KR101925723B1 - 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법 - Google Patents

전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템은, 등록된 복수의 분산 에너지원의 발전량을 예측하는 발전량 예측부; 전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 입찰거래수행부; 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부; 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 정산부; 및 발전량 예측부, 입찰거래수행부, 모니터링부 및 정산부를 제어하여 전력거래 중개 기능을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법{power trading system and power trading method}
본 발명은 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법에 관한 것이다.
분산 에너지원(Distributed Energy Resource; DER)은 신재생 에너지나 소규모 발전자원을 의미한다.
이러한 분산 에너지원은 현재 개별적으로 운영 관리되고 있다.
또한, 분산 에너지원은 발전 설비 조건 외에 외부 환경의 변화에 따라 일별 발전량의 변화폭이 크다. 예를 들어, 태양광 에너지의 경우 날씨 상태(즉, 일조량)에 따라 발전량의 변화폭이 크고, 풍력 에너지의 경우 풍속 및 풍향에 따라 발전량의 변화폭이 크며, 파력 에너지의 경우 파고, 파향에 따라 발전량의 변화폭이 크다.
이에 따라, 종래의 분산 에너지원은, 소규모의 발전량 및 발전량 예측 불확실성으로 인해, 전력시장의 전력거래 시스템에 참여하여 전력 거래를 수행하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 소규모의 분산 에너지원을 통합관리하고, 또한, 각 분산 에너지원의 예측 불확실성을 해결하여 전력시장의 전력거래 시스템을 통해 전력 거래를 수행할 수 있는 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템은, 등록된 복수의 분산 에너지원의 발전량을 예측하는 발전량 예측부; 전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 입찰거래수행부; 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부; 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 정산부; 및 발전량 예측부, 입찰거래수행부, 모니터링부 및 정산부를 제어하여 전력거래 중개 기능을 수행하는 제어부를 포함한다.
제어부는, 체결된 입찰 거래에 따른 전력량과, 실제 발전량의 총합의 오차가 기준치 미만이 되도록 제어한다. 구체적으로, 제어부는, 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 부가적으로 구비된 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP), 연료전지 중 적어도 하나를 이용하여 전력 보상할 수 있다. 또는, 다른 예로써 모니터링부가 분산형 수요반응자원의 이용 가능한 전력량을 더 모니터링하고, 제어부는, 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 적어도 하나의 분산형 수요반응자원을 이용하여 전력 보상할 수도 있다.
정산부는, 예측된 발전량보다 실제 발전량이 작은 경우, 정산시 설정된 패널티를 적용하고, 예측된 발전량보다 실제 발전량이 큰 경우, 정산시 설정된 인센티브를 적용할 수 있다.
일례로, 분산 에너지원은 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 적어도 하나와, 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발전량 예측부는 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 해당하는 분산 에너지원과 관련된 외부 환경 정보와, 발전 설비 조건에 기초하여 발전량을 예측할 수 있다.
일례로, 발전량 예측부는, 분산 에너지원이 태양광 에너지, 풍력 에너지 또는 파력 에너지인 경우, 기상 예보 데이터를 이용하여, 해당 분산 에너지원의 위치에 따른 기상 정보를 단계적으로 정량화하고, 정량화된 기상 정보와 해당 분산 에너지원의 미리 등록된 발전 설비 조건을 이용하여 발전량을 예측할 수 있다. 또한, 발전량 예측부는, 상기 기상정보의 시간별 변경내역을 반영함으로써 시간별 발전량을 예측할 수 있다.
또한, 발전량 예측부는, 발전량 예측시, 기상 정보와 발전 설비 조건이 동일한 경우의 누적된 과거 발전량 정보를 더 이용하여 예측할 수 있다.
여기서, 기상 정보는 일조량, 풍향, 풍속, 파고, 파향 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템은, 기상 예보 데이터를 수집하는 기상 정보 수집부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템은, 각 분산 에너지원에 대한 인증된 사업자 정보, 발전 설비 조건 정보, 및 일별 발전량 정보가 저장된 데이터 베이스를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 중개 방법은, 등록된 복수의 분산 에너지원의 발전량을 예측하는 단계; 전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 단계; 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 단계; 및 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전력 중개 시스템을 통해, 분산 에너지원을 통합관리할 수 있고, 또한, 각 분산 에너지원의 예측 불확실성을 해결하여 전력시장의 전력거래 시스템을 통해 전력 거래를 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 다른 효과는, 이후 실시예에 따라 추가적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템이 포함된 전력 거래 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 분산 에너지원의 모니터링 상황을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 분산 에너지원의 모니터링 상황을 설명하기 위한 다른 예시도이다.
