KR101639236B1 - Method for calculating daily load curve of each city based on electric vehicle charging - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 요금 및 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 특정 지역에서 전기 자동차에 적용되는 전기 요금별로 전기 자동차 충전에 의해 발생되는 부하량이 특정 지역의 전력 그리드에 미치는 영향을 용이하게 파악할 수 있는 전기 요금 및 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 전기 자동차에 적용되는 전기 요금의 종류 각각에 따른 시간대별 전기 자동차 충전 부하가 특정 도시의 전력 그리드에 미치는 영향을 시간대별로 정확하게 파악할 수 있게 되므로, 도시의 전력 그리드의 과부하 제약 조건을 만족시키면서 전력 그리드의 보강 및 증설을 최대한 억제할 수 있는 방향으로 전기 자동차 충전 부하 관리 계획을 수립할 수 있게 되는 효과를 갖는다.The present invention relates to a method of calculating a partial lower curve by city considering electricity bill and electric vehicle charging. More specifically, it is possible to easily determine the influence of the charge generated by the charging of the electric vehicle on the electric grid of a specific area by the electric charge applied to the electric car in a specific area, And a method of calculating a curve. According to the present invention, it is possible to precisely grasp the influence of the charge load of the electric vehicle on the power grid of a specific city by time zone according to the type of the electric charge applied to the electric vehicle, by time, so that the overload restriction condition of the power grid of the city is satisfied It is possible to establish an electric vehicle charging load management plan in such a direction that reinforcement and expansion of the electric power grid can be suppressed as much as possible.
Description
본 발명은 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 특정 지역에서 전기 자동차 충전에 의해 발생되는 부하량이 특정 지역의 전력 그리드에 미치는 영향을 용이하게 파악할 수 있는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating a partial lower curve by city considering charging of an electric vehicle. More particularly, the present invention relates to a method of calculating a partial down curve for each city, considering charging of an electric vehicle, which can easily grasp the influence of a load generated by electric vehicle charging in a specific region on a power grid of a specific area.
자동차 보급의 확대에 따른 대기 오염(예를 들어, 자동차의 배기 가스에 포함된 CO2에 기인하는 대기 오염)을 해소하기 위한 대책의 하나로 전기 자동차(Electric Vehicle : EV) 보급을 위한 노력이 전세계 적으로 확산 되고 있는 추세에 있으며, 이에 따라 충전을 위해 배전계통에 연계되는 전기 자동차의 수가 향후 급격히 증가할 것으로 예상되고, 이는 결국 전력회사에 잠재적인 부담 요소로 작용할 것으로 예측된다.Efforts to disseminate electric vehicles (EVs) as a measure to eliminate air pollution due to the expansion of vehicle supply (for example, air pollution due to CO 2 contained in automobile exhaust gas) , And accordingly, the number of electric vehicles connected to the power distribution system for charging is expected to increase sharply in the future, which is expected to be a potential burden to the electric power company in the end.
따라서, 전세계 적으로 전기 자동차의 보급 확대에 적절히 대비하기 위한 전기 자동차 관련 기술적 표준 및 거래 규정을 지원하기 위해, 전력회사 및 정부가 연계하여 전기 자동차 배터리 충전에 의해 발생하는 전력수요를 예측하고, 기존 배전계통에서 증가된 전력 수요를 감당할 수 있을지에 대하여 정확한 평가를 도출하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.Therefore, in order to support technical standards and transaction regulations related to electric vehicles in order to appropriately prepare for the expansion of electric vehicles worldwide, it is necessary to predict the electric power demand generated by electric vehicle battery charging in cooperation with electric power companies and government, Various studies are being conducted to derive an accurate assessment as to whether it can cope with increased power demand in the distribution system.
전기 자동차의 에너지 소비량(다시 말해서, 전기 자동차 배터리충전에 따른 부하량)에 대한 다양한 연구 결과에 따르면 전기 자동차의 대규모 보급 확대시 국가 발전망 및 주거용 배전 계통에 상당한 영향을 주는 것으로 판단되거나 또는 전기 자동차의 실질적인 대수 증가가 국가 전력망에 미치는 영향이 그리 높지 않은 것 판단되고 있어, 국내 실정에 맞는 정확한 결과를 도출할 수 있는 연구 방향이 요구되고 있다.According to various studies on the energy consumption of electric vehicles (that is, the load due to electric car battery charging), it is considered that the widespread expansion of electric vehicles significantly affects national outlook and residential distribution system, It is considered that the effect of the increase in the logarithm on the national power grid is not so high, and research directions are needed to derive accurate results for domestic conditions.
