KR101478791B1 - Method and System for Power Management - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신재생 에너지 발전 시스템 및 배터리의 종류 및 특성 정보를 고려하여 전력 부하에서 획득한 소비전력 수요 정보에 대응하도록 상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력 관리 방법은 소비전력 수요 정보 획득 단계, 배터리 종류 및 특성 정보 획득 단계, 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보 획득 단계 및 신재생 발전 시스템 및 배터리의 운용 계획 수립 단계를 포함한다.
또한, 외부 서버로부터 환경 정보를 획득하는 단계, 상기 환경 정보를 이용하여 소비전력을 예측하는 단계 및 신재생 에너지 발전 시스템으로부터 생산되는 전력의 양을 예측한 생산전력 예측 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전력 관리 시스템은 외부 정보 획득부, 장치 특성 정보 획득부, 정보 저장부, 전력 예측부, 전력 운용 계획부, 전력 운용부를 포함한다.The present invention relates to a power management method and system, and more particularly, to a power management system and a power management system, And a power management method and system for establishing an operation plan of the battery.
In order to achieve the above object, a power management method according to the present invention includes: obtaining power consumption demand information, acquiring battery type and characteristic information, acquiring type and characteristic information of a renewable energy generation system, Includes planning steps.
The method may further include acquiring environmental information from an external server, estimating power consumption using the environmental information, and acquiring production power prediction information that predicts an amount of power generated from the renewable energy generation system can do.
Meanwhile, the power management system according to the present invention includes an external information acquisition unit, a device characteristic information acquisition unit, an information storage unit, a power prediction unit, a power operation planning unit, and a power operation unit.
Description
본 발명은 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신재생 에너지 발전 시스템 및 배터리의 종류 및 특성 정보를 고려하여 전력 부하에서 획득한 소비전력 수요 정보에 대응하도록 상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power management method and system, and more particularly, to a power management system and a power management system, And a power management method and system for establishing an operation plan of the battery.
전력 저장 시스템은 발전 시스템을 계통과 연결하여 사용함으로써, 발전 시스템으로부터 충분한 전력이 발생하면 부하에 전력을 공급하고, 일부 전력을 계통으로 송전하기도 하며, 경우에 따라서 배터리를 충전하기도 한다.The power storage system uses the power generation system in conjunction with the grid so that when sufficient power is generated from the power generation system, power is supplied to the load, some power is transmitted to the grid, and the battery is charged in some cases.
발전 시스템은 화석 연료의 고갈 및 환경 문제로 인하여 신재생 에너지가 부각되면서, 태양광, 태양열, 풍력, 조력, 또는 지열과 같은 에너지를 이용해 많이 상용화되었다.The power generation system has been widely commercialized by using energy such as solar, solar, wind, tidal, or geothermal power as renewable energy is highlighted due to exhaustion of fossil fuels and environmental problems.
또한, ESS(Energy Storage System)는 태양광으로 대표되는 신재생 에너지 발전 시스템과 전력 저장 시스템을 융화시킨 개념으로, 배터리를 통해 신재생 에너지 및 계통의 잉여 전력을 저장하고 있다가 부하에 공급하는 것을 특징으로 한다.In addition, ESS (Energy Storage System) is a concept that is a combination of renewable energy generation system represented by solar power and electric power storage system. It stores surplus power of renewable energy and system through battery and supplies it to load .
그러나 종래에는 계통에 이상 상황이 발생했을 경우, 부족한 전력을 배터리에 저장된 전력으로 공급받았으나, 연속적으로 계통에 이상 상황 발생 시 배터리에 저장된 전력이 부족하게 되면 부하에 전력을 공급할 수 없는 문제가 있었다.However, conventionally, when an abnormal situation occurs in the system, there is a problem that the power can not be supplied to the load when the power stored in the battery is insufficient when the abnormal state occurs in the system continuously while the insufficient power is supplied as the power stored in the battery.
또한, 배터리를 에너지 저장원으로 이용한 전력 운용은, 배터리 잔량을 기반으로 수행되고 있어, 주변 환경이나 정책의 변화에 의한 탄력적인 전력 운용이 불가능하다.Also, the power operation using the battery as an energy storage source is performed based on the remaining battery level, and it is impossible to operate the power resiliently due to changes in the surrounding environment or policy.
특히, 2011년 동일본 대지진 이후, 원자력 운용에 대한 의문성으로 원자력 발전의 중지로 인해 일본에서는 지역적으로 계획정전을 실시하고 있고, 전원 공급 상황이 원활하지 않은 국가(예를 들면, 동남아, 중국 등)의 산업용 전력에 대해서도 계획정전이 실시되고 있다.In particular, after the 2011 earthquake in Tohoku, nuclear power generation has been questioned due to the suspicion of nuclear power generation, and Japan has been carrying out planned power outages locally. In countries where power supply is not smooth (eg, Southeast Asia and China) The planned power outage is also being carried out on the industrial power of.
이에 따라, 계획정전이 고지된 경우 이를 대비한 전력 운용 방안을 통해 계획정전 동안에도 전력 공급에 차질이 없도록 함은 물론 경제적인 전력 운용을 함께 아우르기 위한 방안의 모색이 요청된다. Accordingly, in the case of a planned power outage, it is required to find a way to integrate the power management with the economic power as well as the power supply during the power outage through the power operation plan.
이에 한국등록 제1097261호 "전력 저장 시스템 및 그 제어 방법"은 발전 시스템 및 계통과 연계된 전력 저장 시스템 및 그 제어 방법에 있어서 상기 계통의 준정상 상황에서 상기 배터리의 상기 잔여 전력량이 부족한 경우, 상기 계통으로부터 직접 전력을 공급받아 상기 배터리를 충전함으로써, 이어서 이상 상황이 재발생 하더라도 부하에 안정적으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.Korean Registered No. 1097261, entitled " Power Storage System and Control Method "thereof, discloses a power storage system and a control method associated with the power generation system and the system. When the remaining power of the battery is insufficient in a quasi-steady state of the system, Power is directly supplied from the system and the battery is charged, so that power is supplied stably to the load even if the abnormal situation subsequently occurs again.
하지만, 위 선행기술은 계통에 이상 상황 발생 시 부하에 안정적으로 전력을 공급한다는 장점은 있으나, 주변 환경의 변화에 대한 대응은 불가능하다는 단점이 있다.However, the above prior art has the advantage of supplying power to the load stably when an abnormal situation occurs in the system, but it has a drawback in that it can not cope with the change of the surrounding environment.
이에 상기 발명의 장점인 소비전력 수요 정보, 환경 정보 뿐만 아니라 배터리 및 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 고려하여 향후 소비/생산전력을 예측함으로써, 에너지의 저장 및 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.Accordingly, it is possible to more efficiently manage the storage and consumption of energy by predicting future consumption / production power in consideration of the power consumption demand information and environment information, which are the advantages of the invention, as well as the type and characteristic information of the battery and the renewable energy generation system Technology is required.
본 발명은 전력 부하의 소비전력 수요 정보, 신재생 에너지 발생에 필요한 환경 정보, 현재 에너지 생산/소비량과 향후 에너지 생산/소비량을 종합적으로 연동하여 운용함으로써 에너지 저장/소비의 효율성을 높이고 운용 수명을 연장 시키려는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a system and method for controlling energy consumption / consumption of a power load, environmental information required for generating renewable energy, current energy production / consumption and future energy production / consumption, .
또한, 신재생 에너지의 생산전력 예측량을 환경 정보를 이용해 구함으로써 에너지 사용의 효율성을 높이고, 비상상황 및 전력 변동 상황에 유연하게 대처하는 것을 목적으로 한다.In addition, it aims to increase the efficiency of energy use by obtaining the predicted production power of new and renewable energy using environmental information, and cope with emergency situation and power fluctuation situation flexibly.
또한, 소비전력 및 생산전력을 예측하고 배터리 및 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 고려함으로써 기간별 및 계절별 전력 생산 계획을 수립하는 것을 목적으로 한다.It also aims at establishing periodic and seasonal power generation plans by predicting power consumption and production power, and taking into account the types and characteristics of battery and renewable energy generation systems.
또한, 신재생 에너지를 생산하는 태양광 발전기, 풍력 발전기, 그리고 바이오 매스와 같은 신재생 에너지 발전 시스템에서, 각 발전장치의 특성과 환경 정보를 고려하여 때에 따라 발전장치를 선택 운용함으로써 전력을 효율적으로 생산하려는 것을 목적으로 한다.In addition, in renewable energy generation systems such as solar power generators, wind power generators, and biomass, which produce new and renewable energy, the power generation system is selected and operated in consideration of characteristics and environmental information of each power generation system, It aims to produce.
한편, 일반적으로 널리 알려진 리튬-이온 배터리 뿐만 아니라 Flow Battery, Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등을 포함한 이차전지와 같은 다양한 종류의 배터리는 충방전 원리가 다른 만큼 동작 전압, 전류 등 기본적인 동작 조건은 물론 효율적으로 동작하는 충방전 조건이 상이하다. 또한 위와 같은 다양한 배터리는 성능을 효과적으로 유지하고 충방전의 효율을 높이기 위하여 운용 시 고려해야 하는 특수한 운전 조건(예를 들어, Flow Battery의 strip 동작) 등을 가지고 있다. 따라서 전력 수요 조건과 환경 조건이 주어졌을 때에, 각 종류의 배터리의 특수한 동작 조건들까지도 종합적으로 판단하여 상황에 따라 어느 배터리를 이용하여 에너지를 충전 또는 방전하는 것이 적합할 지를 판단하고, 보다 적합한 배터리를 선택하고, 운용함으로써 에너지의 저장 및 소비의 효율성을 높이려는 것을 목적으로 한다.On the other hand, various types of batteries such as a rechargeable battery including a flow battery, a fly wheel, NAS, an all solid battery as well as a commonly known lithium-ion battery have different charging and discharging principles. Of course, charging and discharging conditions that operate efficiently differ. In addition, the above various batteries have special operating conditions (for example, a flow battery strip operation) that must be considered when operating in order to effectively maintain the performance and increase the efficiency of charging and discharging. Therefore, when the power demand condition and the environmental condition are given, it is judged comprehensively the specific operating conditions of each kind of battery, and it is judged which battery is suitable for charging or discharging energy according to the situation, And to increase the efficiency of energy storage and consumption.