도 5는 분산 에너지원별 입찰 거래 상황을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 분산 에너지원의 운영 상황을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 분산 에너지원의 정산 상황을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 중개 시스템이 포함된 전력 거래 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합된 분산 에너지원의 발전량 예측 순서를 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템이 포함된 전력 거래 구조를 설명하기 위한 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은 분산 에너지원(50)과 전력시장의 전력거래 시스템(200)의 사이에서 전력거래의 중개 기능을 수행하는 장치이다. 구체적으로, 전력 중개 시스템(100)은 적어도 하나의 등록된 분산 에너지원(50)을 통합 관리하고, 또한, 전력 거래 시스템(200)과 전력 거래를 수행하는 서버 컴퓨터이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은, 도 2에서와 같이, 발전량 예측부(110), 입찰거래 수행부(120), 모니터링부(130), 정산부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
먼저, 발전량 예측부(110)는 등록된 복수의 분산 에너지원(50)의 발전량을 예측하는 구성이다.
여기서, 분산 에너지원(50)은, 예를 들면, 신재생 에너지원으로서, 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 적어도 하나의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 장치이며, 추가로, 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 분산 에너지원은 가상 발전소(VPP; Virtual Power Plant)로서 이해될 수 있다. 이러한 분산 에너지원의 사업자는 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)에 인증 과정(예로써, 신재생에너지 공급인증서(REC) 계정)을 통해 사전에 등록 절차를 거칠 수 있다. 또한, 분산 에너지원의 사업자는 등록시 사업자 정보, 결제계좌 정보, 발전 설비 조건 등을 입력할 수 있다.
일례로, 발전량 예측부(110)는 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 대응하는 분산 에너지원과 관련된 외부 환경 정보와, 발전 설비 조건에 기초하여 발전량을 예측할 수 있다. 발전량 예측부(110)는 예를 들면 개별 분산 에너지원 또는 그룹화된 분산 에너지원별로 기간별(예로써, 분별, 시간별, 일별 등) 발전량을 예측할 수 있다.
여기서, 외부 환경 정보는, 예를 들면, 태양광 에너지의 경우 일조량을, 풍력 에너지의 경우 풍속 및 풍향을, 지력 에너지의 경우 지열 온도를, 파력 에너지의 경우 파고 및 파향을, 바이오 에너지의 경우 바이오매스의 중량을 의미할 수 있다. 또한, 발전 설비 조건은, 예를 들면, 발전 설비 제품 정보, 발전 효율 정보, 설치 위치 정보, 선로 손실 정보 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 발전량 예측부(110)는, 예를 들면 분산 에너지원이 예측 불확실성이 상대적으로 높은 태양광 에너지, 풍력 에너지 또는 파력 에너지인 경우, 기상 예보 데이터를 이용하여, 해당 분산 에너지원의 위치에 따른 기상 정보를 단계적으로 정량화하고, 정량화된 기상 정보와 해당 분산 에너지원의 미리 등록된 발전 설비 조건을 이용하여 발전량을 예측할 수 있다. 또한, 발전량 예측부(110)는 기상 정보의 시간별 변경내역을 반영함으로써 시간별 발전량을 예측할 수 있다.
추가적으로, 발전량 예측부(110)는, 발전량 예측시, 기상 정보와 발전 설비 조건이 동일한 경우의 누적된 과거 발전량 정보를 더 이용하여 예측할 수 있다. 여기서, 기상 정보는 일조량, 풍향, 풍속, 파고, 파향, 일출시간, 일몰시간, 태양남중시각 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다.
이어서, 입찰거래 수행부(120)는 인터넷 등의 통신망을 통해 전력시장의 전력거래 시스템(200)에 접속하여, 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 구성이다. 예를 들면, 입찰거래 수행부(120)는 예측된 발전량에 기초하여 수량(예로써, 발전공급량) 및 가격을 포함하는 주문을 제시하여 입찰 거래에 참여하거나, 또는 예측된 발전량에 기초하여 전력거래 시스템(200)으로부터 제시된 주문(수량 및 가격 정보 포함)을 선택함으로써 입찰 거래에 참여할 수 있다. 예로써, 본 발명에 따른 전력 거래 시스템(200)은 통합 분산 에너지원의 24시간 전 예측된 발전량을 기초로 전력시장 내 1 일전 또는 초 단시간(1시간 전) 경쟁 입찰에 적극 참여할 수 있다.
일례로, 제어부(150)는 분산 에너지원별로 입찰거래에 따른 입찰항목을 거래일별로 분석하고, 분석된 모니터링 상황을 도시하지 않은 출력부(표시부)를 통해 다양한 방식으로 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 5에서와 같이, 분산 에너지원별로 가용능력(공급가능발전량)과 입찰값에 대해 거래일별로 출력할 수 있다. 이때, 가용 능력은 실제값과 예측값으로 구분하여 표시하고, 입찰값은 시간별(1h) 및 일별(24h)로 표시할 수 있다.