국내의 경우 최근 전기 자동차 보급을 촉진하기 위한 충전 인프라 확충, 실시간 전기요금제 도입, 및 전기자동차 충전 요금 산정 방법 등의 다양한 이슈에 대하여 정부와 한전이 협의 중에 있으며, 지방 자치단체와 같은 정부 기관의 경우에도 이에 동참하고 있다.In Korea, the government and KEPCO are in discussions on a variety of issues such as the expansion of charging infrastructure to promote the supply of electric vehicles, the introduction of real-time electricity tariffs, and the calculation of electric vehicle charging rates. In the case of government agencies such as local governments It is also participating in this.
또한, 전기 자동차 상용화의 경우 2009년 11월 정부가 그린카 4대 강국 청사진을 내놓으면서 빠른 속도로 진행되고 있지만, 여러 가지 현실적 문제점(예를 들어, 전기 자동차 운행 허용 도로에 대한 명확한 기준 부재, 및 전기 자동차 충전 설비의 부족 등)이 존재하고 있으며, 이러한 현실적 문제점 중 우선적으로 전기 자동차 충전 시설에 대한 확충을 당면 과제로 하고 있다.In addition, commercialization of electric vehicles is proceeding at a rapid pace with the government issuing a blueprint for the fourth power of green cars in November 2009. However, there are a variety of practical problems (for example, And lack of charging facilities for electric vehicles). Among these real problems, priority is given to the expansion of electric vehicle charging facilities.
이에 따라, 전기 자동차 관련 사업을 새로운 수익원으로 인식하고 있는 현대중공업, SK 에너지, GS파크24 등의 기업에서 향후 수년 이내 완료를 목표로 전기 자동차 충전시간을 단축할 수 있는 충전설비 및 인프라 기술 개발 사업, 주차장에서 전기를 충전할 수 있도록 충전 사업, 및 자동차 배터리 교환소로 부족한 충전소를 대체하는 사업 등과 같은 전기 자동차 충전 설비와 관련된 각종 사업모델 등을 연구하고 있다.As a result, Hyundai Heavy Industries, SK Energy, and GS Park 24, which recognize electric vehicle business as a new source of revenue, are developing charging facilities and infrastructure technology , Charging businesses to charge electricity in parking lots, and businesses that replace filling stations that are lacking as car battery exchange centers.
또한, 지식경제부의 경우 제주도에 전기 자동차 실증단지를 조성하고 실증사업을 공모하였으며, 한전/SK/GS칼텍스 컨소시엄이 선정되어 각 컨소시엄이 실증시스템을 구축하는 사업을 2009년 11월부터 진행하고 있다. In addition, the Ministry of Knowledge and Economy has established an electric vehicle demonstration complex in Jeju Island and has participated in demonstration projects, and KEPCO / SK / GS Caltex Consortium has been selected and each consortium has been carrying out a project to establish an empirical system since November 2009.
그 외에도, 지식경제부는 제주도 스마트 그리드 시범단지에 전기 자동차 시범운행지역을 선정하고 운행에 필요한 기반시설을 건설할 계획이며, 삼성물산과 같은 민간부분에서도 새로 분양되는 아파트 단지부터 전용 주차장에 충전을 위한 시설을 구축하고 충전 전력량을 관리비에 징수하는 방식을 채택할 예정이나, 지금까지의 시범적인 충전 인프라는 소규모의 충전이 가능한 규모이며, 대규모 충전을 위한 인프라 구축에 대한 연구는 미비한 실정이다.In addition, the Ministry of Knowledge and Economy plans to select an electric vehicle pilot area in the Jeju Smart Grid Demonstration Complex and build infrastructure necessary for operation. In the private sector such as Samsung Corporation, It is planned to build a facility and to collect the amount of charged electricity into the management fee. However, until now, the pilot charging infrastructure is small enough to be charged, and there is no research on building an infrastructure for large-scale charging.
상기와 같이, 현재 국내에서 연구가 진행되고 있는 대부분의 전기 자동차 관련 기술의 경우 주로 핵심 부품 기술 또는 충전 인프라 구축 기술 등에 치중하고 있으며, 전기 자동차 보급 시나리오에 따른 적절한 전력공급 방안에 대한 연구는 다소 미비한 실정이다.As described above, most of the electric automobile related technologies currently under study in Korea are mainly focused on the core component technology or the charging infrastructure construction technology, and research on proper electric power supply scheme according to the electric vehicle supply scenario is somewhat lacking It is true.