또한, 배터리의 종류, 특성 정보 및 잔여 용량 정보를 이용하여 배터리 충전 필요 여부에 따라 배터리의 충/방전 소요 시간을 산출함으로써, 단기 운용 계획을 수립하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to establish a short-term operation plan by calculating the charge / discharge time of the battery according to the necessity of charging the battery using the type of battery, characteristic information and remaining capacity information.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력 관리 방법은 소비전력 수요 정보 획득 단계, 배터리 종류 및 특성 정보 획득 단계, 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보 획득 단계 및 신재생 발전 시스템 및 배터리의 운용 계획 수립 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a power management method according to the present invention includes: obtaining power consumption demand information, acquiring battery type and characteristic information, acquiring type and characteristic information of a renewable energy generation system, Includes planning steps.
또한, 외부 서버로부터 환경 정보를 획득하는 단계, 상기 환경 정보를 이용하여 소비전력을 예측하는 단계 및 신재생 에너지 발전 시스템으로부터 생산되는 전력의 양을 예측한 생산전력 예측 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include acquiring environment information from an external server, estimating power consumption using the environment information, and acquiring production power prediction information that predicts an amount of power generated from the renewable energy generation system can do.
또한, 배터리의 종류 및 특성 정보는 배터리의 종류에 따른 기본적인 동작 조건(기본적인 동작을 위한 전압, 전류 및 온도 조건), 효율적인 동작을 위한 특수한 동작 모드(예를 들면, Flow Battery 의 운용에 필요한 strip 동작 등), 또는 저장된 에너지의 유지를 위한 비용(Fly Wheel 배터리를 운용하기 위한 초전도체 냉각 비용, NAS 배터리를 운용하기 위한 히팅 비용) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 때 운용 계획을 수립하는 단계는 배터리의 종류 및 특성 정보를 고려하여 신재생 에너지 발전 시스템에서 생산되는 에너지를 저장할 배터리를 선택하고, 상기 선택된 배터리에 기초하여 상기 운용 계획을 수립할 수 있다. 배터리를 선택하는 과정은 정해진 일정 및 계획을 기준으로 이루어질 수 있다. 즉, 단기 계획에서는 1일 내지 1주일 단위로 배터리의 선택 및 운용 계획이 수립될 수 있고, 계절 요인을 고려한 1개월 이상의 장기 계획에서는 1개월 단위로 배터리의 선택 및 운용 계획이 수립될 수 있다. 또한, 배터리를 선택하는 과정에서 신재생 에너지 발전 시스템과 배터리 간의 결합 용이성도 고려될 수 있다. In addition, the type and characteristic information of the battery include basic operation conditions (voltage, current and temperature conditions for basic operation) according to the type of the battery, special operation modes for efficient operation (for example, strip operation Etc.), or a cost for maintaining stored energy (a superconductor cooling cost for operating a fly wheel battery, a heating cost for operating a NAS battery). In this case, in the step of establishing the operation plan, a battery for storing energy produced in the renewable energy generation system may be selected in consideration of the type and characteristic information of the battery, and the operation plan may be established based on the selected battery. The process of selecting a battery may be based on a predetermined schedule and schedule. That is, in the short-term plan, the selection and operation plan of the battery can be established in a unit of one day to one week, and in the long-term plan of one month or longer considering seasonal factors, Also, in the process of selecting the battery, the ease of coupling between the renewable energy generation system and the battery can be considered.
한편, 본 발명에 따른 전력 관리 시스템은 외부 정보 획득부, 장치 특성 정보 획득부, 정보 저장부, 전력 예측부, 전력 운용 계획부, 전력 운용부를 포함한다.Meanwhile, the power management system according to the present invention includes an external information acquisition unit, a device characteristic information acquisition unit, an information storage unit, a power prediction unit, a power operation planning unit, and a power operation unit.
외부 정보 획득부는 소비전력 수요 정보 및 환경 정보를 획득한다. 장치 특성 정보 획득부는 신재생 에너지 발전 시스템 및 배터리의 종류 및 특성 정보를 획득한다. 정보 저장부는 상기 외부 정보 획득부 및 상기 장치 특성 정보 획득부에서 획득한 정보를 저장한다. 전력 예측부는 정보 저장부의 정보를 이용하여 소비전력 및 생산전력을 예측한다. 전력 운용 계획부는 정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 전력 운용 계획을 수립한다. 전력 운용부는 전력 운용 계획부의 운용 계획에 따라 전력을 운용한다.The external information acquiring unit acquires power consumption demand information and environmental information. The apparatus characteristic information acquiring unit acquires the type and characteristic information of the new and renewable energy generation system and the battery. The information storage unit stores information obtained by the external information obtaining unit and the device characteristic information obtaining unit. The power predicting unit predicts power consumption and production power using information of the information storage unit. The Power Operation Planning Department uses the information stored in the information storage section to establish a power operation plan. The power operation department operates the power according to the operation plan of the power operation planning department.
본 발명은 전력 부하의 소비전력 수요 정보, 신재생 에너지 발생에 필요한 환경 정보, 현재 에너지 생산/소비량과 향후 에너지 생산/소비량을 종합적으로 연동하여 운용함으로써 에너지 저장/소비의 효율성을 높이고 운용 수명을 연장 시키는 효과가 있다.The present invention relates to a system and method for controlling energy consumption / consumption of a power load, environmental information required for generating renewable energy, current energy production / consumption and future energy production / consumption, .
또한, 과거 및 현재의 소비전력 정보, 환경 정보를 이용하여 향후 소비/생산전력을 예측함으로써 비상상황 및 전력 변동 상황에 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to flexibly cope with an emergency situation and a power fluctuation situation by predicting future consumption / production power by using past and present power consumption information and environment information.
또한, 신재생 에너지를 생산하는 태양광 발전기 또는 풍력 발전기를 환경 정보를 고려하여 때에 따라 발전기를 선택 운용함으로써 좀 더 효율적으로 전력을 생산하고, 단기, 중기, 또는 장기 계획을 수립할 수 있는 효과가 있다.In addition, the solar generator or wind turbine that produces new and renewable energy can be operated more efficiently by choosing the generator depending on environmental information, and it is possible to establish short, medium or long term plans. have.
또한, 일반적인 리튬 이온 배터리는 물론이고, Flow Battery, Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등을 포함한 이차전지와 같은 다양한 종류의 배터리의 동작에 따른 특수 조건을 고려하며, 다양한 종류의 배터리 중 상황에 따라 보다 적합한 것을 선택하고 운용함으로써 에너지 저장 및 소비의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition to general lithium ion batteries, special conditions for various types of batteries such as Flow Battery, Fly Wheel, NAS, and all solid state batteries are considered. It is possible to increase the efficiency of energy storage and consumption by selecting and operating more suitable ones.
또한, 배터리의 종류, 특성 정보 및 잔여 용량 정보를 이용하여 배터리 충전 필요 여부에 따라 배터리의 충/방전 소요 시간을 산출함으로써, 단기 운용 계획을 수립 할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a short-term operation plan can be established by calculating the charge / discharge required time of the battery depending on whether the battery is charged or not using the type of battery, characteristic information, and remaining capacity information.
도 1은 본 발명의 전력 관리 방법 및 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 전력 관리 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 도면이다..
도 3은 본 발명의 소비전력을 예측하는 단계의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 생산전력을 예측하는 단계의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따라 비상 시 전력 운용의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 배터리 방전 시간 도래에 따른 전력 운용 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명은 도 1에 도시된 EMS 서버의 상세 블럭도이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a power management method and system of the present invention.
2 is a schematic flow diagram of a power management method of the present invention.
3 is a diagram showing a flow of steps for predicting the power consumption of the present invention.
4 is a flowchart showing a step of predicting the production power of the present invention.
5 is a diagram illustrating a flow of emergency power operation according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a power operation flow according to the battery discharge time according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a detailed block diagram of the EMS server shown in FIG. 1 according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the following description of the embodiments of the present invention, specific values are only examples.