참고로, 전력거래 시스템(200)은, 예를 들면, 한국전력거래소에서 관리하는 전력시장의 입찰거래 시스템 서버일 수 있다.
일례로, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은, 입찰거래 수행부(120)가 전력거래 시스템(200)에 접속시, 중개 사업자로서 설정된 인증 과정을 통해 접속할 수 있다. 예를 들면, 전력 중개 시스템(100)은 사전에 회원등록, 계좌등록, 계약등록, 설비등록 등을 행하고, 각 분산 에너지원에 대한 등록시험을 거칠 수 있다.
이어서, 모니터링부(130)는 분산 에너지원(50)별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 구성이다. 이를 위해, 모니터링부(130)는 각 분산 에너지원(50)으로부터 측정된 실제 발전량을 실시간으로 전달받을 수 있다.
일례로, 제어부(150)는, 예측된 발전량과 측정된 실제 발전량을 이용하여, 개별 분산 에너지원 또는 통합 또는 그룹화된 분산 에너지원별로 모니터링 상황을 기간별로 분석하고, 그 분석된 모니터링 상황을 도시하지 않은 출력부(표시부)를 통해 다양한 방식으로 출력하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(150)는, 분산 에너지원의 자원지도와, 분산 에너지원의 설비현황과, 발전현황을 분석하여 출력할 수 있다. 예로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 분산 에너지원의 종류로서, 태양광 에너지, 에너지 저장 시스템(ESS), ESS가 구비된 태양광 에너지 및 풍력 에너지로 구분하였다. 자원지도에는 분산 에너지원의 위치와 에너지원의 종류가 식별 가능하도록 표시되며, 설비현황에는 분산 에너지원의 종류별 등록수, 전체 등록수 및 총 설비용량 등이 표시되고, 발전현황에는 분산 에너지원의 종류별 발전 예측량 및 실제 발전량과, 전체 발전 예측량 및 전체 실제 발전량이 표시된다.
또한, 제어부(150)는, 분산 에너지원의 종류별 또는 그룹별로 발전현황 및 ESS 현황을 분석하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 발전현황으로서, 총 설비용량, 총 발전량, 발전예측량, 발전효율 및 오차율을 표시할 수 있다. 또한, ESS 현황으로서, 총 설비용량, 충전량 및 방전량이 표시할 수 있다. 이와 함께, 실제 발전량과 예측 발전량을 시간별로 그래프 및 표 형태로 함께 출력할 수 있다.
일례로, 제어부(150)는 각 분산 에너지원(50)의 모니터링을 통해, 일정 기간동안 오차율이 설정범위를 벗어나는 경우, 해당 분산 에너지원의 예측된 발전량을 입찰 거래에 포함시키지 않고, 전력 보상 가능한 분산 에너지원으로서 이용하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 해당 분산 에너지원(50)은 정산시 전력 보상을 기초로 정산 처리될 수 있다. 이때, 제어부(150)는 예로써, 입찰 거래에 포함되지 않은 분산 에너지원(50)의 사업자에게 문자 등을 통해 해당 내용을 알릴 수 있다.
이어서, 정산부(140)는 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 구성이다. 즉, 정산부(140)는 발전 실적에 따라 분산 자원별 또는 사업자별로 정산처리를 수행할 수 있다.
이어서, 제어부(150)는 발전량 예측부(110), 입찰거래 수행부(120), 모니터링부(130) 및 정산부(140)를 제어하여, 전력거래 중개를 위해 전반적인 처리를 수행하는 처리부이다.
이때, 제어부(150)는 분산 에너지원의 운영 상황을 도시하지 않은 출력부(표시부)를 통해 다양한 방식으로 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 6에서와 같이, 분산 에너지원에 대해서 입찰값, 예측 발전량, 실측 발전량, 오차율, 방전 가능 용량, 방전량 등을 그래프 및 표 형태로 출력할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 체결된 입찰 거래에 따른 전력량과, 실제 발전량의 총합의 오차(율)가 기준치 미만이 되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(150)는 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 부가적으로 구비되어 있는 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 이용하여 전력 보상을 할 수 있다. 또는, 제어부(150)는 모니터링에 의해 각 분산 에너지원(50)의 실제 발전량이 체결된 전력 가격에 따른 발전량보다 적은 경우, 전력 보상 가능한 다른 분산 에너지원을 제어하여 부족한 발전량을 보상하도록 할 수도 있다. 여기서, 전력 보상 가능한 다른 분산 에너지원은 예측된 발전량보다 실제 발전량이 더 큰 분산 에너지원이거나, 또는 에너지 저장 시스템(ESS)이 구비되어 전력 보상이 가능한 미리 등록된 분산 에너지원일 수 있다. 또는, 예로써, 신재생에너지원 외에 스팀터빈이나 열병합 발전(CHP) 등의 설정된 부가 발전소를 이용하여 전력 보상할 수도 있다. 이에 따라, 본원발명은 분산 에너지원의 예측 불확실성을 해결하여 전력시장의 입찰 거래에 안정적으로 참여할 수 있다.
