などを複合的に考慮して、前記仮想発電所出力調整システム６００の電力消費量および発電量を制御することもできる。
なお、前記ＶＰＰ出力調整モジュール５６０は、本発明の一実施例に係る電力消費量制御部５６２および発電量制御部５６４を含むことができる。
前記電力消費量制御部５６２は、前記ＶＰＰ入札発電量、仮想発電所２００の区域周波数、個別分散型電源２１０の発電量、個別分散型電源２１０の個別入札発電量、電力系統情報、および仮想発電所の外部から受信された制御信号などを基に、前記仮想発電所出力調整システム６００の電力消費量または熱生産量を制御することができる。
なお、前記発電量制御部５６４は、前記ＶＰＰ入札発電量、仮想発電所２００の区域周波数、個別分散型電源２１０の発電量、個別分散型電源２１０の個別入札発電量、電力系統情報、および仮想発電所の外部から受信された制御信号を基に、仮想発電所出力調整システム６００の発電量を制御することができる。
図５は、本発明の一実施例に係る第１出力調整システムの概略的な構成を示すブロック図である。このとき、第１出力調整システム３００は、本発明の実施例に係る説明を行うために必要な概略的な構成のみを示すだけであって、このような構成に限るものではない。
図５を参照すると、本発明の一実施例に係る第１出力調整システム３００は、熱変換装置３１０、熱貯蔵装置３２０、および熱供給装置３３０を含むことができる。
なお、前記熱変換装置３１０は、前記複数の分散型電源から生産された電力を供給され、これを熱エネルギーに変換する。なお、前記熱変換装置３１０は、変換された前記熱エネルギーを熱貯蔵装置３２０または熱供給装置３３０に供給することができる。
ここで、前記熱変換装置３１０は、ボイラーまたは電熱器などを含むことができる。なお、前記熱貯蔵装置３２０は、前記熱エネルギーを貯蔵する蓄熱槽などを含むことができる。また、前記熱供給装置３３０は、熱負荷に前記熱エネルギーを供給するヒートポンプなどを含むことができるが、本発明の構成がこれに限定されるものではない。
なお、前記熱変換装置３１０は、生産された熱エネルギーを大容量の蓄熱槽に貯蔵し、電力系統１０または仮想発電所２００内に配置された熱負荷に提供することができる。
このように、本発明は、熱変換装置３１０で生産された熱エネルギーを大容量で貯蔵して熱負荷に提供することにより、仮想発電所の出力を安定化させるだけでなく、エネルギー源の浪費を防ぐことができる環境を提供する。
図６は、本発明の一実施例に従って、仮想発電所と入札を進め、仮想発電所の過不足電力量を予測して電力取引を制御する過程を簡略に示すフロー図である。このとき、以下のフロー図は、図１～図５の構成と連携して同一の図面符号を用いて説明する。
図６を参照すると、本発明の一実施例に係る電力取引装置１００は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進め、それぞれの仮想発電所２００から電力系統１０に供給するＶＰＰ入札発電量を決定することができる（Ｓ１０２）。
ここで、前記ＶＰＰ入札発電量は、入札期間中に仮想発電所２００から電力系統１０に供給する電力供給量または電力出力量を含む。
なお、前記電力取引装置１００は、分散型電源２１０の出力変動による複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の出力変動性を分析する（Ｓ１０４）。ここで、前記電力取引装置１００は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれの入札誤差、出力変動、または需要変動などを複合的に分析することもできる。
なお、前記電力取引装置１００は、前記分散型電源２１０の出力変動、仮想発電所の入札誤差、負荷２２０の需要変動などによる前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれの過不足電力量を予測することができる（Ｓ１０６）。
ここで、前記過不足電力量は、仮想発電所２００に連携された分散型電源２１０の出力が急激に増加して発生する、前記仮想発電所２００で超過生産された余剰電力を含む。また、前記過不足電力量は、分散型電源２１０の出力が急激に減少したり、負荷２２０の電力使用量が急増して発生する前記仮想発電所２００の足りない電力量を含む。
なお、前記電力取引装置１００は、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれの過不足電力量を解消させるよう前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）の電力取引を制御することができる（Ｓ１０８）。
例えば、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で余剰電力が発生する場合、前記仮想発電所２００の余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御し、これにより、前記仮想発電所２００の出力を安定化させることができる（Ｓ１１０）。
また、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００において、入札誤差、出力変動、または需要変動で出力不足が予測される場合、前記新再生熱併合発電所４１０で追加的に発電された電力を、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御し、これにより、前記仮想発電所２００および前記電力系統１０を安定化させることができる。
図７は、電力系統において一般的な１日の電力需要曲線を示すグラフであり、図８は、変動性電源の出力増加による純負荷量の変化を示すグラフである。