도 1은 본 발명의 전력 관리 방법 및 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a power management method and system of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명은 신재생 에너지 발전 시스템(110), 태양광(111), 풍력(112), Flow Battery(113), 이차전지(114), 전력부하(120), ESS(Energy Storage System)(130), PCS(Power Conditioning System)(131), BMS(Battery Management System)(132), 배터리(140), 전력망(150), EMS(Energy Management System) 서버(160), 발전소(170), 전력서버(180), 및 기상서버(190)를 포함한다. 한편, 도 1에서 각 구 성들을 연결한 선들 중 실선은 전력이 이동하는 전력선을 나타내고, 점선은 유/무선 통신망을 나타낸다.Referring to FIG. 1, the present invention includes a renewable
신재생 에너지 발전 시스템(110)은 태양광, 풍력, 조력, 바이오 매스 등과 같은 신재생 에너지를 이용한 발전 설비로써, 본 발명에서는 소비전력예측, 환경 정보, 배터리 잔량 정보 등의 다양한 정보를 이용함으로써, 전력을 가장 효율적으로 생산할 수 있도록 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성을 고려하여 다양한 종류의 발전기를 선택 운용함으로써 전력을 생산하게 된다.The renewable
다시 말해, 다양한 정보를 이용하여 분석한 결과, 태양광 발전기만 운용하는 것이 전력 생산에 효율적일 경우 태양광 발전기만 이용하고, 태양광 발전기와 풍력 발전기를 동시에 운용하는 것이 전력 생산에 효율적일 경우 두 발전기를 모두 이용하게 된다. 이처럼 때에 따라 전력을 가장 효율적으로 생산할 수 있도록 다양한 종류의 발전기가 선택 운용되는 것을 특징으로 한다. 전력부하(120)는 전력을 소비하는 가정, 빌딩, 공장 등의 시설이다.In other words, the analysis using various information shows that if only the solar generator is operated efficiently, only the solar generator is used, and if the solar generator and the wind generator are operated at the same time, All of them will be used. In this way, various types of generators are selectively operated to produce the most efficient power. The
ESS(130)는 에너지 저장 장치로서, 배터리(140)를 충전하여 에너지를 저장하고, 배터리(140)를 방전시켜 저장된 에너지를 전력부하(120)나 전력망(150)으로 공급하는 설비로, 도 1에 도시된 바와 같이 PCS(Power Conditioning System)(131), BMS(Battery Management System)(132) 및 배터리(140)를 포함한다.The ESS 130 is an energy storage device that stores energy by charging the
배터리(140)는 Flow Battery(113), 이차전지(114)와 같은 다양한 종류의 배터리를 포함한다. 또한 도 1에 도시되지는 않았으나, 배터리(140)는 초전도체를 이용한 Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등을 포함할 수 있다. Flow Battery(113)와 이차전지(114), Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등 다양한 배터리(140)의 특성 및 자세한 동작은 추후에 설명하기로 한다. 이에 본 발명에서는 배터리의 종류 및 특성 정보를 이용하여 효율적으로 배터리 충/방전 계획을 수립하고, 추가적으로 배터리의 잔여 용량 정보를 획득함으로써 단기 전력 운용 계획을 수립한다.The
PCS(131)는 전력변환장치로서, 교류와 직류간의 변환 및 전압, 전류, 주파수를 변환시키는 역할을 한다. The
또한, PCS(131)는 1) 전력망(150)을 통해 발전소(170)로부터 공급되는 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 충전, 2) 신재생 에너지 발전 시스템(110)으로부터 공급되는 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 충전, 3) 배터리(140)를 방전시켜 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)에 공급하여, 전력 관리를 수행한다. 이때, 배터리(140)의 충/방전은 배터리(140)의 종류 및 특성 정보를 고려하여 운용된다.The
또한, PCS(131)는 전력부하(120)에서 소비되는 전력을 모니터링하여 정보로 저장하여 보유한다. 이에 본 발명에서 EMS(160)는 PCS(131)에서 보유하고 있는 모니터링된 소비전력 정보를 이용하여 전력 운용 계획을 수립한다. In addition, the
BMS(132)는 배터리 관리 시스템으로서, 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 감지하여 배터리(140)의 충/방전량을 적정 수준으로 제어함은 물론, 배터리(140)의 셀 밸런싱을 수행하고, 배터리(140)의 잔여 용량을 파악한다. 또한, BMS(132)는 위험이 감지되는 경우 비상 동작을 통해 배터리(140)을 보호한다. The
또한, 배터리(140)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)이나 전력망(150)을 통해 공급되는 전력을 충전하여 에너지를 저장하는 에너지 저장소의 기능과, 방전을 통해 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)에 공급하는 에너지원으로 기능한다.The
본 발명에서 BMS(132)로부터 배터리의 잔여 용량 정보를 획득해 Flow Battery(113) 및 이차전지(114)와 같은 배터리(140)의 종류 및 특성을 고려하여 배터리(140)의 충/방전을 관리함으로써 효율적인 전력 운용 계획을 수립한다.The remaining capacity information of the battery is obtained from the
전력서버(180)는 발전/변전/송전/배전 등을 관리하여 전력 공급을 운용하는 전력 공급 기관의 전력 관제소에서 운용하는 서버로, 발전소(170)에 의한 발전 현황을 관제/통제하고, 전력 관제소에서 수립한 계획정전을 전파하는 기능을 담당한다.The
이에 본 발명은 전력서버(180)로부터 전력 상황 정보, 시간별 전력 가격 정보, 계획 정전 정보 등을 포함하는 소비전력 수요 정보를 획득하여 고려함으로써 전력 운용을 계획을 수립한다.Accordingly, the present invention establishes a plan for power operation by obtaining power consumption demand information including power status information, time-based power price information, scheduled power outage information, and the like from the
기상서버(190)는 기상청에서 운용하는 서버로, 본 발명에서 기상 서버(190)는 과거 기상 정보, 최근 기상 정보, 기상 예보 정보 및 계절 정보 등의 환경 정보를 제공하는 서버로 기능한다.The
EMS 서버(160)는 전력서버(180)나 기상서버(190)에서 획득한 정보를 이용하여 ESS(130)의 PCS(131) 및 BMS(132)를 제어하며, 도 1에 도시된 전력 계통에서의 전력 관리를 관장한다. 즉, EMS 서버(160)는 전력 부하(120)에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서의 생산전력을 예측하며, 전력 부하(120)의 소비전력 수요 정보와 신재생 에너지 발전 시스템(110) 및 배터리(140)의 종류 및 특성을 고려하여 에너지 활용 대책을 수립하고, 그에 따라 PCS(131) 및 BMS(132)를 제어하여 전력을 운용한다.The
지금까지 본 발명의 구성요소에 대한 특징 및 역할을 간단히 설명하였고, 지금부터는 도 2의 본 발명의 전력 관리 방법에 대한 전체적인 흐름도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.The features and functions of the components of the present invention have been briefly described and will now be described with reference to the overall flow chart of the power management method of the present invention of FIG.
1. 외부 정보 획득<1. Obtaining external information < S200S200 >>
단계S200은 외부 정보 획득부에서 소비전력 수요 정보 및 환경 정보와 같은 전력 운용에 필요한 기초 정보를 획득하는 단계이다. 외부의 전력 부하(120)로부터 과거 소비전력, 최근 소비전력 등의 소비전력 수요 정보를 획득하고, 외부의 전력 서버(180)로부터 전력상황 정보, 계획정전 정보, 기초 충/방전 스케쥴, 시간별 전력 가격 정보를 포함하는 상기 소비전력 수요 정보를 획득한다. 또한, 외부의 기상 서버(190)로부터 과거 기상 정보, 최근 기상 정보 및 기상 예보 정보를 포함하는 환경 정보를 획득한다. Step S200 is a step of acquiring basic information necessary for power operation such as power consumption demand information and environmental information in the external information obtaining unit. Power consumption demand information such as past power consumption and recent power consumption from the
2. 소비전력 예측<2. Power Consumption Forecast < S210S210 >>
단계S210는 향후 소비전력을 예측하는 단계이다. 이는 도 3을 참조하여 설명한다. 우선 EMS 서버(160)에서는 단계S211 내지 단계S212를 통해 전력 부하(120)로부터 과거 소비전력, 최근 소비전력 등의 소비전력 수요 정보를 획득하여 저장한다.Step S210 is a step for predicting future power consumption. This will be described with reference to FIG. First, the
기준 날짜 생성의 이해와 설명의 편의를 위해, "과거" 소비전력 정보는 "2001년~2011년(10년간)"의 소비전력 정보이고, "최근" 소비전력 정보는 "2012년 5월"의 소비전력 정보이며, "예측" 소비전력은 ""2012년 6월"의 소비전력인 것으로 한다. 본 실시예는 단지 설명의 편의를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 사상이 이러한 실시예로 인하여 한정되지는 않는다.For the convenience of understanding and explanation of the reference date generation, the "past" power consumption information is the power consumption information of "2001 to 2011 (ten years)" and the "recent" power consumption information is the power consumption information of " Quot ;, and the "predicted " power consumption is assumed to be the power consumption of" June 2012 ". It should be noted that this embodiment is merely illustrated for convenience of explanation, But is not limited to.
단계S213에서 EMS 서버(160)는 전력 부하(120)에서 획득하여 저장한 과거 소비전력 정보 및 최근 소비전력 정보를 비교하여, 소비전력에 대한 비교 오차를 산출한다. 예를 들어, 단계S213은 '2001년~2011년의 5월 소비전력 평균치'와 '2012년 5월의 소비전력'을 비교하여 비교 오차를 산출할 수 있다.In step S213, the
단계S215는 단계S213에서 계산된 비교 오차가 임계범위 이내이면(S214-Y), EMS 서버(160)는 과거 소비전력 정보로부터 향후 소비전력을 예측한다. 예를 들어, 단계S214에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, 단계S215에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년의 6월 소비전력 평균치'로부터 '2012년 6월의 소비전력'을 예측할 수 있다.In step S215, if the comparison error calculated in step S213 is within the threshold range (S214-Y), the
반면, 단계S216은 단계S213에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S214-N), EMS 서버(160)는 과거 소비전력 정보에 보상치를 가감하여 과거 소비전력을 보상한다.On the other hand, in step S216, if the comparison error calculated in step S213 is out of the threshold range (S214-N), the
단계S214에서 비교 오차가 임계 범위 밖인 경우는, 최근 소비전력이 과거 소비전력과 용인할 수 없을 정도로 차이를 보이는 경우이다. 따라서, 최근 소비전력에 어느 정도 수렴하도록 단계S216에서 과거 소비전력을 보상한다.When the comparison error is out of the threshold range in step S214, the recent power consumption differs from the past power consumption to such an extent that it is unacceptable. Therefore, the past power consumption is compensated in step S216 so as to converge to the recent power consumption to some extent.
단계S216에서의 과거 소비전력 보상은 과거 소비전력 정보 전부에 대해 수행된다. 즉, 단계S216에서의 과거 소비전력 보상은 '2001년~2011년의 5월 소비전력 정보'가 아닌 '2001년~2011년 전체의 소비전력 정보'에 대해 수행된다.The past power consumption compensation in step S216 is performed for all of the past power consumption information. That is, the past power consumption compensation in the step S216 is performed not on the "power consumption information on May of 2001 to 2011" but on the "power consumption information on the whole of 2001 to 2011".
따라서, 단계S214에서 비교 오차가 3%(임계 오차)를 넘는 것으로 판단되면, 단계S216에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년 전체의 소비전력 정보'에 보상치를 가산 또는 감산하여 과거 소비전력을 보상한다.Accordingly, if it is determined in step S214 that the comparison error exceeds 3% (threshold error), the
구체적으로, 과거 소비전력이 최근 소비전력 보다 작은 경우에는 과거 소비전력에 보상치를 가산하고, 과거 소비전력이 최근 소비전력 보다 큰 경우에는 과거 소비전력에 보상치를 감산하여, 과거 소비전력을 최근 소비전력에 수렴시킨다.Specifically, when the past consumption power is smaller than the latest consumption power, the compensation value is added to the past consumption power. If the past consumption power is larger than the latest consumption power, the compensation value is subtracted from the past consumption power, .
이후, 단계S213부터 재수행되는데, 그럼에도 불구하고 단계S213단계에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S214-N), 단계S216에 의한 보상이 한번 더 수행된다.Thereafter, the process is repeated from step S213. Nevertheless, if the comparison error calculated in step S213 is out of the threshold range (S214-N), the compensation by step S216 is performed once more.
