KR101553451B1 - 에너지 저장 시스템에서 전력 분배 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

에너지 저장 시스템에서 전력 분배 방법 및 장치가 개시되어 있다. ESS(energy storage system)의 전력 분배 방법은 입력된 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하는 단계, ESS에 포함되는 PCS(power conversion system) 중 전체 전력량이 분배되는 전력 분배 PCS를 결정하는 단계, 전력 분배 PCS에 대한 가중치를 기반으로 전체 전력량을 분배하는 단계를 포함할 수 있되, 편차량은 기존의 전력 분배 과정에서 사용된 기존 사용자 출력 목표 전력량과 기존 전체 전력량 사이의 차이 값일 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템에서 전력 분배 방법 및 장치{Method and apparatus for distributing electric power on energy storage system}
본 발명은 전력 분배 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는 에너지 저장 장치에서 전력을 분배하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템이란 남은 전기를 전력 계통(Grid)에서 저장한 후, 필요한 시점에 이를 이용함으로써 에너지를 효율적으로 이용하는 것을 말한다. 일반적으로 야간과 같은 경부하가 발생하는 시점에 유휴 전력을 저장하여 주간의 중부하가 발생하는 시점에 이용하여, 부하 평준화(load leveling)와 주파수 제어를 통한 전력 품질의 최적화에 기여할 수 있다. ESS(energy storage system)는 최근 활발하게 개발되고 있는 신 재생 에너지원을 고품질 전력으로 전환 후 전력 망에 연계하는데 핵심적인 역할수행이 기대되고 있다. 특히 출력 변동성이 큰 풍력 발전과 태양광 발전 시스템을 계통에 연계할 때 필요한 장치이다.
에너지 저장의 원리는 전력 계통으로부터 전기 에너지를 받아 이온화, 운동 에너지화, 물리적 압축 및 화학적 에너지로 저장하였다가 필요한 시기에 전기 에너지로 변환하여 전력 계통에 공급하는 것이다. 중대형 에너지 저장 장치는 다양한 종류로 분류될 수 있다. 리튬 이온 전지는 대표적인 이차 전지로서 양극과 음극 사이에 분리막과 전해질이 있어 리튬 이온이 이동하면서 에너지를 저장하고 방전한다. 출력 특성과 효율이 양호하나 아직은 경제성에 문제가 있다. 나트륨 황 전지는 나트륨 이온 전도가 가능한 고체 전해질을 고온에서 가동하며, 대용량 ESS 구성에 유리하다. 레독스 흐름 전지는 전기 화학적 환원/산화 전위차를 이용하여 에너지를 저장하며, 대용량 장시간 사용에 필요한 조건을 갖추고 있다. 초고용량 커패시터는 신속한 응동성이 장점으로 수송 기계 분야의 제동 에너지 횟수 및 신재생 에너지의 단주기 출력 변동 완화에 적용되고 있다. 이외에 기계적 저장 방식인 플라이 휠과 압축 공기 저장 장치도 기계적 에너지 저장 ESS로 주목을 받고 있다.