図７および図８を参照すると、電力系統１０に関連された変動性電源や仮想発電所２００に連携された分散型電源の出力変動性の増加時に純負荷量はダックカーブの形で形成される。特に、電力系統１０または仮想発電所２００に連携される変動性電源（例えば、新再生可能エネルギー源）の比重が増加する場合、日の出後に電力負荷が急減し、日没後に電力負荷が急増する現象により、電力需要曲線が従来の電力需要曲線とは異なるパターンで変化することが予想される。また、ダックカーブ現象が進む場合には、電力需要予測の誤差が増加し、制約コストが増加するという困難が予想される。
例えば、新再生可能エネルギー源である風力発電機は、風速によって出力が大きく左右され、太陽光発電機は、太陽光モジュールの日射量によって出力が左右される。なお、風力および太陽光などの新再生可能エネルギー源は昼間の時間帯に出力が増加し、これによって電力系統１０や仮想発電所２００の総負荷量から新再生可能エネルギー源の出力量を差し引いた電力系統１０や仮想発電所２００の純負荷量が大きく減少する。
特に、新再生可能エネルギー源の出力変動性が大きい季節の昼間の時間帯に、新再生可能エネルギー源が電力系統１０や仮想発電所２００に連携されている場合、電力系統１０または仮想発電所２００の電力需給の不均衡を引き起こし、電力系統１０の系統周波数または仮想発電所２００の区域周波数が不安定になるという問題が発生する。
したがって、本発明は、仮想発電所出力調整装置仮想発電所２００に連携させ、前記仮想発電所出力調整装置電力消費量および発電量を調節して、仮想発電所２００の余剰電力を消費したり、仮想発電所２００の足りない出力を補うことにより、分散型電源の出力変動による仮想発電所の出力変動および誤差を解消し、仮想発電所の出力を安定化させることができる環境を提供する。
図９は、本発明の一実施例に従って、ＶＰＰ入札発電量とＶＰＰ予想出力量とを比較して、電力取引を制御する過程を簡略に示すフロー図である。このとき、以下のフロー図は、図１～図５の構成と連携して同一の図面符号を用いて説明する。
図９を参照すると、本発明の一実施例に係る電力取引装置１００は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と入札を進め、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）のそれぞれのＶＰＰ入札発電量を決定することができる（Ｓ２０２）。
なお、前記電力取引装置１００は、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）に連携された分散型電源２１０から生産される発電量をリアルタイムでモニタリングし、前記複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）で発電されるＶＰＰ発電量を分析することができる（Ｓ２０４）。
また、前記電力取引装置１００は、仮想発電所２００のＶＰＰ発電量から前記仮想発電所２００の負荷２２０で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を分析することができる（Ｓ２０６）。
なお、前記電力取引装置１００は、前記仮想発電所２００のＶＰＰ入札発電量と前記仮想発電所２００のＶＰＰ予想出力量とを比較して、前記仮想発電所２００の過不足電力量を分析することができる（Ｓ２０８）。
例えば、前記電力取引装置１００は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合に、前記仮想発電所２００で余剰電力が生産されると判断することができる（Ｓ２１０）。
なお、前記電力取引装置１００は、前記仮想発電所２００が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給するよう電力取引を制御することができる（Ｓ２１２）。
また、前記電力取引装置１００は、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所２００の出力が足りないだろうと判断することができる（Ｓ２１４）。
なお、前記電力取引装置１００は、前記新再生熱併合発電所４１０が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産し、生産された前記電力を前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給するよう電力取引を制御することができる（Ｓ２１６）。
図１０は、本発明の一実施例に従って、ＶＰＰ入札発電量とＶＰＰ予想出力量とを比較して、電力取引を制御する例を示すグラフである。
図１０を参照すると、本発明の一実施例に係る電力取引装置１００は、ＶＰＰ入札発電量（ＰＶＰＰ入札発電量）とＶＰＰ予想出力量（ＰＶＰＰ予想出力量）とをリアルタイムで比較して、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と熱変換装置３１０との間の電力取引を制御したり、複数の仮想発電所（２００－１～２００－ｎ）と新再生熱併合発電所４１０との間の電力取引を制御することができる。
例えば、前記ＶＰＰ予想出力量（ＰＶＰＰ予想出力量）が前記ＶＰＰ入札発電量（ＰＶＰＰ入札発電量）よりも小さい区間（ｔ０～ｔ１、ｔ２～ｔ３、ｔ４～ｔ５）においては、前記仮想発電所２００の電力生産および出力が足りないだろうと判断することができる。
なお、本発明は、前記区間（ｔ０～ｔ１、ｔ２～ｔ３、ｔ４～ｔ５）において、前記新再生熱併合発電所４１０の発電量を増加させることができる。
なお、本発明は、新再生熱併合発電所４１０で生産された電力を、前記仮想発電所２００または前記電力系統１０に供給して、前記仮想発電所２００の足りない発電量および出力量を補うことができる。