반면, 과거 소비전력 보상에 의해 비교 오차가 임계 범위 이내가 되면(S214-Y), 단계S215에서 EMS 서버(160)가 보상된 과거 소비전력 정보로부터 향후 소비전력을 예측한다.On the other hand, if the comparison error is within the critical range due to the past power consumption compensation (S214-Y), the
단계S215에서 EMS 서버(160)는 비교 오차가 가감되어 보상된 '2001년~2011년의 6월 소비전력 평균치'로부터 2012년 6월의 소비전력'을 예측한다.In step S215, the
위 실시예에서 소비전력 예측은 "월" 단위로 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일실시예에 불과하다. 그러므로 소비전력 예측은 필요에 따라, "분", "시", "일", "주", 기간별 및 계절별로도 가능하다.In the above embodiment, the power consumption prediction is performed in units of "month ", but this is merely an example for convenience of explanation. Therefore, power consumption prediction can be done by "minutes", "hours", "days", "weeks", periods and seasons, as needed.
또한, 단계S210은 기상 서버(190)로부터 획득한 환경 정보를 이용해 전력 부하(120)에서 획득한 소비전력 수요 정보를 보완함으로써 소비전력을 예측하기도 한다.Step S210 also predicts the power consumption by supplementing the power consumption demand information acquired in the
환경 정보에 대한 자세한 설명은 단계S230에서 자세히 설명하기로 한다. 일단 간단히 말하자면, 전력부하(120)에서 획득한 소비전력 수요 정보가 상기 일실시예처럼 단순히 기간별 소비전력만을 이용하여 향후 소비전력을 예측하는 것이 아니라, 과거의 평균 기온, 풍속, 날씨와 같은 환경 정보에 따른 소비전력 수요 정보를 획득함으로써, 기상 예보를 고려해 향후 소비전력을 예측 할 수도 있다.A detailed description of the environment information will be described later in detail in step S230. The power consumption demand information acquired in the
예를 들어, '2012년 8월'의 소비전력 예측 시, 기상 예보에서 '2012년 8월'의 기온이 평년 기온보다 3도 가량 높을 것이라는 정보를 획득했을 경우, '2001년~2011년의 각 해의 8월 평균 기온에 따른 소비전력 정보'를 획득하여 기온별 소비전력 수치를 분석함으로써 '2012년 8월'의 소비전력을 예측 할 수 있다.For example, in the case of forecasting the power consumption of 'August 2012', when the weather forecast shows that the temperature of 'August 2012' will be 3 ° C higher than the normal temperature, '2001-01' We can estimate the power consumption of 'August 2012' by analyzing the power consumption data by temperature by obtaining the power consumption information according to the average temperature of August of the year.
이처럼 소비전력을 예측할 때 기상 서버(190)의 환경 정보를 고려함으로써, 주변 환경 변화에 대응해 좀 더 정확한 향후 소비전력을 예측할 수 있다.By considering the environment information of the
3. 3. 신재생New play 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보 획득< Obtain information about the type and characteristics of the energy generation system < S220S220 >>
단계S230은 장치 특성 정보 획득부에서 신재생 에너지 발전 시스템(110)으로부터 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 종류 및 특성 정보를 획득한다. Step S230 acquires the type and characteristic information of the renewable
일단 신재생 에너지는 자연 에너지로부터 변환된 전기 에너지를 의미한다. 신재생 에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 조력 또는 지열과 같은 자연 에너지를 이용하며, 주로 태양광을 이용한 발전 시스템이 많이 상용화되었다. 이처럼 신재생 에너지는 무한히 공급되는 천연 자원을 이용하고, 발전 과정에서 공해를 유발하지 않아 그 활용 방안에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.Once renewable energy means electrical energy converted from natural energy. Renewable energy uses natural energy such as solar, solar, wind, tidal or geothermal heat, and many solar power generation systems have been commercialized. As such, renewable energy uses natural resources that are infinitely supplied and does not cause pollution in the development process.
태양광 발전 시스템(111)의 경우 구성요소는 태양에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 태양전지, 생산된 전기를 수요에 맞도록 직류에서 교류로 변환하고 이를 전력계통에 연결시켜주는 부분인 전력변환제어장치, 그리고 생산된 전기를 일시적, 장기간 저장하는 축전장치로 구성된다. 태양광 발전 시스템(111)은 에너지 변환과정에서 기계적, 화학적 작용이 없으므로 시스템의 구조가 단순하여 유지보수가 거의 필요 없고, 수명이 20~30년 정도 길며 안전하고 환경친화적이다.In the case of the photovoltaic power generation system 111, the components include a solar cell that converts solar energy into electric energy, a power conversion control unit that converts the generated electricity into a direct current to an alternating current Equipment, and a power storage device that stores the generated electricity temporarily or for a long period of time. Since the solar power generation system 111 has no mechanical or chemical action during the energy conversion process, the structure of the system is simple, requiring little maintenance, long life span of 20 to 30 years, and being safe and environmentally friendly.
태양전지는 태양광 발전 시스템(111)을 이루는 가장 핵심적인 요소로서 태양전지의 가장 기본 단위인 솔라셀은 단결정과 다결정셀로 구분되고 크기는 5인치와 6인치가 있다. 대체로 셀 1장의 전기적 성능은 0.5~0.6V, 4~7.5A로서 효율은 14~17%정도이고, 최대 1.5W의 전기를 만든다. 이를 이용해 수V에서 수백V의 전압을 얻을 수 있는 모듈로 제작하여 이용한다. The solar cell is the most essential element of the solar power generation system 111. The solar cell, which is the basic unit of the solar cell, is divided into a single crystal and a polycrystalline cell, and the size is 5 inches and 6 inches. Typically, the electrical performance of a cell is 0.5 to 0.6 V, 4 to 7.5 A, with efficiencies of 14 to 17 percent, and up to 1.5 W of electricity. Using this, a module capable of obtaining voltage of several hundred V at several V is manufactured and used.
전력변환제어장치는 크게 인버터 부분과 전력제어장치 부분으로 구성된다. 인버터는 태양전지에서 생성되는 직류전기를 교류전기로 변환하여 전력계통에 공급하는 역할을 한다. 전력제어장치 부분은 태양광 모듈에서 최대 출력을 얻고 직류, 교류 측의 전기적인 감시, 보호 기능을 수행한다. The power conversion control device consists largely of the inverter part and the power control part. The inverter converts DC electricity generated from the solar cell into AC electricity and supplies it to the power system. The power control unit obtains maximum output from the photovoltaic module and performs electrical surveillance and protection functions on the DC and AC sides.
축전장치는 시스템에서 생산되는 전력을 일시적, 장기적으로 저장하여 일사량이 적을 때나 심야 등의 시간대에 발생하는 전력 부하량을 담당할 수 있도록 하는 장치이다. 또한 태양전지 모듈은 하나의 태양전지판 형태로 만든 제품으로 태양광선과 90도의 각도일 때 효율이 가장 좋다.The power storage device is a device that temporarily stores the power generated by the system for a long period of time, and is capable of taking charge of the power load occurring at a time when the insolation is low or at the late night. In addition, the solar cell module is made in the form of one solar panel, and it is the most efficient when it is at an angle of 90 degrees with the sunlight.
또한, 태양광 발전 시스템(111)의 전력생산량을 예로 들자면, 보통 발전량을 논할 때 설비 이용률의 개념을 쓰는데, 국내의 경우 설비 이용률은 연평균 약 12~13%로 3Kw태양광발전설비의 연간발전량은 3kW*8760h/년*0.13=3416kWh가 된다. 전력 생산량은 연간발전량에 인버터효율을 곱해준 값으로 인버터효율 약 90~94%를 곱한다. 즉, 전력 생산량은 3kW*8760h/년*0.13*0.94=3211kWh가 된다. 상기 구체적인 수치는 일실시예에 불과하다.For example, in the case of the power generation amount of the solar power generation system 111, the concept of the facility utilization rate is used when discussing the amount of power generation. In the case of domestic, the annual utilization rate of the 3Kw solar power generation facility is about 12-13% 3 kW * 8760 h / year * 0.13 = 3416 kWh. Power generation is multiplied by inverter efficiency per year, multiplies inverter efficiency by about 90-94%. That is, the power generation amount is 3 kW * 8760 h / year * 0.13 * 0.94 = 3211 kWh. The above specific values are only examples.
풍력 발전 시스템(112)은 운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치로 구성된 기술풍차를 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술이다. The wind
바람의 세기가 일초에 평균 4미터 이상이면 풍력발전기를 세울 수 있다. 풍력발전량은 날개 길이의 제곱에 비례하고, 풍속의 세제곱에 비례한다. 따라서 발전기가 클수록, 바람이 강한 곳일수록 결정적으로 유리하다. 풍력에너지는 수풍면적(受風面積)의 반지름 1m, 풍속 10m/s에서는 약 1kW를 얻을 수 있다Wind turbines can be built if the wind intensity is more than 4 meters per second on average. The amount of wind power is proportional to the square of the blade length, and is proportional to the cube of wind speed. Therefore, the larger the generator and the stronger the wind, the more advantageous it is. The wind energy is about 1 kW at a wind speed of 10 m / s and a radius of 1 m at the wind receiving area
또한, 풍력 발전기는 강풍시에 날개가 파괴되지 않도록 제어기구를 설치하고, 보통 풍속 3~5m/s를 기준으로 하여 풍차를 설계한다. 풍속의 연간 평균값이 10m/s를 넘는 장소는 적으므로, 풍력에너지 밀도는 날개회전면적 1㎡당 150~200W로, 태양열 에너지의 전일평균 170W/㎡과 대략 같아진다. 바람이 변동하므로 풍력에너지를 축적용량이 큰 열에너지로 바꾸어, 그 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 수도 있다. 풍력에너지를 동력원에 이용한 대표적인 예는 네럴란드의 풍차이며, 미국, 영국에서는 100~1,000kW급이 이미 실용화되었다.The wind turbine also has a control mechanism to prevent the wing from being destroyed during strong winds, and the wind turbine is designed based on the wind speed of 3 to 5 m / s. Since the average annual wind speed is less than 10 m / s, the wind energy density is approximately 150 to 200 W per 1 m 2 of the wing rotation area, approximately equal to 170 W / m 2 on the day before. Because the wind fluctuates, it is also possible to convert the wind energy into thermal energy having a large accumulation capacity, and convert the thermal energy into electrical energy. A typical example of using wind energy as a power source is a Dutch windmill. In the United States and the United Kingdom, 100 to 1,000 kW has already been put to practical use.