본 발명의 제1 목적은 에너지 저장 시스템에서 전력 분배 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 전력 분배를 수행하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 ESS(energy storage system)의 전력 분배 방법은 입력된 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하는 단계, 상기 ESS에 포함되는 PCS(power conversion system) 중 상기 전체 전력량이 분배되는 전력 분배 PCS를 결정하는 단계와 상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치를 기반으로 상기 전체 전력량을 분배하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 편차량은 기존의 전력 분배 과정에서 사용된 기존 사용자 출력 목표 전력량과 기존 전체 전력량 사이의 차이 값일 수 있다. 상기 전력 분배 PCS는 상기 PCS의 SoC(state of charge)를 판단하여 결정될 수 있다. 상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치는 제1 가중치 요소 및 제2 가중치 요소를 기반으로 결정되고, 상기 제1 가중치 요소는 가중치 산출 요소 별 상대적인 가중치이고 상기 제2 가중치 요소는 상기 전력 분배 PCS 별로 산출된 상기 가중치 산출 요소별 가중치일 수 있다. 상기 가중치 산출 요소는 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율을 포함할 수 있다. ESS의 전력 분배 방법은 상기 사용자 출력 목표 전력량과 상기 편차량을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전력 분배를 수행하는 전력 분배 장치에 있어서, 상기 전력 분배 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 입력된 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하고, ESS(energy storage system)에 포함되는 PCS(power conversion system) 중 상기 전체 전력량이 분배되는 전력 분배 PCS를 결정하고, 상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치를 기반으로 상기 전체 전력량을 분배하도록 구현될 수 있되, 상기 편차량은 기존의 전력 분배 과정에서 사용된 기존 사용자 출력 목표 전력량과 기존 전체 전력량 사이의 차이 값일 수 있다. 상기 전력 분배 PCS는 상기 PCS의 SoC(state of charge)를 판단하여 결정될 수 있다. 상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치는 제1 가중치 요소 및 제2 가중치 요소를 기반으로 결정되고, 상기 제1 가중치 요소는 가중치 산출 요소 별 상대적인 가중치이고 상기 제2 가중치 요소는 상기 전력 분배 PCS 별로 산출된 상기 가중치 산출 요소별 가중치일 수 있다. 상기 가중치 산출 요소는 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 사용자 출력 목표 전력량과 상기 편차량을 저장하도록 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 전력 분배 방법 및 장치를 사용하는 경우 출력 분배 방법을 사용함으로써 N개 배터리의 SOC(state of charge)를 균등하게 유지함으로써 배터리의 전체 이용률을 높일 수 있어 결과적으로 ESS(energy storage system)의 사용자 관점에서 볼 때 ESS의 전체 이용률을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESS를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 동작을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가중치 종합 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PCS에 공급되는 전력을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배를 수행하는 장치를 나타낸 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 ESS(energy storage system)에서는 N개의 병렬 연결된 PCS(power conversion system)의 실시간 출력 분배 계산을 마스터(Master) PCS가 아닌 PMS(power management system)가 수행함으로써 신규 PCS 추가시 또는 기존 PCS 삭제시 또는 m번째 PCS TRIP 발생시 등의 상황에서 출력 분배 계산을 용이하게 하기 위한 방법에 대해 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 출력 분배 방법을 사용함으로써 N개 배터리의 SOC(state of charge)를 균등하게 유지함으로써 배터리의 전체 이용률을 높일 수 있어 결과적으로 ESS 사용자 관점에서 볼 때 ESS의 전체 이용률을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESS를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, ESS는 병렬로 연결된 PCS(100), PCS(100)에 연결된 BMS(battery management system)(120) 및 배터리(140)로 구현될수 있다. 또한, 각 PCS(100)는 PMS(150)를 사용하여 제어될 수 있다.
PCS(100)는 상용 전원을 사용하는 부하에 전력 공급을 수행하기 위해 구현될 수 있다. 또한 전력 공급과 동시에 태양광 발전 또는 풍력 발전과 같은 발전기로부터 생성된 발전 전력이 큰 경우, 양방향 전력 변환기를 통해 리튬-폴리머(리튬-이온) 배터리 저장 장치에 에너지를 저장(충전)할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 PMS(150)가 구현되어 병렬로 연결된 PCS(100)의 실시간 출력 분배 계산을 마스터 PCS(100)가 아닌 PMS(150)가 수행함으로써 신규 PCS(100) 추가시 또는 기존 PCS(100) 삭제시 또는 m번째 PCS(100) TRIP 발생시 등과 같은 상황에서 출력 분배 계산을 수행할 수 있다. 이러한 출력 분배 계산 방법에 대해서는 후술한다. PMS(150) 출력 분배 방법을 사용함으로써 N개 배터리의 SoC(state of charge)를 균등하게 유지함으로써 배터리의 전체 이용률을 높일 수 있어 결과적으로 ESS 사용자 관점에서 볼 때 ESS 전체 이용률을 높일 수 있다.