따라서, 전기 자동차의 연계에 따라 특정 도시별로 발생할 수 있는 과부하 영향을 최소화하기 위하여 전기 자동차의 충전 부하가 특정 도시의 전력 그리드에 미치는 영향을 효과적으로 평가할 수 있는 방법의 개발이 필수적으로 요구된다 하겠다.Therefore, it is essential to develop a method that can effectively evaluate the effect of charging load of an electric vehicle on a power grid of a specific city in order to minimize the overload effect that can occur in each specific city according to the connection of electric vehicles.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 전기 자동차의 보급 상황 및 전기 자동차의 전기 요금제를 동시에 고려하여 특정 도시의 전력 그리드에 전기 자동차의 충전 부하가 미치는 영향을 효율적으로 평가할 수 있는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide an electric vehicle capable of efficiently evaluating the influence of a charge load of an electric vehicle on a power grid of a specific city, It is intended to provide a method of calculating a partial down curve for each city considering charging.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 산출 방법은 미리 결정된 도시에서의 전기 자동차 충전을 고려한 일부하 곡선을 산출하는 방법에 있어서, (a) 상기 미리 결정된 도시에서 발생되는 교통량에 대한 데이터를 이용하여 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제1 확률 밀도 함수를 산출하는 단계; (b) 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계; (c) 상기 제1 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출된 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전을 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for calculating a partial down load considering charging of an electric vehicle, the method comprising the steps of: (a) Calculating a first probability density function which is a probability density function with respect to a charge start time of the electric vehicle using data on traffic volume generated in the predetermined city; (b) calculating a charging power by time of the electric vehicle; (c) calculating a partial down curve according to charging of the electric vehicle in the predetermined city using the first probability density function and the charging power per time zone; And (d) calculating a sum of the sub-curve according to the charging of the electric vehicle of the predetermined city and the sub-curve by the remaining load excluding the charging of the electric car of the predetermined city calculated in advance, And a step of calculating a difference value.
또한, 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율(State Of Charge)을 산출하는 단계; (b2) 상기 배터리 초기 충방전율을 이용하여 상기 전기 자동차의 충전 소요 시간을 산출하는 단계; 및 (b3) 상기 충전 소요 시간 및 미리 결정된 전기 자동차 배터리 충전 특성 정보를 이용하여 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may further include: (b1) calculating a battery initial charge / discharge ratio (state of charge) of the electric vehicle; (b2) calculating a charging time required for the electric vehicle using the battery initial charging / discharging rate; And (b3) calculating the charging power by time of the electric vehicle using the charging time and the predetermined electric vehicle battery charging characteristic information.
또한, 상기 (b1) 단계에서 상기 배터리 초기 충방전율은 다음 수학식을 적용하여 산출될 수 있다.Also, in the step (b1), the battery initial charge / discharge ratio may be calculated by applying the following equation.
여기에서, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, α는 전기 자동차의 일간 운행 거리, 및 dR은 전기 자동차의 최대 운행거리를 의미할 수 있다.Here, SOC 0 is the initial charging / discharging rate of the battery of the electric vehicle, α is the daily traveling distance of the electric vehicle, and d R can be the maximum traveling distance of the electric vehicle.
또한, 상기 (b2) 단계에서 상기 충전 소요 시간은 다음 수학식을 적용하여 산출될 수 있다.In addition, in the step (b2), the charging time can be calculated by applying the following equation.
여기에서, TC는 전기 자동차 충전 소요 시간, SOCF는 전기 자동차의 배터리 최대 충방전율, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, 및 BW는 전기 자동차의 배터리 용량을 의미할 수 있다.Here, T C may be the time required to charge the electric vehicle, SOCF may be the maximum charge / discharge rate of the battery of the electric vehicle, SOC 0 may be the initial charge / discharge rate of the electric vehicle, and B W may be the battery capacity of the electric vehicle.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 제1 확률 밀도 함수는 다음 수학식을 적용하여 산출될 수 있다.Also, in the step (a), the first probability density function may be calculated by applying the following equation.
여기에서, STP1은 상기 제1 확률 밀도 함수, NEV는 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수를 의미할 수 있다.Here, ST P1 may be the first probability density function, and N EV may be a logarithm of an electric vehicle traveling in the predetermined city by time zone.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법은 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전을 고려한 일부하 곡선을 산출하는 방법에 있어서, (a) 상기 미리 결정된 도시에서 발생하는 교통량에 대한 데이터를 이용하여 TOU(Time Of Use) 전기 요금이 적용되는 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제2 확률 밀도 함수를 산출하는 단계; (b) 상기 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계; (c) 상기 제2 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출된 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전을 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, a method of calculating a sub-curve according to a second embodiment of the present invention, in which charging of an electric vehicle is considered, includes the steps of: (a) Calculating a second probability density function, which is a probability density function with respect to a charging start time of an electric vehicle to which a TOU (Electricity Time Of Use) charge is applied, using data on traffic volume generated in the vehicle; (b) calculating a charging power by time of an electric vehicle to which the TOU electricity charge is applied; (c) calculating a partial down curve based on electric vehicle charging to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied using the second probability density function and the charging power per time zone; And (d) adding a partial down curve based on an electric vehicle charge to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied and a partial down curve based on a preliminarily calculated electric vehicle charge of the predetermined city, And calculating a partial under curve of the city.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 제2 확률 밀도 함수는 다음 수학식을 적용하여 산출될 수 있다.Also, in the step (a), the second probability density function may be calculated by applying the following equation.