즉, 단계S230는 기상 서버(190)에서 획득한 날씨, 기온, 풍속 등이 포함된 환경 정보와 단계S220에서 획득한 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 종류 및 특성을 고려하여 신재생 에너지 발전 시스템(110)을 선택 운용함으로써 생산된 전력을 예측하게 된다.That is, in step S230, environment information including the weather, temperature, wind speed, and the like acquired in the
본 발명은 일실시예로 신재생 에너지 발전 시스템(110)으로 태양광 및 풍력을 이용한 발전 시스템을 예로 들었지만, 이 뿐만 아니라 태양열, 연료전지, 수소, 바이오 에너지, 폐기물에너지, 지열, 수력, 해양에너지 등과 같은 모든 신재생 에너지를 이용한 발전 시스템도 이용 가능하다.In one embodiment, the renewable
4. 생산전력 예측<4. Production Power Forecast < S230S230 >>
단계S230은 외부 정보 획득부에서 기상 서버(190)로부터 과거 기상 정보, 최근 기상 정보, 기상 예보 정보를 포함하는 환경 정보를 획득하고, 상기 획득한 환경 정보와 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 종류 및 특성 정보를 고려하여 생산전력을 예측한다.In step S230, the external information obtaining unit obtains environmental information including the past weather information, recent weather information, and weather forecast information from the
단계S230은 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 향후 생산전력을 예측하는 단계로 도 4를 참조하여 설명한다. 우선 EMS 서버(160)는 단계S231 내지 단계S233를 통해 기상 서버(190)로부터 과거 기상 정보, 최근 기상 정보 및 기상 예보 정보를 획득 및 저장한다.Step S230 is a step for predicting the future production power of the renewable
이해와 설명의 편의를 위해, "과거" 기상 정보는 "2001년~2011년(10년간)"의 기온/풍속 정보이고, "최근" 기상 정보는 "2012년 5월"의 기온/풍속 정보이며, 기상 "예보"는 "2012년 6월"의 날씨(맑음, 흐림, 비, 눈)이고, "예측" 생산전력은 "2012년 6월"의 생산전력인 것으로 한다.For the convenience of understanding and explanation, "past" weather information is temperature / wind information of "2001 ~ 2011 (10 years)", and "recent" weather information is temperature / wind information of "May 2012" , Weather forecast "forecast" is the "June 2012" weather (sunny, cloudy, rain, snow), and "forecast" production power is the production power of "June 2012".
단계S234에서 EMS 서버(160)는 기상 서버(190)에서 획득한 과거 기상 정보와 최근 기상 정보를 비교하여 기상 정보에 대한 비교 오차를 산출한다. 예를 들어, 단계S234에서는 '2001년~2011년의 5월 기온/풍속 평균치'와 '2012년 5월의 기온/풍속'을 비교하여 비교 오차를 산출할 수 있다.In step S234, the
단계S236은 단계S234에서 계산된 비교 오차가 임계범위 이내이면(S235-Y), EMS 서버(160)는 과거 기상 정보에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측한다.In step S236, if the comparison error calculated in step S234 is within the critical range (S235-Y), the
예를 들어, 단계S235에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, 단계S236에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년의 6월 기온/풍속 평균치'에서 생산 가능한 전력을 산출한 후 기상 예보에 의한 날씨를 반영하여 '2012년 6월의 생산전력'을 예측할 수 있다.For example, if it is determined in step S235 that the comparison error is within 3% (threshold error), the
기상 예보에 의한 날씨를 반영한다는 것은 산출된 생산 가능한 전력을 날씨에 따라 조정한다는 것을 의미하는데, 태양광 발전 시스템(111)의 경우 날씨가 맑음이 아닌 경우 생산 가능한 전력은 감산 처리하고, 풍력 발전 시스템(112)의 경우 풍속이 작은 경우 생산 가능한 전력을 감산처리 한다. 즉, 단계S220에서 획득한 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 종류 및 특성 정보를 고려하여 생산전력을 예측하게 된다.Reflecting weather by the weather forecast means that the produced power is adjusted according to the weather. In the case of the solar power generation system 111, if the weather is not clear, the power that can be produced is subtracted, (112), when the wind speed is small, the power that can be produced is subtracted. That is, the production power is predicted in consideration of the type and characteristic information of the renewable
반면, 단계S237은 단계S234에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S235-N), EMS 서버(160)는 과거 기상 정보에 보상치를 가감하여 과거 기상 정보를 보상한다.On the other hand, in step S237, if the comparison error calculated in step S234 is out of the threshold range (S235-N), the
단계S235에서 비교 오차가 임계 범위 밖인 경우는, 최근 기상이 과거 기상과 용인할 수 없을 정도로 차이를 보이는 경우이다. 따라서, 최근 기상 정보에 어느 정도 수렴하도록 단계S237에서 과거 기상 정보를 보상한다.When the comparison error is out of the critical range in step S235, the recent weather is different from the past weather to such an extent that it is unacceptable. Therefore, the past weather information is compensated in step S237 so as to converge to the recent weather information to some extent.
단계S237에서의 과거 기상 정보 보상은 과거 기상 정보 전부에 대해 수행된다. 즉, 단계S237에서의 과거 기상 정보 보상은 '2001년~2011년의 5월 기상 데이터'가 아닌 '2001년~2011년 전체의 기상 데이터'에 대해 수행된다.The past weather information compensation in step S237 is performed for all of the past weather information. That is, the past weather information compensation in the step S237 is performed not for the 'weather data for May 2001 to 2011' but for the 'weather data for the entire 2001 to 2011'.
따라서, 단계S235단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차)를 넘는 것으로 판단되면, 단계S237에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년 전체의 기상 정보'에 보상치를 가산 또는 감산하여 과거 기상 정보를 보상한다.Accordingly, if it is determined in step S235 that the comparison error exceeds 3% (threshold error), the
구체적으로, 과거 기온/풍속이 최근 기온/풍속 보다 작은 경우에는 과거 기온/풍속에 보상치를 가산하고, 과거 기온/풍속이 최근 기온/풍속 보다 큰 경우에는 과거 기온/풍속에 보사치를 감산하여, 과거 기온/풍속을 최근 기온/풍속에 수렴시킨다.Specifically, when the past temperature / wind speed is lower than the recent temperature / wind speed, the compensation value is added to the past temperature / wind speed. If the past temperature / wind speed is larger than the recent temperature / wind speed, Converts temperature / wind speed to recent temperature / wind speed.
이후, 단계S234부터 재수행되는데, 그럼에도 불구하고 단계S235에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S235-N), 단계S237에 의한 보상이 한 번 더 수행된다.Thereafter, the process is resumed from step S234. Nevertheless, if the comparison error calculated in step S235 is out of the threshold range (S235-N), the compensation by step S237 is performed once more.
반면, 과거 기상 정보 보상에 의해 비교 오차가 임계 범위 이내가 되면(S235-Y), 단계S236에서 EMS 서버(160)는 보상된 과거 기상 정보에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측한다.On the other hand, if the comparison error is within the critical range by the past weather information compensation (S235-Y), the
예를 들어, 단계S235에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, S236단계에서 EMS 서버(160)는 비교 오차가 가감되어 보상된 '2001년~2011년의 6월 기온/풍속 평균치'에서 생산 가능한 전력을 산출한 후 기상 예보에 의한 날씨를 반영하여 '2012년 6월의 생산전력'을 예측하게 되는 것이다.For example, if it is determined that the comparison error is within 3% (threshold error) in step S235, the
위 실시예에서 생산전력 예측은 "월" 단위로 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일실시예에 불과하다. 그러므로 생산전력 예측은 필요에 따라, "분", "시", "일", "주", 기간별 및 계절별로도 가능하다.In the above embodiment, the production power prediction is performed in units of "month", but this is merely an example for convenience of explanation. Therefore, the production power forecast can be "minutes", "hours", "days", "weeks", periods and seasons, as needed.