PMS(150)는 PCS(100)와의 통신을 통해 에너지 충전 및 방전 제어에 필요한 정보를 PCS(100)에 전달하기 위해 구현될 수 있다. PMS(150)는 PCS(100)와 BMS(120)의 에너지 상태에 대한 정보, 배터리 셀 전압, 전류, 온도에 대한 각종 정보를 받으며, 과전압, 과전류, 과온도에 대한 보호 기능을 판단하여 배터리 셀을 이상 상태로부터 보호할 수 있다. 또한 배터리 모듈의 충전 또는 방전 온/오프 신호를 PCS(100)에 전송하여 배터리 모듈의 충전 또는 방전을 명령할 수 있다.
배터리 모듈은 BMS(120) 및 배터리(140)를 포함하는 개념일 수 있다. 배터리 모듈은 고효율, 장수명, 순시 충전 및 방전 특성이 뛰어난 리튬-폴리머(리튬-이온) 배터리를 이용하여 구성하고 있다. 리튬-폴리머 배터리의 순시 충전 및 방전 특성의 향상과 배터리의 대용량화가 가능하게 되어 에너지 저장 시스템은 획기적으로 발달하고 있다.
BMS(120)는 배터리 모듈에 포함될 수 있다. BMS(120)는 배터리(140)의 상태를 점검하기 위한 기본적인 데이터를 획득하여 배터리의 동작을 제어할 수 있다. 배터리(140)의 안전성을 확보하기 위해 배터리(140)의 전압, 전류 및 온도를 센싱하여 통신을 통해 상위 장치에 정보를 전달할 수 있다. 이러한 기능들은 에너지 저장 장치를 안전하게 동작시키기 위해 필요한 정보들이다. 상위 장치인 PCS(100) 또는 PMS(150)에서는 이러한 정보들을 통해 배터리의 구동 상태, 오동작 상태를 확인하고, 과전압, 과전류 및 과온도 등을 보호하는 회로를 통해 배터리 모듈을 비정상적인 상태로부터 보호할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 동작을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, PMS는 기존 데이터를 통한 제1 사용자 출력 목표 전력량과 충전 전력량을 기반으로 제1 사용자 출력 목표 전력량과 충전 전력량 사이의 차이 값, 충전 효율 및 방전 효율을 산출한다(단계 S200).
기존 데이터를 기반으로 제1 사용자 출력 목표 전력량과 충전 전력량 사이의 차이값, 충전 효율 및 방전 효율을 산출할 수 있다. 산출된 정보는 이후 PMS가 각 PCS로 전력 분배를 수행하기 위한 정보로써 사용할 수 있다.
제2 사용자 출력 목표 전력량을 입력받는다(단계 S210).
제2 사용자 출력 목표 전력량은 PCS로 전력을 분배하기 위해 입력되는 전력량에 대한 정보일 수 있다.
제1 사용자 출력 목표 전력량과 충전 전력량 사이의 차이값과 제2 사용자 출력 목표 전력량을 감안하여 전체 전력량을 산출한다(단계 S220).
편차량(제1 사용자 출력 목표 전력량과 충전 전력량 사이의 차이 값)을 기반으로 전체 전력량을 산출할 수 있다. 편차값은 기존에 ESS로 출력한 전력과 실제로 ESS에 저장된 전력량을 비교하여 산출된 값일 수 있다. 이러한 편차값과 제2 사용자 출력 목표 전력량을 모두 고려하여 ESS에 포함되는 각 PCS에 분배되는 전력량을 산출할 수 있다. 전체 전력량은 실제로 전체 PCS에 저장되는 전력량일 수 있다.
전체 전력량을 각 PCS로 분배한다(단계 S230).