여기에서, STP2는 상기 제2 확률 밀도 함수, NEV는 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수, 및 TOUP는 시간대별 TOU 요금을 의미할 수 있다.Where ST P2 is the second probability density function, N EV is the logarithm of the electric vehicle traveling in the predetermined city, and TOU P is the TOU rate per time zone.
본 발명에 의하면 시간대별 전기 자동차 충전 부하가 특정 도시의 전력 그리드에 미치는 영향을 시간대별로 정확하게 파악할 수 있게 되므로, 도시의 전력 그리드의 과부하 제약 조건을 만족시키면서 전력 그리드의 보강 및 증설을 최대한 억제할 수 있는 방향으로 전기 자동차 충전 부하 관리 계획을 수립할 수 있게 되는 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to precisely grasp the influence of the charge load of the electric vehicle on the time grid by the time grid on the power grid of a specific city, so that it is possible to suppress the reinforcement and extension of the power grid while satisfying the overload restriction condition of the power grid of the city It is possible to establish an electric vehicle charging load management plan in a certain direction.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 대한 순서도,
도 2는 도 1의 S100a에서 산출되는 제1 확률 밀도 함수에 대한 참고 그래프,
도 3은 도 1의 S200a에 대한 상세 순서도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 의해 산출되는 특정 도시의 일부하 곡선에 대한 참고 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 대한 순서도,
도 7은 도 6의 S100b에서 산출되는 제2 확률 밀도 함수에 대한 참고 그래프,
도 8 및 도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 의해 산출되는 특정 도시의 일부하 곡선에 대한 참고 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart for calculating a partial bottom curve according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a reference graph for the first probability density function calculated in S100a of FIG. 1,
FIG. 3 is a detailed flowchart of S200a of FIG. 1,
FIG. 4 and FIG. 5 are reference graphs for a partial lower curve of a specific city, which is calculated by a partial lower curve calculating method considering charging of an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flow chart for calculating a sub-curve according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a reference graph for the second probability density function calculated in S100b of FIG. 6,
FIG. 8 and FIG. 9 are reference graphs for a partial downward curve of a specific city, which is calculated by a partial bottom curve calculation method in consideration of electric vehicle charging according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, 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. Further, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be practiced by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 대한 순서도 이며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법의 경우 일부하 곡선을 산출하는 서버에 적용될 수 있다.FIG. 1 is a flowchart of a sub-curve calculation method according to a first embodiment of the present invention, in which a charging method for an electric vehicle is considered; Can be applied to a server that calculates a partial down curve.
도 1에 도시된 바와 같이 S100a에서 미리 결정된 도시에서 발생되는 교통량에 대한 데이터(다시 말해서, 도시에서 운행중인 차량 수)를 이용하여 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제1 확률 밀도 함수를 산출한다. 이때, S100a에서 상기 제1 확률 밀도 함수는 하기 수학식 1을 적용하여 산출될 수 있다.As shown in FIG. 1, the first probability density function, which is a probability density function with respect to the charging start time of the electric vehicle, is calculated using the data (i.e., the number of vehicles in operation in the city) . In this case, the first probability density function may be calculated by applying Equation (1) in S100a.
여기에서, STP1은 상기 제1 확률 밀도 함수를 의미하고, NEV는 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수를 의미한다.Here, ST P1 represents the first probability density function, and N EV represents the logarithm of the electric vehicle traveling in the predetermined city by time zone.
또한, 상기 제1 확률 밀도 함수의 경우 도 2에 도시된 그래프에서와 같이 새벽 3시를 최고점으로 하는 정규 분포 함수 형태를 갖는 것을 확인할 수 있는데, 이는 대부분의 차량에 대한 귀가 완료 시점인 오후 11시를 기점으로 충전 확률이 급속하게 상승하여 새벽 3시에 정점에 도달한 후, 점차 하강하다가 일반적으로 전기 자동차를 이용하여 출근하는 시간인 오전 6시를 기점으로 최저 상태를 유지하기 때문이다.In the case of the first probability density function, as shown in the graph of FIG. 2, it can be confirmed that the first probability density function has a normal distribution function form having a peak at 3 o'clock in the morning, , The charging probability rapidly rises, reaching the peak at 3:00 am, and then gradually descending, and generally maintains the lowest state at 6:00 am, which is the time of commuting to the electric vehicle.
S200a에서 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출한다. 이때, S200a의 상세 과정은 이하 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.In S200a, the charging power for each hour of the electric vehicle is calculated. At this time, the detailed procedure of S200a will be described in detail with reference to FIG.