5. 배터리 충/방전 결정<5. Battery charge / discharge decision < S240S240 >>
배터리(140)는 신재생 에너지 및 계통의 잉여 전력을 저장하고 있다가 부하에 공급한다. 그래서 계통에 이상 상황이 발생할 경우, 부족한 전력을 배터리에 저장된 전력으로 공급받기도 한다. 하지만 연속적으로 계통에 이상 상황이 발생할 경우 배터리에 저장된 전력이 부족하게 되면 부하에 전력을 공급할 수 없는 문제가 있다. 따라서 배터리(140)의 잔여 용량 정보를 획득하여 고려함으로써 이러한 단점도 개선하고, 효율적인 전력 운용 계획을 수립하는 것을 목적으로 한다.The
EMS 서버(160)는 ESS(130)의 BMS(132)로부터 배터리(140)의 종류 및 특성 정보 외에 잔여 용량 정보를 획득하여 저장한다. 우선 단계S240에서 배터리(140)의 종류 및 특성 정보를 획득한다.The
배터리(140)는 Flow Battery(113), 이차전지(114)와 같은 다양한 종류의 배터리를 포함한다. The
Flow Battery(113)는 저비용에 대용량화가 용이하고 장시간 사용이 가능하며 수명이 길다는 장점이 있지만 배터리의 효율과 수명을 유지하기 위해서 이차전지에 비해 한번에 상당 시간 동안 지속적으로 충전해야 하는 단점이 있다. The
이차전지(114)는 두 전극의 한쪽은 리튬-코발트 산화물을, 다른 한쪽은 흑연을 쓰는데 두 극이 모두 층상구조로 리튬이온이 층간에 들어갔다 나왔다 하면서 충/방전이 계속된다. 이때 리튬-코발트 산화물은 리튬의 이런 운동에 비교적 안정적인 반면, 흑연은 여러 번 이 운동이 반복되면 층상구조가 퇴화된다. 그 결과는 전지의 수명 단축으로 나타난다. 핸드폰의 경우 거의 대부분 리튬-이온전지를 사용하는데, 나중에 사용시간이 줄어드는 이유가 여기에 있다. The
즉, 이차전지(114)는 충/방전이 자유롭고, 수시로 충/방전이 가능하여 전지의 전기화학적 특성이 유지되는 한 얼마든지 재사용이 가능하다는 장점이 있으나 충전과 방전이 반복되면 수명이 단축되는 현상은 이차전지(114)에서도 그대로 나타난다. That is, the
이차전지(114)와 Flow Battery(113)를 비교하면, 이차전지(114)도 충전과 방전이 반복됨에 따라 수명이 단축되는 현상이 나타나지만 Flow Battery(113)에서는 충전과 방전이 자주 번갈아가며 이루어지면 성능의 열화가 더욱 빠르게 진행된다. 또한, Flow Battery(113)에서는 동력원(펌프 등)으로부터 전달된 운동 에너지를 화학 반응을 통하여 전기 에너지로 변환하기 때문에, 한번 충전 시 가급적 최대 용량까지 충전되고, 한번 방전 시 가급적 최저 용량까지 방전되는 것이 수명의 단축을 피하는 데에 유리하다. 또한 Flow Battery(113)에서는 운용의 효율을 위하여 가용 최저 용량까지 방전된 경우, 전극에 적층된 불순물을 제거하기 위하여 전하량을 0까지 완전히 방전하는 이른바 Strip 동작이 이루어지기도 한다.When the
도 1에 도시되지는 않았으나, 배터리(140)는 Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등을 더 포함할 수 있다. Fly Wheel은 초전도체와 영구자석을 이용하여 전기 에너지를 운동 에너지(회전 에너지)로 변환하여 저장한다. 초전도체 상에 영구자석을 위치시키면 초전도 현상에 의하여 영구자석이 자기 부상(磁氣 浮上) 상태가 되므로, 회전 운동에 의한 마찰을 최소화하여 운동 에너지를 영구적 또는 반영구적으로 저장할 수 있다. 저장된 에너지를 사용하고자 하면 회전체에 발전기를 연결하여 회전 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있다. 이 때 자기 부상 상태에서 회전하는 회전체에서 Fly Wheel 이라는 이름이 유래되었으며, 전기의 저장 및 재사용 과정에서 오염 물질을 배출하지 않는 클린 에너지이다. 다만 Fly Wheel은 회전체에 발전기를 기계적으로 연결할 지 여부를 미리 결정하여 사용해야 하므로, 순간적으로 충전과 방전이 뒤바뀌는 환경에서 사용하기는 어려우며, 주로 심야 시간에 잉여 전력을 운동 에너지로 저장하고, 낮에는 저장된 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 등 스케줄에 따른 운용에 유리한 것으로 알려져 있다. 또한 초전도 현상을 유지하기 위해서는 현재까지 알려진 바로는 고성능의 냉각 장치를 필요로 하는 것도 Fly Wheel의 운용 상 고려해야 할 특징이기도 하다. 즉, 저장된 에너지를 유지하는 데에 소정의 비용 (냉각 비용)이 발생한다는 점을 운용 상 고려해야 하므로, 예를 들어 운용 시 저장된 에너지를 비교적 단기간 (1주일 이내 등)에 재사용할 것을 전제로 하는 등의 전제 조건이 필요하다.Although not shown in FIG. 1, the
배터리(140)에 포함될 수 있는 또 다른 실시예로 나트륨유황(NaS, NAS) 배터리를 들 수 있다. 현재 널리 이용되고 있는 리튬-이온 배터리와는 달리, 상대적으로 저렴한 나트륨과 황을 원료로 사용하기 때문에 가격 경쟁력이 높다. 또한 기존의 리튬-이온 배터리보다 3배 이상 높은 에너지 밀도를 가지며, 수명이 15년 이상이어서 대용량 에너지를 저장하기에 적합한 특성을 가진다. NAS 배터리는 리튬-이온 배터리로는 해결하기 어려웠던 난제인 에너지 밀도, 안정성, 가격, 수명을 해결하기에 적합한 획기적인 배터리이지만, 적정 동작 온도가 섭씨 300도에 이르는 고온이어서 히터로 적정 동작 온도를 유지해 주어야 하는 운용 상의 문제점 또한 가지고 있다.Another example that can be included in the
배터리(140)에 포함될 수 있는 또 다른 실시예로는 전고체전지 또는 고체전해질전지를 들 수 있는데, 전고체전지는 기존의 리튬-이온 배터리의 안전성과 에너지 밀도를 개선하고자 개발된 차세대 전지의 일종이다. 기존의 리튬-이온 배터리의 안전성을 위협하는 원인의 하나로, 액상의 전해질에 특수한 조건의 외부 입력 또는 충격이 가해지면 폭발사고의 가능성이 있다는 점이 지적되어 왔다. 여기에 대해서 액상의 전해질을 고체 상태의 전해질로 대체함으로써 안전성을 높이고, 수명을 연장 가능하고, 소형화가 가능하며 에너지 밀도를 개선할 수 있다는 점이 발견되어, 연구 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다. 전고체전지는 현재 충전 또는 방전의 효율과 경제성이 기존의 리튬-이온 배터리와 비교하여 아직 미완성 단계로서 향후 고체 전해질의 신소재 물질을 발굴하여 경제성을 높이는 것이 주된 목표로 알려져 있다.Another example that can be included in the
이와 같이, Flow Battery(113)과 이차전지(114) 및 다양한 종류의 배터리(충전 및 방전이 가능한)의 충전, 방전 동작의 차이에서 오는 성능의 차이, 성능 열화 경향의 차이, 효율을 유지하기 위한 특수한 운용 조건(예를 들어 Flow Battery(113)의 strip 동작), 및 저장된 에너지의 유지 비용(Fly Wheel의 냉각 비용) 등을 고려하면, 중기적으로는 Flow Battery(113)의 충전 및 방전 계획을 먼저 수립하고, 단기적으로 Fly Wheel, NAS, 전고체전지 등 비교적 용이하게 충전 및 방전이 가능한 이차전지(114)의 충전 및 방전 계획을 수립한 후, 단기 범위 내에서 즉시적으로 부하, 기상 환경 등 변수가 발생하는 경우에는 이차전지(114) 중 리튬-이온 배터리 등의 충전 및 방전 계획을 변경하면서 돌발 변수에 대응하는 방안이 가능하다.As described above, in order to maintain the efficiency of the
한편, 단계S240에서 EMS 서버(160)는 배터리(140)의 잔여 용량을 파악한다. Meanwhile, the
단계S240에서 배터리(140)의 잔여 용량은 EMS 서버(160)가 ESS(130)의 BMS(132)에 의해 계산된 배터리(140)의 잔여 용량에 대한 정보를 수신하여 파악 가능하다.The remaining capacity of the
6. 배터리 충전 필요 여부 판단<6. Determine if you need to charge the battery < S250S250 >>
단계S250에서는 단계S240에서 획득한 배터리(140)의 잔여 용량 정보와 예측된 소비전력, 예측된 생산전력 등의 정보를 이용하여 배터리의 충전 필요 여부를 판단한다. 또한 전력 서버(180)로부터 획득한 계획 정전 정보, 시간별 전력 상황 정보 등을 고려하여 배터리(140)의 충전 필요 여부를 판단 할 수도 있다.In step S250, it is determined whether or not the battery needs to be charged by using the remaining capacity information of the
일실시예로 계획 정전 또는 비상 상황과 같이 배터리의 충전이 필요한 경우, 도 5와 같은 흐름도에 따라 전력 운용이 이루어 질 수 있으며, 배터리의 충전이 필요하지 않은 경우는 도 6과 같은 흐름도에 따라 전력 운용이 이루어 질 수 있다. 이는 단계 S280에서 좀 더 자세히 설명하도록 한다.In a case where a battery is required to be charged, such as a planned power failure or an emergency situation, power operation can be performed according to the flowchart shown in FIG. 5. In the case where the battery is not required to be charged, Operation can be done. This will be described in more detail in step S280.
7. 배터리 충/방전 소요 시간 산출<7. Calculating battery charge / discharge time < S260S260 >>
단계S260은 단계S250에서 정전이 계획된 경우나 배터리의 잔여 용량이 비상시를 대비할 만한 충분한 용량을 가지고 있지 않을 경우, 이를 배터리(140)의 충전이 필요한 경우라 판단하고, 이때 Flow Battery(113), 이차전지(114)와 같은 다양한 종류의 배터리(140) 특성을 고려하여 배터리(140)의 충/방전 소요 시간을 산출한다.In step S260, if it is determined in step S250 that a power failure has occurred, or if the remaining capacity of the battery does not have a capacity sufficient to prepare for an emergency, it is determined that the
8. 배터리 충/방전 계획 수립<8. Battery charge / discharge planning < S270S270 >>
단계S270은 배터리(140)의 잔여 용량을 파악함으로써, 계획 정전 또는 비상 시에 배터리의 잔여 용량이 적어 전력 운용에 이상이 생기지 않도록 배터리의 충/방전을 계획한다. In step S270, the charge / discharge of the battery is planned so that the residual capacity of the battery is low at the time of planned power failure or emergency so that the power operation is not affected.
단계S70은 배터리(140)가 PCS(131)에서 공급받은 에너지를 저장하거나 배터리(140)를 방전시켜 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)에 공급할 때, 단계S260의 배터리(140) 충/방전 소요 시간 및 배터리(140)의 종류와 특성 정보를 고려하여 배터리 충/방전을 계획하므로, 전체 전력 운용의 단기, 중기, 장기계획 시 효율적인 전력 운용 계획을 수립할 수 있다.The
9. 전체 전력 운용 계획 수립 및 전력 운용<9. Establishment of total power operation plan and power operation < S280S280 >>
단계S280은 예측된 소비전력, 예측된 생산전력, 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 종류 및 특성 정보, 배터리(140)의 종류, 특성 정보 및 잔여 용량 정보를 이용하여, 필요에 따라 기간별, 계절별로 전력 발전 시스템의 전력 운용을 계획하고 관리한다. In step S280, using the predicted power consumption, the predicted production power, the type and characteristic information of the renewable
일실시예로, 계획 정전 시 배터리의 충전이 필요한 경우, 도 5와 같은 흐름도에 따라 전력 운용이 이루어 질 수 있다. 이는 계획 정전 외에도 긴급 비상 시 배터리 충전이 필요한 경우에도 해당 될 수 있다. In one embodiment, when battery charging is required during a planned power outage, the power operation can be performed according to the flowchart shown in FIG. This can be true even in the event of a planned outage, even when a battery charge is required during an emergency.