また、前記ＶＰＰ予想出力量（ＰＶＰＰ予想出力量）が前記ＶＰＰ入札発電量（ＰＶＰＰ入札発電量）よりも大きい区間（ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４）においては、仮想発電所２００で余剰電力が生産されると判断することができる。
なお、本発明は、前記区間（ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４）において、前記仮想発電所２００の余剰電力を前記熱変換装置３１０に供給して、仮想発電所２００の余剰電力を消費するよう、前記仮想発電所と前記熱変換装置３１０との間の電力取引を制御することができる。
もちろん、前記ＶＰＰ予想出力量（ＰＶＰＰ予想出力量）が前記ＶＰＰ入札発電量（ＰＶＰＰ入札発電量）よりも大きい区間（ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４）であるが、負荷２２０の電力使用量が急激に増加して、前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さくなる場合には、前記新再生熱併合発電所４１０の電力を前記仮想発電所２００に供給するよう電力取引を制御することもできる。
このように、本発明の一実施例に係る仮想発電所の電力取引システムおよび仮想発電所の電力取引方法は、分散型電源の出力変動による仮想発電所の過不足電力量を分析し、仮想発電所の過不足電力量に応じて仮想発電所と熱変換装置との間の電力取引を制御したり、仮想発電所と新再生熱併合発電所との間の電力取引を制御することにより、電力系統および仮想発電所の出力を安定化させることができる環境を提供する。
また、本発明は、分散型電源の出力変動によって過剰に生産される余剰電力を熱変換装置に供給し、熱変換装置が余剰電力を消費して熱エネルギーを生産するよう電力取引を制御することにより、新再生可能エネルギー源のように出力制御が難しい分散型電源の出力変動による仮想発電所の出力変動を最小限に抑え、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる。
また、本発明は、熱変換装置で生産された熱エネルギーを大容量で貯蔵して熱負荷に提供することにより、エネルギー源の浪費を防ぐことができる環境を提供する。
また、本発明は、仮想発電所および分散型電源の出力変動に対応して新再生熱併合発電所の発電量を調整し、前記新再生熱併合発電所で発電された電力で仮想発電所の足りない出力を補うことにより、新再生可能エネルギー源のように出力制御が難しい分散型電源によって発生される仮想発電所の出力不足およびこれによる仮想発電所の出力変動を最小限に抑えて、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる環境を提供する。
また、本発明は、各個別分散型電源の予想発電量を分析し、分散型電源の予想発電量を合算してＶＰＰ予想発電量を導出し、前記ＶＰＰ予想発電量を基にＶＰＰ入札発電量を導出することにより、最適な入札発電量を効果的に決定することができる環境を提供する。
また、本発明は、複数の分散型電源から生産される発電量をモニタリングして、仮想発電所内でリアルタイムで発電されるＶＰＰ発電量またはＶＰＰ予想出力量を導出し、前記ＶＰＰ発電量または前記ＶＰＰ予想出力量とＶＰＰ入札発電量とを比較して、仮想発電所と熱変換装置および新再生熱併合発電所との間の電力取引を制御することにより、仮想発電所の出力を安定的に維持させることができる環境を提供する。
また、本発明は、電力系統の系統周波数または仮想発電所の区域周波数をリアルタイムで検出し、検出された周波数を基に電力取引を制御することにより、変動性電源である分散型電源の出力変動による電力系統の系統周波数の急変および仮想発電所の区域周波数の急変を防止することができる環境を提供する。
また、本発明は、ＶＰＰ入札発電量、個別分散型電源の発電量、電力系統の系統情報、または電力取引所から受信された制御信号のうち少なくとも一つを基に電力取引を制御することにより、仮想発電所の出力を安定的に維持させ、これにより、電力系統を安定的に維持させることができる環境を提供する。
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置および方法を通じて具現されるとは限らず、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現されることもある。こうした記録媒体は、サーバだけでなくユーザー端末でも実行されることがある。
以上で本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

Claims (25)

  1. 電力系統に連携され、分散型電源を含む複数の仮想発電所と、
    前記電力系統に連携され、前記分散型電源から生産された電力を消費して熱エネルギーに変換する熱変換装置と、
    前記分散型電源の出力変動による前記複数の仮想発電所の過不足電力量を分析し、前記電力系統および仮想発電所の出力を安定化させるよう前記過不足電力量の分析結果を利用して、前記複数の仮想発電所、前記電力系統、または前記熱変換装置の間の電力取引を制御する電力取引装置と、
    を含む仮想発電所の電力取引システム。
  2. 前記電力系統に連携され、新再生可能エネルギー源を利用して電力を生産する新再生熱併合発電所をさらに含み、
    前記電力取引装置は、