S300a에서 상기 제1 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하고, S400a에서 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출되어 있는 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전 부하를 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하면 종료가 이루어진다.Calculating a partial down curve based on the charging of the electric vehicle in the predetermined city by using the first probability density function and the charging electric power in the time zone in S300a and, in S400a, charging the electric vehicle charged with the TOU electric charge of the predetermined city And the partial downward curved line by the remaining load excluding the electric car charging load of the predetermined city calculated in advance is calculated to calculate the partial downward curved line of the predetermined city.
이때, S300a에서 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선은 상기 제1 확률 밀도 함수에 상기 시간대별 충전 전력을 반영하여 산출될 수 있다.At this time, the partial down curve according to the charging of the electric vehicle in the predetermined city in S300a may be calculated by reflecting the charge power by time in the first probability density function.
도 3은 도 1의 S200a에 대한 상세 순서도 이다. 도 3에 도시된 바와 같이 S210a에서 전기 자동차의 배터리 초기 충·방전율(State Of Charge : SOC)을 산출한다. 이때, S210a에서 상기 배터리 초기 충·방전율은 하기 수학식 2를 적용하여 산출할 수 있다.3 is a detailed flowchart of S200a of FIG. As shown in FIG. 3, the battery initial charge and discharge state (SOC) of the electric vehicle is calculated in S210a. At this time, the initial charging / discharging rate of the battery can be calculated by applying the following equation (2) in S210a.
여기에서, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, α는 전기 자동차의 일간 운행 거리, 및 dR은 전기 자동차의 최대 운행거리를 의미한다.Here, SOC 0 is the initial charging / discharging rate of the battery of the electric vehicle, α is the daily traveling distance of the electric vehicle, and d R is the maximum traveling distance of the electric vehicle.
예를 들어, 2010년 서울시 교통안전공단의 차량 주행거리 분석 보고서에 따른 일간 출퇴근 거리인 46.2km를 α에 대입하고, 전기 자동차 배터리 중 하나인 Nissan Altra 사의 29kwh 리튬이온 배터리를 고려한 전기 자동차 효율 0.16kwh/km를 근거로 dR에 180km(다시 말해서, 29/0.16)를 대입하는 경우 SOC0는 약 0.74로 산출될 수 있으며, 1일 주행 후 충전이 아닌 2일 주행 후 충전인 경우 SOC0는 약 0.49로 산출될 수 있다.For example, in 2010, 46.2km of daily commute distance according to the analysis report of vehicle mileage of Seoul Metropolitan Transportation Safety Authority was substituted into α, and electric vehicle efficiency of 0.16kWh considering Nissan Altra's 29kwh lithium- / based on the km 180km (that is, 29 / 0.16) to d R when substituting the SOC 0 may be calculated to be about 0.74, in the case of charging after 2 days running non-charged after running one days SOC 0 is about 0.49.
S230a에서 상기 배터리 초기 충방전율을 이용하여 상기 전기 자동차의 충전 소요 시간을 산출한다. 이때, S230a에서 상기 충전 소요 시간은 하기 수학식 3을 적용하여 산출할 수 있다.In S230a, the required charging time of the electric vehicle is calculated using the battery initial charging / discharging rate. In this case, the required charging time can be calculated by applying Equation (3) in S230a.
여기에서, TC는 전기 자동차 충전 소요 시간, SOCF는 전기 자동차의 배터리 최대 충방전율, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, PC는 시간별 배터리 충전 전력, 및 BW는 전기 자동차의 배터리 용량을 의미한다.Here, T C is an electric vehicle charging time, SOC F is battery up to charge an electric vehicle, the discharge rate, SOC 0 is an electric vehicle, the battery initial charge-discharge rate, P C is the charging power hourly battery, and B W of the battery for an electric vehicle, Capacity.
예를 들어, SOCF는 최대 충전을 고려하여 1로 설정하고, PC는 전기 자동차 배터리 중 하나인 Nissan Altra 사의 29kWh 리튬이온 배터리의 시간별 충전 전력 특성을 고려하여 6.0(kw)으로 설정하며, SOC0는 앞서 설명한 바와 같이 0.74로 설정하고, BW는 29(kwh)로 설정하는 경우 TC는 약 2.5(h)로 산출될 수 있다.For example, SOC F is set to 1 in consideration of maximum charge, and P C is set to 6.0 (kw) considering the charging power characteristic of the 29 kWh lithium ion battery of Nissan Altra, one of electric car batteries, 0 is set to 0.74 as described above, and when B W is set to 29 (kwh), T C can be calculated to be about 2.5 (h).
S250a에서 상기 충전 소요 시간 및 미리 결정된 전기 자동차 배터리 충전 특성 정보를 이용하여 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하면 종료가 이루어지고 S300a가 수행될 수 있다.In S250a, when the charging power for each electric vehicle is calculated using the charging time and the predetermined electric vehicle battery charging characteristic information, the charging is completed and S300a can be performed.