도 5를 참조하여 좀 더 자세히 설명하자면, 단계S261에서 EMS 서버(160)는 단계S210에서 예측된 소비전력을 참고하여 계획 정전 시 필요전력을 산출하고, 단계S262에서는 단계S261에서 산출된 필요전력과 단계S240에서 파악된 배터리(140)의 잔여 용량을 비교한다.5, in step S261, the
단계S263은 단계S262에서 필요전력이 배터리(140)의 잔여 용량 보다 작은 것으로 판단되면(S262-Y), 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지가 전력 부하(120)로 공급되도록, EMS 서버(160)는 ESS(130)의 PCS(131)를 제어한다.If it is determined in step S262 that the required power is smaller than the remaining capacity of the battery 140 (S262-Y), the process proceeds to step S263 so that the renewable energy generated in the renewable
필요전력이 배터리(140)의 잔여 용량 보다 작은 경우는, 계획 정전 시 동안의 필요 전력이 배터리(140)에 모두 확보되어 있으므로, 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에서 모두 소모시키는 것이다.When the required electric power is smaller than the remaining capacity of the
반면, 단계S262에서 필요전력이 배터리(140)의 잔여 용량 이상인 것으로 판단되면(S262-N), 단계S264에서 EMS 서버(160)는 배터리(140)의 필요 충전량을 산출한다.On the other hand, if it is determined in step S262 that the required power is equal to or greater than the remaining capacity of the battery 140 (S262-N), the
필요 충전량이란, 계획 정전 시 동안에 전력 부하(120)에서 소비할 전력을 배터리(140)을 통해 공급하기 위해, 배터리(140)에 더 충전해야 하는 충전량을 의미한다. 필요 충전량은, 필요 전력으로부터 배터리(140)의 잔여 용량을 감산하여 산출 가능하다.The required charge amount refers to a charge amount that is required to be further charged in the
또한, 단계S265에서 EMS 서버(160)는 단계S230에서 예측된 생산전력을 참고하여, 계획 정전 시 전까지의 필요 생산전력을 산출하고, 단계S266은 단계S264에서 산출된 필요 충전량과 S265에서 산출한 계획 정전 시 전까지의 필요 생산전력을 비교한다.In step S265, the
단계S266에서 필요 충전량이 계획 정전 시 전까지의 예측 생산전력 보다 작은 것으로 판단되면(S266-Y), EMS 서버(160)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지로 배터리(140)가 충전되도록 ESS(130)의 PCS(131)를 제어한다.If it is determined in step S266 that the required amount of charge is smaller than the predicted production power before the planned power failure (S266-Y), the
이때, 배터리 충전은 배터리(140)의 충전 시간을 고려하여 충전된다. 그 후에 배터리(140)에 필요 충전량이 충전 완료된 경우, EMS 서버(160)는 신재생 에너지가 전력 부하(120)에 공급되도록 PCS(131)을 제어하여 전력 운용 계획을 수립할 수 있다.At this time, the battery is charged in consideration of the charging time of the
반면, 단계S226에서 필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 이상인 것으로 판단되면(S266-N), EMS 서버(160)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지와 전력망(150)을 통해 공급되는 에너지로 배터리(140)가 충전되도록 ESS(130)의 PCS(131)를 제어하여 전력 운용 계획을 수립할 수 있다. 이때, 배터리 충전은 배터리(140)의 충전 시간을 고려하여 충전된다. 또한, 전력망(150)에서 공급되는 에너지에 의한 충전량은, '필요 충전량'에서 '계획정전 전까지의 예측 생산전력에 의한 충전량'을 감산한 양으로 결정하여 운용하는 것이 바람직하다.If it is determined in step S226 that the required amount of charge is equal to or greater than the predicted production power before the planned power failure (S266-N), the
더 나아가, 전력망(150)을 통해 에너지를 공급받는 시기는, 도 2의 단계S200에서 전력 서버(180)로부터 획득된 시간별 전력 가격을 참고하여 전력 가격이 가장 낮은 시간대로 결정하여 운용하는 것이 더욱 바람직하다.Furthermore, it is more preferable that the time to receive the energy through the
반면, 계획 정전에 의한 배터리(140) 충전이 필요 없는 경우, 도 6과 같은 흐름도에 따라 전력 운용이 이루어 질 수 있다. 도 6을 참조하여 좀 더 자세히 설명하자면, 계획정전이 예정되어 있지 않은 경우 EMS 서버(160)에서 배터리(140)에 대한 충/방전 스케쥴을 생성함으로써 이를 이용해 전력을 운용하는 것으로 한다. 상기 생성된 충/방전 스케쥴은 EMS 서버(160)로부터 ESS(130)의 PCS(131)로 전달된다. On the other hand, when the
단계S271는 EMS 서버(160)가 도 2의 단계S200에서 획득한 기초 충/방전 스케쥴을 기준으로 도 2의 단계S210에서 예측된 소비전력과 도 2의 단계S230에서 예측된 생산전력을 참고하여 배터리(140) 충/방전 스케쥴을 생성한다.2, the
이후, 단계S273는 생성한 충/방전 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하지 않을 경우(S272-N), PCS(131)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 공급하여 충전한다. 배터리(140)는 종류, 특성 정보 및 충전 소요 시간을 고려하여 충전된다.Thereafter, in step S273, when the discharge time corresponding to the generated charge / discharge schedule does not arrive (S272-N), the
반면, 단계S274은 생성한 충/방전 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래한 경우(S272-Y), PCS(131)는 배터리(140)에 충전되어 저장된 에너지와 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에 공급한다. 이때, PCS(131)는 상기 배터리(140)에 충전된 에너지와 신재생 에너지를 전력부하(120)에 공급하고 남은 에너지를 전력망(150)에 공급함으로써, 잉여 전력 판매에 의한 수익을 획득한다.When the discharging time according to the generated charge / discharge schedule arrives (S272-Y), the
또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 전력 관리 시스템은 외부 정보 획득부(161), 장치 특성 정보 획득부(162), 정보 저장부(163), 전력 예측부(164), 전력 운용 계획부(165), 전력 운용부(166)를 포함한다. 7, the power management system of the present invention includes an external
외부 정보 획득부(161)는 전력 부하(120)로부터 과거 소비전력 정보 및 최근 소비전력 정보를 포함하는 상기 소비전력 수요 정보를 획득하고, 외부의 전력 서버(180)로부터 전력 상황 정보, 계획 정전 정보 및 시간별 전력 가격 정보를 포함하는 상기 소비전력 수요 정보를 획득하고, 기상 서버(190)로부터 과거 기상 정보, 최근 기상 정보 및 기상 예보 정보를 포함하는 환경 정보를 획득한다.The external
장치 특성 정보 획득부(162)는 신재생 에너지 발전 시스템(110) 및 배터리(140)의 종류 및 특성 정보를 획득한다. 또한, BMS(132)로부터 배터리(140)의 잔여 용량 정보도 획득한다. The apparatus characteristic
정보 저장부(163)은 외부 정보 획득부(161) 및 장치 특성 정보 획득부(162)에서 획득한 정보를 저장한다. 또한, 정보 저장부(163)는 전력 예측부(164)에서 예측된 향후 소비전력 정보 및 생산전력 정보 또한 추가로 획득하여 저장한다. The
전력 예측부(164)는 정보 저장부(163)에 저장되어 있는 외부 정보 및 장치 특성 정보를 이용하여 향후 소비전력 및 생산전력을 예측한다. The
전력 운용 계획부(165)는 정보 저장부(163)에 저장되어 있는 정보를 이용하여 배터리 충/방전 계획 수립 및 전체 전력 운용 계획을 수립하게 된다. The power
전체 전력 운용 계획은 때에 따라 "분", "시", "일", "주" 단위로 계획 할 수 있으며, 기간별로 단기, 중기, 장기 계획도 가능하며, 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절별로도 계획을 수립 할 수 있다.The entire power operation plan can be planned in minutes, cities, days, and weeks, and short, medium, and long-term plans are available. You can also make plans for each season.
이에 단기 운용 계획은 예를 들면 1일 이내의 전력 운용 계획을 의미할 수 있다. 지금 현재의 기상 상황 등을 고려하여 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 생산전력을 단기적으로 (예를 들어 1일 이내의 범위에서) 예측 가능하고, 예측된 단기 생산전력과 배터리(140)의 잔여 용량 정보를 고려하여 단기간에 생산되는 전력을 배터리(140)에 충전할지 여부를 결정할 수 있다. 그리고 단기간에 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 예측된 생산전력 중 배터리(140)의 충전에 이용될 에너지의 비율을 결정하면, 나머지 생산전력을 전력망(150)에 공급하도록 단기 전력 운용 계획을 수립할 수 있다.For example, a short-term operation plan can mean a power operation plan within one day. It is possible to predict the production power of the new and renewable
또한, 계획 정전 정보가 주어진 경우, EMS 서버(160)는 계획 정전 정보를 고려하여 배터리(140)의 잔여 용량이 지나치게 낮아지는 일이 없도록 단기 전력 운용 계획을 수립할 수 있다.Also, in the case where the planned power failure information is given, the
중기 운용 계획은 신재생 에너지 발전 시스템(110)과 배터리(140)의 종류 및 특성 정보 등을 고려하여 수립할 수 있다. 여기서 Flow Battery(113)는 최초의 우수한 성능을 장기간 유지하기 위하여 충전과 방전이 계획적으로 이루어질 필요가 있다. 따라서 Flow Battery(113)의 특성을 고려하여 중기적인 (예를 들면, 2-3일 또는 1주일 등의 범위 내에서) 충전 및 방전 계획을 수립하고, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지(114)에 대한 충전 및 방전 계획을 수립할 수 있다. 이 때 중기 전력 운용 계획을 수립하는 데에 기상에 대한 중기 전망 또는 중기 예보를 추가적으로 활용하여 계획 할 수 있다.The medium-term operation plan can be established in consideration of the type and characteristic information of the new and renewable
또한, 기상 서버(190)로부터 획득한 환경 정보를 미리 예측된 소비전력의 수요 정보를 보완함으로써 전력 운용 계획을 세울 수 있다. 예를 들어, 중기 (예를 들면 2-3일 또는 1주일)적인 기상 환경 예보에 따라서는 미리 전망된 소비전력의 중기 수요를 보완하여 새로운 중기 전력 운용 계획을 수립할 수 있는데, 가까운 시일 내에 장마가 도래하거나, 가뭄이 도래하거나, 더위 또는 추위가 심해질 것으로 예보되는 경우에는 소비전력의 중기 수요 정보를 수정 및 보완함으로써 전력 운용 계획 수립이 가능하다.In addition, the power management plan can be established by supplementing the environmental information acquired from the
장기 운용 계획(예를 들어, 1월 이상)은 계절적인 요인에 따라서 소비전력 수요 정보를 미리 예측하고, 이에 맞추어 신재생 에너지 발전 시스템(110)으로부터 생산되는 전력 중 배터리(140)의 충전에 이용되는 전력의 비율, 또는 배터리(140)의 평균적인 잔여 용량 등을 계획적으로 운용할 수 있다. 이 때 계절적인 요인에 따른 신재생 에너지 발전 시스템(110)의 장기적인 생산전력 변화 또한 예측 가능하므로, 장기적으로 예측된 생산전력 정보를 장기 전력 운용 계획 수립 시 추가적으로 활용 가능하다.The long-term operation plan (for example, more than January) predicts the power consumption demand information according to the seasonal factors, and uses it for charging the
전력 운용부(166)는 전력 운용 계획부(165)에서 수립한 전력운용 계획에 따라 전력을 운용한다.