단계 S220을 통해 산출된 전력량을 각 PCS로 분배할 수 있다. PCS로 분배를 수행함에 있어서 각 PCS 별 가중치를 부여하여 서로 다른 전력량을 분배할 수 있다. 이에 대해서는 구체적으로 후술한다.
PCS에 대한 제어를 수행한다(단계 S240).
결정된 각 PCS 별 전략량을 분배하기 위한 제어를 수행할 수 있다.
전체 전력량 및 제2 사용자 출력 목표 전력량에 대한 계측치를 저장한다(단계 S250).
전체 전력량 및 제2 사용자 출력 목표 전력량에 대한 계측치를 저장하여 이후 새로운 사용자 출력 목표 전력량이 입력된 경우, 각 PCS에 대해 전력을 분배하기 위한 정보로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 방법에서는 전력 분배 방법에 대해 구체적으로 개시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 신규 사용자 출력 목표 전력량을 입력받는다(단계 S300).
각 PCS에 대한 전력 분배를 수행하기 위해 신규 사용자 출력 목표 전력량에 대한 정보를 입력받을 수 있다.
신규 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출한다(단계 S310).
편차량은 기존에 입력되었던 사용자 출력 목표 전력량과 ESS에 저장된 전체 전력량 사이의 차이에 대한 정보를 기반으로 산출될 수 있다. 기존에 입력되었던 전체 전력량과 기존에 입력되었던 사용자 출력 목표 전력량의 차이에 대한 정보인 편차량과 새롭게 입력된 신규 사용자 출력 목표를 고려하여 현재 ESS의 전체 전력량을 산출할 수 있다.
ESS에 포함되는 PCS의 SoC를 판단하여 전력을 분배할 PCS를 결정할 수 있다(단계 S320).
각각의 PCS의 충전 상태를 판단하여 충전 가능한 범위에 존재하는 PCS만을 대상으로 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일정 범위(예를 들어, 90~100%)의 충전 상태에 해당하는 PCS에 대해서는 별도의 전력 분배를 수행하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 해당 PCS는 전력 분배를 수행하는 PCS 대상에서 제외할 수 있다.
각 PCS 별 전력 분배를 위한 가중치를 산출할 수 있다(단계 S330).
본 발명의 실시예에서는 PCS의 현재 SoC, 방전 효율 및 충전 효율을 고려하여 PCS 별로 가중치를 산출하여 전력 분배를 수행할 수 있다. 각 PCS 별 전력 분배를 위한 가중치를 산출하는 방법에 대해서는 구체적으로 후술한다.
가중치를 기반으로 각 PCS에 분배될 전력을 결정한다(단계 S340).
가중치를 기반으로 각 PCS에 분배될 전력을 결정할 수 있다. 각 PCS에 분배될 전력을 더한 값은 전체 전력과 동일한 값을 가질 수 있다.
트리밍 작업을 수행하고 최종 PCS 분배 전력을 결정한다(단계 S350).
PCS에 대한 제어를 수행한다(단계 S360).
결정된 최종 PCS 분배 전력을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이 PCS에 분배되는 전력을 제어하기 위해 본 발명의 실시예에 따르면 PMS가 구현되어 병렬로 연결된 PCS의 실시간 출력 분배 계산을 마스터 PCS가 아닌 PMS가 수행할 수 있다. 따라서, 신규 PCS 추가시 또는 기존 PCS 삭제시 또는 m번째 PCS TRIP 발생시 등과 같은 상황에서 출력 분배 계산을 수행할 수 있다.
전체 전력 및 신규 사용자 출력 목표 전력량에 대한 정보를 저장한다(단계 S370).