예를 들어, 0시에 전기 자동차의 충전이 시작되는 경우 상기 수학식 3에 따라 2.5 시간으로 산출되는 전기 자동차 충전 소요 시간을 반영하여 0시부터 오전 2시 반까지의 시간대별 충전 전력을 산출할 수 있게 되며, 상기 과정을 반복 수행(예를 들어, 오전 2시 반 내지 오전 5시 및 오전 5시 내지 오전 7시 반 등)하여 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력이 산출될 수 있게 된다.For example, when the charging of the electric vehicle is started at 0, the charging power for each hour from 0 to 2.30 am is calculated by reflecting the electric vehicle charging time calculated by 2.5 hours according to Equation (3) And the charging power of the electric vehicle can be calculated by repeating the above process (for example, from 2:30 AM to 5:00 AM and from 5:00 AM to 7:30 AM).
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 의해 산출되는 특정 도시의 일부하 곡선에 대한 참고 그래프이다.FIG. 4 and FIG. 5 are reference graphs for a partial lower curve of a specific city, which is calculated by a partial lower curve calculating method considering charging of an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention.
여기에서, 도 4는 서울시에 등록된 전체 차량 중 전기 자동차의 점유율을 10%로 가정한 시나리오에 따라 서울시에서의 전기 자동차의 충전 일부하 곡선 및 전체 일부하 곡선을 나타내고 있고, 도 5는 서울시에 등록된 전체 차량 중 전기 자동차의 점유율을 30%로 가정한 시나리오에 따라 서울시에서의 전기 자동차 충전 일부하 곡선 및 전체 일부하 곡선을 나타내고 있다.Here, FIG. 4 shows the charging partial charge curve and the total partial charge charge curve of the electric vehicle in Seoul according to the scenario assuming that the occupancy rate of the electric vehicle is 10% among all the vehicles registered in Seoul, and FIG. According to the scenario assuming that the share of the electric vehicle is 30% among all the registered vehicles, it shows the electric car charge partial charge curve and the total partial charge curve in Seoul.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 의하면 특정 도시의 전력 그리드에 전기 자동차의 충전 부하량이 미치는 영향을 시간대별로 정확히 파악할 수 있게 되므로, 도시의 전력 그리드의 과부하 제약 조건을 만족시키면서 전력 그리드의 보강 및 증설을 최대한 억제할 수 있는 방향으로 전기 자동차 충전 부하 관리 계획을 수립할 수 있는 장점을 가지게 된다.As described above, according to the partial bottom curve calculation method for each city considering the charging of the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention, the influence of the charge load of the electric vehicle on the power grid of the specific city can be accurately grasped by time, The electric grid load management plan can be established in such a way that the reinforcement and extension of the electric power grid can be suppressed as much as possible while satisfying the overload restriction condition of the electric power grid.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법에 대한 순서도 이며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법의 경우 일부하 곡선을 산출하는 서버에 적용될 수 있다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of calculating a sub-curve according to a second embodiment of the present invention, in which charging of an electric vehicle is considered, and FIG. Can be applied to a server that calculates a partial down curve.
도 6에 도시된 바와 같이 S100b에서 미리 결정된 도시에서 발생되는 교통량 데이터(다시 말해서, 도시에서 운행되는 차량 수)를 이용하여 TOU(Time Of Use) 전기 요금(다시 말해서, 한국전력 전기차 TOU 요금)이 적용되는 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제2 확률 밀도 함수를 산출한다. 이때, S100b에서 상기 제2 확률 밀도 함수는 하기 수학식 4를 적용하여 산출될 수 있다.As shown in FIG. 6, the TOU (Time Of Use) electricity tariff (that is, the KEPCO electric vehicle TOU charge) is calculated using the traffic volume data (i.e., the number of vehicles traveling in the city) A second probability density function, which is a probability density function with respect to the charging start time of the applied electric vehicle, is calculated. In this case, the second probability density function can be calculated by applying Equation (4) in S100b.
여기에서, 여기에서, STP2는 상기 제2 확률 밀도 함수, NEV은 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수, 및 TOUP는 시간대별 TOU 전기 요금을 의미한다.Where ST P2 is the second probability density function, N EV is the logarithm of the electric vehicle traveling in the predetermined city by time zone, and TOU P is the TOU electricity rate by time zone.
또한, 상기 제2 확률 밀도 함수의 경우 도 7에 도시된 그래프에서와 같이 새벽 3시를 최고점으로 하는 정규 분포 함수 형태를 가지고 있으며, 도 2에 도시된 상기 제1 확률 밀도 함수의 그래프보다는 새벽 시간대에 확률 밀도가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있는데, 이는 새벽 시간대 충전 요금이 비교적 저렴한 TOU 요금의 특성이 반영되기 때문이다.In the case of the second probability density function, as shown in the graph of FIG. 7, the graph of the first probability density function shown in FIG. 2 has a normal distribution function form with the peak at 3 am in the morning, . This is because the early morning time charge rate reflects the relatively inexpensive characteristics of the TOU rate.