The
본 발명의 일실시예에 따른 전력 관리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The power management method according to an exemplary embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
110 : 신재생 에너지 발전 시스템
111 : 태양광 발전기 112 : 풍력
113 : Flow Battery 114 : 이차전지
120 : 전력부하
130 : ESS(Energy Storage System)
131 : PCS(Power Conditioning System)
132 : BMS(Battery Management System)
140 : 배터리
150 : 전력망
160 : EMS(Energy Management System) 서버
170 : 발전소 180 : 전력서버
190 : 기상서버110: Renewable energy generation system
111: Solar power generator 112: Wind power
113: Flow Battery 114: Secondary battery
120: power load
130: Energy Storage System (ESS)
131: Power Conditioning System (PCS)
132: Battery Management System (BMS)
140: Battery
150: Power grid
160: EMS (Energy Management System) server
170: Power station 180: Power server
190: weather server
Claims (12)
플라이 휠 배터리 및 플로우 배터리를 포함하는 복수의 종류의 이차전지를 포함하는 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 종류에 따른 기본적인 동작 조건, 효율적인 동작을 위한 특수한 동작 모드, 또는 저장된 에너지의 유지를 위한 비용 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 배터리의 종류 및 특성 정보를 획득하는 단계;
태양광 발전 시스템과 풍력 발전 시스템을 포함하는 복수의 종류의 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 획득하는 단계;
외부 서버로부터 환경 정보를 획득하는 단계: 및
상기 배터리의 종류 및 특성 정보와 상기 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 고려하여, 상기 소비전력 수요 정보에 대응하도록 상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 단계;
를 포함하고,
상기 운용 계획을 수립하는 단계는
외부 서버로부터 획득한 환경 정보를 이용해 상기 소비전력 수요 정보를 보완함으로써 소비전력을 예측하고, 상기 복수의 종류의 이차전지를 포함하는 배터리의 종류 및 상기 복수의 종류의 이차전지 각각의 특성 정보를 고려하여 상기 복수의 종류의 신재생 에너지 발전 시스템 각각에서 생산되는 에너지를 저장할 배터리를 선택하며, 상기 예측된 소비전력 및 상기 선택된 배터리에 기초하여 상기 운용 계획을 수립하는 전력 관리 방법.Obtaining power consumption demand information of the power load;
At least one of basic operating conditions for the type of the battery, a special operating mode for efficient operation, or a cost for maintaining the stored energy from a battery management system including a plurality of types of secondary batteries including a flywheel battery and a flow battery Obtaining the type and characteristic information of the battery including the battery;
Obtaining types and characteristics information of a plurality of kinds of renewable energy generation systems including a solar power generation system and a wind power generation system;
Obtaining environmental information from an external server; and
Establishing an operation plan for the renewable energy generation system and the battery to correspond to the power consumption demand information in consideration of the type and characteristic information of the battery and the type and characteristic information of the renewable energy generation system;
Lt; / RTI >
The step of establishing the operation plan
Estimating power consumption by supplementing the power consumption demand information by using environmental information acquired from an external server, and considering characteristics of the battery including the plurality of types of secondary batteries and characteristics of each of the plurality of types of secondary batteries Selecting a battery to store energy produced in each of the plurality of types of renewable energy generation systems, and establishing the operation plan based on the predicted power consumption and the selected battery.
상기 배터리의 종류 및 특성 정보를 획득하는 단계는
배터리의 잔여 용량 정보를 더 획득하고,
상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 단계는
상기 배터리의 잔여 용량 정보를 추가적으로 고려하여 단기 운용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.The method according to claim 1,
The step of acquiring the type and characteristic information of the battery
The remaining capacity information of the battery is further acquired,
The step of establishing the operation plan of the renewable energy generation system and the battery
And the remaining capacity information of the battery is additionally taken into consideration to establish a short-term operation plan.
상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 단계는
상기 배터리의 종류, 특성 정보 및 잔여 용량 정보를 이용해 배터리의 충전 필요 여부를 판정하고, 배터리의 충전 소요 시간 또는 방전 소요 시간을 산출함으로써, 단기 운용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.6. The method of claim 5,
The step of establishing the operation plan of the renewable energy generation system and the battery
Wherein a short-term operation plan is established by determining whether or not the battery needs to be charged using the type, characteristic information, and remaining capacity information of the battery, and calculating a required charging time or a required discharging time of the battery.
상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 단계는
상기 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 고려하여 단기, 중기, 또는 장기 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.The method according to claim 1,
The step of establishing the operation plan of the renewable energy generation system and the battery
And establishing a short-term, medium-term, or long-term plan considering the type and characteristic information of the renewable energy generation system.
상기 환경 정보를 이용하고 상기 신재생 에너지 발전 시스템의 종류 및 특성 정보를 고려하여 상기 신재생 에너지 발전 시스템으로부터 생산되는 전력의 양을 예측한 생산전력 예측 정보를 획득하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 신재생 에너지 발전 시스템 및 상기 배터리의 운용 계획을 수립하는 단계는
상기 획득한 생산전력 예측 정보를 추가적으로 고려하여 상기 운용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.The method according to claim 1,
Obtaining production power prediction information that predicts an amount of electric power generated from the renewable energy generation system in consideration of the type and characteristic information of the renewable energy generation system using the environmental information;
Further comprising:
The step of establishing the operation plan of the renewable energy generation system and the battery
And the operation plan is established by further considering the obtained production power prediction information.
태양광 발전 시스템과 풍력 발전 시스템을 포함하는 복수의 종류의 신재생 에너지 발전 시스템 및 플라이 휠 배터리 및 플로우 배터리를 포함하는 복수의 종류의 이차전지를 포함하는 배터리의 종류 및 특성 정보를 획득하는 장치 특성 정보 획득부;
상기 외부 정보 획득부 및 상기 장치 특성 정보 획득부에서 획득한 정보를 저장하는 정보 저장부;
상기 정보 저장부의 정보를 이용하여 소비전력 및 생산전력을 예측하는 전력 예측부;
상기 정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 전력 운용 계획을 수립하는 전력 운용 계획부; 및
상기 전력 운용 계획부의 운용 계획에 따라 전력을 운용하는 전력 운용부;
를 포함하고,
상기 전력 예측부는 상기 획득한 환경 정보를 이용해 상기 소비전력 수요 정보를 보완함으로써 상기 소비전력을 예측하고,
상기 전력 운용 계획부는 상기 배터리의 종류 및 특성 정보를 고려하여 상기 신재생 에너지 발전 시스템에서 생산되는 에너지를 저장할 배터리를 선택하고, 상기 예측된 소비전력 및 상기 선택된 배터리에 기초하여 상기 전력 운용 계획을 수립하는 전력 관리 시스템.The power consumption demand information including the past power consumption information and the latest power consumption information from the external power load and obtains the power consumption demand information including the power situation information, An external information acquiring unit acquiring environmental information including past weather information, recent weather information, and weather forecast information from an external weather server;
A device for acquiring the type and characteristics information of a battery including a plurality of kinds of renewable energy generation systems including a photovoltaic power generation system and a wind power generation system, and a plurality of kinds of secondary batteries including a flywheel battery and a flow battery An information obtaining unit;
An information storage unit for storing information obtained by the external information obtaining unit and the device characteristic information obtaining unit;
A power predicting unit for predicting power consumption and production power using information of the information storage unit;
A power operation planning unit for establishing a power operation plan using information stored in the information storage unit; And
A power operating unit for operating power according to an operation plan of the power operation planning unit;
Lt; / RTI >
The power predictor predicts the power consumption by supplementing the power consumption demand information using the acquired environment information,
Wherein the power operation planning unit selects a battery for storing energy produced in the renewable energy generation system in consideration of the type and characteristic information of the battery and establishes the power operation plan based on the predicted power consumption and the selected battery Power management system.
장치 특성 정보 획득부는
에너지 저장 장치(ESS)의 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 상기 배터리의 종류 및 특성 정보 외에 상기 배터리의 잔여 용량 정보를 추가적으로 획득하고,
상기 전력 운용 계획부는
상기 배터리의 잔여 용량 정보를 추가적으로 고려하여 상기 전력 운용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.10. The method of claim 9,
The apparatus characteristic information obtaining unit
The remaining capacity information of the battery is additionally acquired from the battery management system (BMS) of the energy storage device (ESS) in addition to the type and characteristic information of the battery,
The power operation planning unit
And the power management plan is established by further considering remaining capacity information of the battery.
상기 정보 저장부는
상기 전력 예측부에서 예측된 소비전력 정보 및 생산전력 정보를 추가적으로 획득하여 저장하고,
상기 전력 운용 계획부는
상기 예측된 소비전력 및 생산전력 정보를 추가적으로 고려하여 상기 전력 운용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.10. The method of claim 9,
The information storage unit
The power consumption information and the production power information predicted by the power prediction unit are additionally acquired and stored,
The power operation planning unit
And the power operation plan is established by further considering the predicted power consumption and production power information.
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