저장된 전체 전력 및 신규 사용자 출력 목표 전력량에 대한 정보는 추후 편차량 및 충전 효율, 방전 효율을 산출하기 위해 사용될 수 있다. 산출된 편차량 및 충전 효율, 방전 효율은 이후 PCS에 대한 전력 분배를 수행하기 위해 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 각 PCS에 전력 분배를 수행하기 위해 사용되는 가중치를 결정하는 방법에 대해 개시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 각 PCS와 연관된 베터리의 상태와 관련된 요소를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 각 PCS에 대한 충전 용량(400), 현재 SoC(410), 1-SoC(420), 방전 효율(430) 및 충전 효율(440)을 나타낸다. 이러한 요소들을 가중치 산출 요소라는 용어로 정의하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각 PCS 별 가중치 산출 요소를 기반으로 PCS에 대한 충전을 수행하기 위한 가중치를 산출할 수 있다. 가중치를 산출하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 가중치를 산출하기 위한 하나의 방법으로 AHP(analytic hierarchy process)를 기반으로 가중치 분배를 수행하는 방법에 대해 개시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 PCS에 분배되는 전력을 산출하기 위해 AHP(analytic hierarchy process)를 기반으로 가중치 분배를 수행하는 방법에 대해 개시한다.
AHP는 가중치를 결정하기 위해 계층화를 수행하고 주요 요인과 그 주요 요인을 이루는 세부 요인들을 분석하고 이를 쌍대 비교(pairwise comparison)하여 중요도(또는 가중치)를 산출하는 방법이다. AHP를 기반으로 한 해결 프로세스는 4 단계(의사 결정 사항 계층 분류 모형 설정, 2) 의사 결정 요소들 간의 쌍대 비교로 판단 자료를 수집, 3) 고유치(eigen-value) 방법을 사용하여 의사 결정 요소의 상대적 가중치 추정, 4) 평가 대상이 되는 여러 대안들에 대한 종합 순위를 얻기 위하여 가중치 종합화)를 기반으로 수행될 수 있다.
도 5는 가중치를 결정하기 위해 의사 결정 사항에 대한 계층 분류 모형을 설정한 것을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제1 계층(510)으로 가중치, 제2 계층(520)으로 가중치 산출 요소(capability, SoC, η), 제3 계층(530)으로 ESS에 포함된 각 PCS를 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6의 (a)는 분류된 계층을 기반으로 쌍대 비교를 수행하여 판단 자료를 수집하는 단계를 나타낸다.
도 6의 (a)를 참조하면, PCS 별로 가중치 산출 요소인 충전 용량(capacity), 충전 상태(SoC), 방전 효율에 대한 정보를 기반으로 쌍대 비교를 수행하는 것을 나타낸다.
도 6의 (b)는 고유치 방법을 사용하여 의사 결정 요소의 상대적 가중치를 추정하는 단계를 나타낸다.
도 6의 (b)를 참조하면, 가중치를 결정하기 위해 각 가중치 산출 요소 별 중요도를 기반으로 가중치 산출 요소 별 상대적 가중치를 산출하는 방법을 나타내다. 예를 들어, 충전 용량이 충전 상태보다 5배 중요도를 가지고, 방전 효율보다 9의 중요도를 가질 수 있다. 또한, 충전 상태가 방전 효율보다 5배의 중요도를 가질 수 있다. 이러한 중요도 값을 기반으로 고유치를 산출할 수 있다. 산출된 고유치는 가중치 산출 요소 별 상대적 가중치가 될 수 있다.
즉, 도 6의 방법을 통해 가중치 산출 요소 별로 상대적인 가중치가 결정될 수 있다.
이러한 쌍대 비교 및 의사 결정 요소의 상대적 가중치에 대한 추정은 제3 계층인 각 PCS 별로도 수행될 수 있다.
*도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가중치 산출 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 가중치 산출 요소별로 특정한 PCS의 가중치를 산출하는 방법에 대해 개시한다.
도 7을 참조하면, 가중치 산출 요소인 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율을 기반으로 PCS 별로 가중치를 결정할 수 있다.