S200b에서 TOU 요금이 적용되는 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출한다. 이때, S200b의 경우 앞서 도 3을 참조하여 설명한 S200a와 동일한 방식으로 수행되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.In S200b, the charge power of the electric vehicle to which the TOU rate is applied is calculated. At this time, in S200b, it is performed in the same manner as S200a described above with reference to FIG. 3, so a detailed description thereof will be omitted.
S300b에서 상기 제2 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하고, S400b에서 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출되어 있는 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전 부하를 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하면 종료가 이루어진다.In step S300b, a partial down curve based on electric vehicle charging to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied is calculated using the second probability density function and the charging electric power for each time zone, and in step S400b, And calculating a partial downward curve of the predetermined city by summing up partial downward curves by the remaining loads except for the preliminarily calculated electric car charging load of the predetermined city calculated in advance, .
이때, S300b에서 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선은 상기 제2 확률 밀도 함수에 상기 시간대별 충전 전력을 반영하여 산출될 수 있다.At this time, the partial down curve according to the charging of the electric vehicle to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied in step S300b may be calculated by reflecting the charge power by time in the second probability density function.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 지역별 일부하 곡선 산출 방법에 의해 산출되는 특정 도시의 일부하 곡선에 대한 참고 그래프이다.FIG. 8 and FIG. 9 are reference graphs for a partial downward curve of a specific city, which is calculated by a partial bottom curve calculation method considering charging of an electric vehicle according to a second embodiment of the present invention.
여기에서, 도 8은 서울시에 등록된 전체 차량 중 전기 자동차의 점유율을 10%로 가정한 시나리오에 따라 서울시에서의 TOU 전기 요금이 적용된 전기 자동차의 충전 일부하 곡선 및 전체 일부하 곡선을 나타내고 있고, 도 9는 서울시에 등록된 전체 차량 중 전기 자동차의 점유율을 30%로 가정한 시나리오에 따라 서울시에서의 TOU 전기 요금이 적용된 전기 자동차 충전 일부하 곡선 및 전체 일부하 곡선을 나타내고 있다.Here, FIG. 8 shows the charge partial pressure curve and the total partial pressure curve of the electric vehicle to which the TOU electric charge is applied in Seoul according to the scenario in which the occupancy rate of the electric vehicle is assumed to be 10% of all the vehicles registered in Seoul, FIG. 9 shows an electric vehicle charging partial charge curve and an entire partial charge curve, which are applied to a TOU electric charge in Seoul, according to a scenario in which the share of the electric vehicle is assumed to be 30% of all the vehicles registered in Seoul.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법의 경우 특정 도시의 전력 그리드에 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차의 충전 부하량이 미치는 영향을 시간대별로 정확히 파악할 수 있게 되므로, 도시의 전력 그리드의 과부하 제약 조건을 만족시키면서 전력 그리드의 보강 및 증설을 최대한 억제할 수 있는 방향으로 전기 자동차 충전 부하 관리 계획을 수립할 수 있는 장점을 가지게 된다.As described above, in the case of calculating the sub-curve according to the second embodiment of the present invention, the influence of the charging load of the electric vehicle to which the TOU electric charge is applied to the power grid of the specific city can be accurately It is possible to establish an electric vehicle charging load management plan in such a way as to minimize the reinforcement and expansion of the power grid while satisfying the overload restriction condition of the power grid of the city.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (7)
(a) 상기 미리 결정된 도시에서 발생하는 교통량에 대한 데이터를 이용하여 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제1 확률 밀도 함수를 산출하는 단계;
(b) 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계;
(c) 상기 제1 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하는 단계; 및
(e) 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출된 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전을 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 (b1) 상기 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율(State Of Charge)을 산출하는 단계, (b2) 상기 배터리 초기 충방전율을 이용하여 상기 전기 자동차의 충전 소요 시간을 산출하는 단계, 및 (b3) 상기 충전 소요 시간 및 미리 결정된 전기 자동차 배터리 충전 특성 정보를 이용하여 상기 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법.A method for calculating a partial downward curve considering charging of an electric vehicle in a predetermined city,
(a) calculating a first probability density function, which is a probability density function for a charging start time of an electric vehicle, using data on traffic volume occurring in the predetermined city;
(b) calculating a charging power by time of the electric vehicle;
(c) calculating a partial down curve according to charging of the electric vehicle in the predetermined city using the first probability density function and the charging power per time zone; And
(e) calculating a sub-partial curve of the predetermined city by summing a partial down curve resulting from charging the electric vehicle of the predetermined city and a partial down curve by a remaining load excluding the electric car charging of the predetermined city calculated in advance , ≪ / RTI >
The step (b) includes the steps of (b1) calculating a battery initial charge / discharge ratio (state of charge) of the electric vehicle, (b2) calculating a charge time of the electric vehicle using the battery initial charge / And (b3) calculating the charging power for each of the electric vehicles based on the charging time and the predetermined electric vehicle battery charging characteristic information. The electric vehicle charging method according to claim 1, Way.