    前記過不足電力量の予測結果を基に、前記新再生熱併合発電所で生産された電力を前記複数の仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御することを特徴とする請求項１に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  3. 前記電力取引装置は、
    前記複数の仮想発電所の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを分析し、前記発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを用いて前記電力取引を制御することを特徴とする請求項２に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  4. 前記電力取引装置は、
    前記複数の仮想発電所のうち少なくとも一つの仮想発電所において、入札誤差、出力変動、または需要変動で余剰電力が発生する場合、前記仮想発電所の余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所の出力を安定化させることを特徴とする請求項３に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  5. 前記電力取引装置は、
    前記複数の仮想発電所のうち少なくとも一つの仮想発電所において、入札誤差、出力変動、または需要変動で出力不足が予測される場合、前記新再生熱併合発電所で発電された電力を前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御して、前記仮想発電所の出力を安定化させることを特徴とする請求項３に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  6. 前記電力取引装置は、
    仮想発電所のＶＰＰ入札発電量と前記仮想発電所のＶＰＰ予想出力量とを比較して、前記仮想発電所の前記過不足電力量を予測することを特徴とする請求項２に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  7. 前記電力取引装置は、
    前記仮想発電所に連携された前記分散型電源から生産される発電量をリアルタイムでモニタリングして、前記仮想発電所で発電されるＶＰＰ発電量を導出し、前記ＶＰＰ発電量から前記仮想発電所の負荷で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を導出することを特徴とする請求項６に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  8. 前記電力取引装置は、
    前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合に、前記仮想発電所で余剰電力が生産されると判断し、前記仮想発電所が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう電力取引を制御することを特徴とする請求項６に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  9. 前記電力取引装置は、
    前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所の出力が足りないだろうと判断し、前記新再生熱併合発電所が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう電力取引を制御することを特徴とする請求項６に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  10. 前記分散型電源は、
    風力発電機、太陽光発電機、地熱発電機、燃料電池、バイオエネルギー、海洋エネルギー、または出力調整ができない変動性電源のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  11. 前記新再生熱併合発電所は、
    ウッドチップ、燃料電池、または副生ガスのうち少なくとも一つを用いて電力を生産することを特徴とする請求項２に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  12. 前記電力取引装置は、
    前記電力系統または前記複数の仮想発電所に連携された負荷の需要反応を予測して、前記電力取引を制御することを特徴とする請求項１に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  13. 前記電力取引装置は、
    仮想発電所に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動量または前記変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動速度を分析し、
    前記変動性電源の出力が減少して、前記仮想発電所内の電力供給が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量よりも小さいか、或いは前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、前記電力取引を調整することを特徴とする請求項１に記載の仮想発電所の電力取引システム。
  14. 電力系統に連携された仮想発電所内に配置された分散型電源の出力変動性を分析するステップと、
    前記分散型電源の出力変動性による前記仮想発電所の過不足電力量を予測するステップと、