각 PCS 별로 산출된 가중치는 이후에 PCS에 분배되는 전력을 산출하기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가중치 종합 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8에서는 PCS에 분배되는 전력을 결정하기 위한 각 PCS 별 최종 가중치를 결정하는 방법에 대해 개시한다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 전술한 방법을 기반으로 산출된 각 PCS 별로 산출된 가중치 산출 요소별 가중치와 도 5에서 전술한 방법을 기반으로 산출된 가중치 산출 요소별 상대적인 가중치를 기반으로 각 PCS별 최종 가중치를 결정할 수 있다.
각 PCS 별 최종 가중치는 전체 전력에 곱해져 각 PCS에 공급되는 전력을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
PCS가 N개인 경우, Nx3 크기의 행렬을 기반으로 PCS 별로 산출된 가중치 산출 요소별 가중치를 나타낼 수 있다. 또한, 3x1 크기의 행렬을 기반으로 가중치 산출 요소별 상대적인 가중치를 나타낼 수 있다. 두 개의 행렬을 곱하는 경우, Nx1 크기의 가중치 행렬이 산출될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 PCS에 공급되는 전력을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9에서는 전체 전력을 각 PCS에 공급하기 위한 PCS 별 가중치를 결정하는 방법에 대해 개시한다.
도 9를 참조하면, 제1 가중치 요소를 산출한다(S900).
제1 가중치 요소는 가중치 산출 요소 별 상대적 가중치일 수 있다. 어떤 PCS에 더 많은 전력을 배분할지 여부를 결정하기 위해 다양한 가중치 산출 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율이 가중치 산출 요소인 경우 각 가중치 산출 요소 별로 상대적인 가중치값이 제1 가중치 요소로써 결정될 수 있다.
제2 가중치 요소를 산출한다(S910).
제2 가중치 요소는 각 가중치 산출 요소에 대하여 PCS 별로 산출된 가중치일 수 있다. 예를 들어, 제1 가중치 산출 요소(충전기 용량)에 대하여 제1 PCS가 제2 PCS보다 더 높은 가중치를 부여하는지 여부 등과 같이 각 가중치 산출 요소에 따라 각 PCS 별로 제2 가중치 요소가 산출될 수 있다.
제1 가중치 요소와 제2 가중치 요소를 기반으로 PCS 별 최종 가중치를 결정한다(단계 S920).
제1 가중치 요소와 제2 가중치 요소를 모두 고려하여 각 PCS 별 최종 가중치를 결정할 수 있다. 결정된 최종 가중치는 전체 전력량을 PCS에 배분하기 위해 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배를 수행하는 장치를 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, 전력 분배 장치는 전력량 입력부(1000), 전체 전력량 산출부(1010), 전력 분배 PCS 결정부(1020), 가중치 산출부(1030), PCS 분배 전력 결정부(1040) 및 프로세서(1050)를 포함할 수 있다.
전력량 입력부(1000)는 신규 사용자 출력 목표 전력량에 대한 정보를 입력받을 수 있다. 전력량 입력부(1000)에서는 각 PCS에 대한 전력 분배를 수행하기 위해 신규 사용자 출력 목표 전력량에 대한 정보를 입력받을 수 있다.
전체 전력량 산출부(1010)는 전력량 입력부(1000)에서 입력받은 신규 사용자 출력 목표 전력량과 추가적으로 입력받은 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하도록 구현될 수 있다. 편차량은 기존에 입력되었던 사용자 출력 목표 전력량과 ESS에 저장된 전체 전력량 사이의 차이에 대한 정보를 기반으로 산출될 수 있다. 전체 전력량 산출부(1010)는 기존에 입력되었던 전체 전력량과 기존에 입력되었던 사용자 출력 목표 전력량의 차이에 대한 정보인 편차량과 새롭게 입력된 신규 사용자 출력 목표를 고려하여 현재 ESS의 전체 전력량을 산출할 수 있다.