상기 (b1) 단계에서,
상기 배터리 초기 충방전율은 다음 수학식을 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법.
여기에서, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, α는 전기 자동차의 일간 운행 거리, 및 dR은 전기 자동차의 최대 운행거리를 의미한다.The method according to claim 1,
In the step (b1)
Wherein the initial charging / discharging rate of the battery is calculated by applying the following equation.
Here, SOC 0 is the initial charging / discharging rate of the battery of the electric vehicle, α is the daily traveling distance of the electric vehicle, and d R is the maximum traveling distance of the electric vehicle.
상기 (b2) 단계에서,
상기 충전 소요 시간은 다음 수학식을 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법.
여기에서, TC는 전기 자동차 충전 소요 시간, SOCF는 전기 자동차의 배터리 최대 충방전율, SOC0는 전기 자동차의 배터리 초기 충방전율, 및 BW는 전기 자동차의 배터리 용량을 의미한다.The method according to claim 1,
In the step (b2)
Wherein the charging time is calculated by applying the following equation: " (1) "
Here, T C represents the time required to charge the electric vehicle, SOC F represents the maximum charge / discharge rate of the battery of the electric vehicle, SOC 0 represents the initial charging / discharging rate of the battery of the electric vehicle, and B W represents the battery capacity of the electric vehicle.
상기 (a) 단계에서,
상기 제1 확률 밀도 함수는 다음 수학식을 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법.
여기에서, STP1은 상기 제1 확률 밀도 함수, NEV는 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수를 의미한다.The method according to claim 1,
In the step (a)
Wherein the first probability density function is calculated by applying the following equation: " (1) "
Here, ST P1 is the first probability density function, and N EV is the logarithm of the electric vehicle traveling in the predetermined city by time zone.
(a) 상기 미리 결정된 도시에서 발생되는 교통량에 대한 데이터를 이용하여 TOU(Time Of Use)전기 요금이 적용되는 전기 자동차의 충전 시작시간에 대한 확률 밀도 함수인 제2 확률 밀도 함수를 산출하는 단계;
(b) 상기 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차의 시간대별 충전 전력을 산출하는 단계;
(c) 상기 제2 확률 밀도 함수 및 상기 시간대별 충전 전력을 이용하여 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선을 산출하는 단계; 및
(d) 상기 미리 결정된 도시의 TOU 전기 요금이 적용되는 전기 자동차 충전에 따른 일부하 곡선과 미리 산출된 상기 미리 결정된 도시의 전기 자동차 충전을 제외한 나머지 부하에 의한 일부하 곡선을 합산하여 상기 미리 결정된 도시의 일부하 곡선을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 (a) 단계에서 상기 제2 확률 밀도 함수는 다음 수학식을 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전을 고려한 도시별 일부하 곡선 산출 방법.
여기에서, STP2는 상기 제2 확률 밀도 함수, NEV는 상기 미리 결정된 도시에서 운행되는 전기 자동차의 시간대별 대수, 및 TOUP는 시간대별 TOU 요금을 의미한다.A method for calculating a partial downward curve considering charging of an electric vehicle in a predetermined city,
(a) calculating a second probability density function, which is a probability density function with respect to a charging start time of an electric vehicle to which a TOU (Time Of Use) electric charge is applied, using data on traffic volume generated in the predetermined city;
(b) calculating a charging power by time of an electric vehicle to which the TOU electricity charge is applied;
(c) calculating a partial down curve based on electric vehicle charging to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied using the second probability density function and the charging power per time zone; And
(d) summing up the partial descent curves according to electric vehicle charging to which the TOU electric charge of the predetermined city is applied and the partial descent curves based on the remaining loads excluding the electric car charging of the predetermined city calculated in advance, And calculating a sub-curve of the sub-
Wherein the second probability density function is calculated by the following equation in the step (a).
Where ST P2 is the second probability density function, N EV is the logarithm of the time zone of the electric vehicle traveling in the predetermined city, and TOU P is the TOU rate per time zone.
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| 1996년도 하계학술대회 논문집 A |
| 2011년도 대한전기학회 전력기술부문회 추계학술대회 논문집 |
| 전기학회논문지 제61권 제6호 |
| 전기학회논문지 제63권 제1호 |
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