    前記過不足電力量の予測結果を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、または前記電力系統に連携された熱変換装置、または前記電力系統に連携された新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御し、前記仮想発電所の余剰電力を前記熱変換装置が消費したり、前記仮想発電所の足りない出力を前記新再生熱併合発電所の電力で補うよう前記電力取引を制御するステップと、
    を含む仮想発電所の電力取引方法。
  15. 前記電力取引を制御するステップは、
    前記仮想発電所のＶＰＰ入札発電量、前記分散型電源の発電量、前記電力系統の系統情報、または前記仮想発電所の外部から受信された制御信号のうち少なくとも一つを基に前記電力取引を制御することを特徴とする請求項１４に記載の熱変換装置を活用した仮想発電所の電力取引方法。
  16. 前記電力取引を制御するステップは、
    前記仮想発電所の区域周波数をリアルタイムで検出するステップと、
    前記区域周波数を基に前記仮想発電所、前記熱変換装置、または前記新再生熱併合発電所の間の電力取引量を制御するステップと、
    を含む請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  17. 複数の前記分散型電源から生産される発電量をモニタリングして、仮想発電所で発電されるＶＰＰ発電量を導出するステップと、
    前記ＶＰＰ発電量から前記仮想発電所の負荷で消費される電力使用量を差し引いてＶＰＰ予想出力量を計算するステップと、
    をさらに含む請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  18. 前記ＶＰＰ予想出力量とＶＰＰ入札発電量とを比較するステップと、
    比較結果を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、または前記熱変換装置、および前記新再生熱併合発電所の間の電力取引を調整するステップと、
    をさらに含む請求項１７に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  19. 前記電力取引を調整する段階は、
    前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも大きい場合、前記仮想発電所で余剰電力が生産されると判断するステップと、
    前記仮想発電所が前記ＶＰＰ予想出力量と前記ＶＰＰ入札発電量との差の分だけの余剰電力を前記熱変換装置に供給するよう、前記仮想発電所と前記熱変換装置との間の電力取引を制御するステップと、
    を含む請求項１８に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  20. 前記電力取引を調整する段階は、
    前記ＶＰＰ予想出力量が前記ＶＰＰ入札発電量よりも小さい場合に、前記仮想発電所の出力が足りないだろうと判断するステップと、
    前記新再生熱併合発電所が前記ＶＰＰ入札発電量と前記ＶＰＰ予想出力量との差の分だけの電力を生産して、前記仮想発電所または前記電力系統に供給するよう、前記新再生熱併合発電所と前記仮想発電所との電力取引を制御するステップと、
    を含む請求項１８に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  21. 前記分散型電源は、
    風力発電機、太陽光発電機、地熱発電機、燃料電池、バイオエネルギー、海洋エネルギー、または出力調整ができない変動性電源のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  22. 前記新再生熱併合発電所は、
    ウッドチップ、燃料電池、または副生ガスのうち少なくとも一つを用いて電力を生産することを特徴とする請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  23. 前記仮想発電所の需要反応を予測するステップと、
    前記需要反応を基に、前記仮想発電所、前記電力系統、前記熱変換装置、および前記新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  24. 仮想発電所に連携された変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動量または前記変動性電源の出力変動に対応するために、前記分散型電源が追加的に発電できる応動速度を分析するステップと、
    前記分散型電源の応動量または応動速度が前記仮想発電所内に配置された負荷の電力需要量を満たしていない場合、前記電力取引を調整するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の仮想発電所の電力取引方法。
  25. 電力系統に連携された仮想発電所の各種データを収集するデータ収集モジュールと、
    前記仮想発電所の発電量、入札誤差、出力変動または需要変動のうち少なくとも一つを分析し、前記仮想発電所に連携された分散型電源の発電量の変化による前記仮想発電所の前記出力変動および前記仮想発電所の過不足電力量を分析する分析モジュールと、
    前記仮想発電所の前記入札誤差、前記出力変動、および前記過不足電力量のうち少なくとも一つを用いて、複数の仮想発電所、熱変換装置、および新再生熱併合発電所の間の電力取引を制御する電力取引モジュールと、
    を含む仮想発電所の電力取引装置。
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