전력 분배 PCS 결정부(1020)는 ESS에 포함되는 PCS의 SoC를 판단하여 전력을 분배할 PCS를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전력 분배 PCS 결정부(1020)는 각각의 PCS의 충전 상태를 판단하여 충전 가능한 범위에 존재하는 PCS만을 대상으로 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일정 범위(예를 들어, 90~100%)의 충전 상태에 해당하는 PCS에 대해서는 별도의 전력 분배를 수행하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 해당 PCS는 전력 분배를 수행하는 PCS 대상에서 제외할 수 있다.
가중치 산출부(1030)는 각 PCS 별 전력 분배를 위한 가중치를 산출하기 위해 구현될 수 있다. 가중치 산출부(1030)에서는 전술한 바와 같이 각 PCS 별로 산출된 가중치 산출 요소별 가중치와 가중치 산출 요소별 상대적인 가중치를 기반으로 각 PCS별 최종 가중치를 결정할 수 있다.
PCS 분배 전력 결정부(1040)는 가중치 산출부(1030)에서 산출된 각 PCS 별 최종 가중치를 기반으로 각 PCS에 공급되는 전력을 결정하기 위해 구현될 수 있다.
PCS 분배 전력 결정부(1040)의 결정에 따라 각 PCS에 전력을 분배할 수 있다.
프로세서는 전력량 입력부(1000), 전체 전력량 산출부(1010), 전력 분배 PCS 결정부(1020), 가중치 산출부(1030), PCS 분배 전력 결정부(1040)의 동작을 제어할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. ESS(energy storage system)의 전력 분배 방법에 있어서,
    입력된 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하는 단계;
    상기 ESS에 포함되는 PCS(power conversion system) 중 상기 전체 전력량이 분배되는 전력 분배 PCS를 결정하는 단계;
    상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치를 기반으로 상기 전체 전력량을 분배하는 단계를 포함하되,
    상기 편차량은 기존의 전력 분배 과정에서 사용된 기존 사용자 출력 목표 전력량과 기존 전체 전력량 사이의 차이값이고, 상기 전력 분배 PCS는 상기 PCS의 SoC(state of charge)를 판단하여 결정되며,
    상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치는 제1 가중치 요소 및 제2 가중치 요소를 기반으로 결정되고,
    상기 제1 가중치 요소는 가중치 산출 요소 별 상대적인 가중치이고
    상기 제2 가중치 요소는 상기 전력 분배 PCS 별로 산출된 상기 가중치 산출 요소별 가중치인 ESS의 전력 분배 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 산출 요소는 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율을 포함하는 ESS의 전력 분배 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 출력 목표 전력량과 상기 편차량을 저장하는 단계를 더 포함하는 전력 분배 방법.
  6. 전력 분배를 수행하는 전력 분배 장치에 있어서, 상기 전력 분배 장치는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 입력된 사용자 출력 목표 전력량과 편차량을 기반으로 전체 전력량을 산출하고,
    ESS(energy storage system)에 포함되는 PCS(power conversion system) 중 상기 전체 전력량이 분배되는 전력 분배 PCS를 결정하고,
    상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치를 기반으로 상기 전체 전력량을 분배하도록 구현되되,
    상기 편차량은 기존의 전력 분배 과정에서 사용된 기존 사용자 출력 목표 전력량과 기존 전체 전력량 사이의 차이값이고,
    상기 전력 분배 PCS는 상기 PCS의 SoC(state of charge)를 판단하여 결정되며,
    상기 전력 분배 PCS에 대한 가중치는 제1 가중치 요소 및 제2 가중치 요소를 기반으로 결정되고,
    상기 제1 가중치 요소는 가중치 산출 요소 별 상대적인 가중치이고
    상기 제2 가중치 요소는 상기 전력 분배 PCS 별로 산출된 상기 가중치 산출 요소별 가중치인 전력 분배 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 가중치 산출 요소는 충전기 용량, 충전 상태, 방전 효율을 포함하는 전력 분배 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 사용자 출력 목표 전력량과 상기 편차량을 저장하도록 구현되는 전력 분배 장치.
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