정산부(140)는, 일례로, 정산 처리시 발전실적에 따른 인센티브와 패널티를 적용하여, 정산 처리의 효과를 높일 수 있다. 예를 들면, 각 분산 에너지원에 대해서, 예측된 발전량보다 실제 발전량이 작은 경우, 정산시 설정된 패널티를 적용하고, 예측된 발전량보다 실제 발전량이 큰 경우, 정산시 설정된 인센티브를 적용할 수 있다. 또는 정산부(140)는 예측된 발전량과 실제 발전량의 오차율에 따라 인센티브 및 패널티를 적용할 수도 있다.
이때, 제어부(150)는 개별 분산 에너지원 또는 그룹화된 분산 에너지원별로 발전실적에 따른 정산 처리 현황을 출력부를 통해 출력할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 분산 에너지원에 대해서, 총 청구금액을 발전량과 함께 기간별로 표시할 수 있다. 총 청구금액은 발전금액, 인센티브, 패널티, 수수료 항목으로 구분하여 표시할 수 있고, 발전량은 시간별 입찰용량과 발전량으로 구분하여 표시할 수 있다. 또한, 총 청구금액은 예로써, 한 달동안의 일별로 막대 그래프 형태로서 추가 표시될 수도 있다.
계속해서, 도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은, 기상 예보 데이터를 이용하기 위해, 기상 예보 데이터를 수집하는 기상 정보 수집부(160)를 더 포함할 수 있다. 예로써, 기상 정보 수집부(160)는 기상청 서버, 한국천문연구원 서버 등과 접속하여 기상 예보 데이터를 수집할 수 있고, 또는 자체적인 측정 수단을 이용하여 기상 예보 데이터를 수집할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은, 각 분산 에너지원(50)에 대한 인증된 사업자 정보, 발전 설비 조건 정보, 및 일별 발전량 정보 등을 저장하는 데이터 베이스(170)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은, 본 발명에 의하면, 태양광 에너지, 풍력 에너지, 파력 에너지와 같이 발전량을 예측하기 어려운 분산 에너지원을 발전량 예측 가능한 발전 자원으로서 전력시장에 참여하는 것을 적극적으로 유도할 수 있다. 또한, 소규모의 분산 에너지원의 사업자(즉, VPP 사업자)도 본 발명에 따른 전력 중개 시스템을 통해 대규모 발전 사업에 참여하여 전력시장의 수익(발전용량요금, 보조서비스 요금 등)을 확보할 수 있다. 또한, 전력 중개 시스템 사업자는 분산 에너지원 사업자에 대한 인센티브 및 패널티 적용을 통해 효과적으로 정산 처리를 수행할 수 있고, 부가적으로 입찰 거래시 신재생에너지 공급인증서(REC: Renewable Energy Certificate) 판매 등의 부가 수익을 확보할 수도 있다.
이어서, 도 8을 이용하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 거래 구조를 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 중개 시스템이 포함된 전력 거래 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 중개 시스템(100)은 분산 에너지원(50)과 수요반응자원(30)과 전력시장의 전력거래 시스템(200)의 사이에서 전력거래의 중개 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 전력 중개 시스템(100)은 적어도 하나의 등록된 분산 에너지원(50) 및 적어도 하나의 등록된 수요반응자원(30)을 통합 관리하고, 또한, 전력 거래 시스템(200)과 전력 거래를 수행할 수 있다.
여기서, 분산형 수요반응자원(DR: Demand response Resourse)(30)은 예로써, 빌딩, 제철소, 아파트 등과 같은 전력 수요자와의 사전 계약에 의해서, 미리 설정된 조건, 시간 등에 따라 미리 정해진 양만큼 전력 사용을 강제적으로 감축하여 확보한 전력 자원일 수 있다. 또는 분산형 수요반응자원(30)은 전력 수요자 측에서 절약하여 축적한 전력 자원일 수 있다. 분산형 수요반응자원(30)은 예로써 미리 설계된 수요반응 프로그램에 따라 적어도 하나의 전력 수요자를 관리하여 전력 자원을 확보할 수 있는 수요관리사업자일 수 있다.
일례로, 본 발명에 따른 전력 중계 시스템(100)에서, 입찰거래수행부(120)는, 입찰 거래 수행시, 분산 에너지원(50)으로부터 예측된 발전량의 총합과 함께 수요반응자원(30)으로부터 모니터링된 전력량을 고려하여 하루 전 전력시장의 입찰 거래에 참여할 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명에 따른 전력 중계 시스템(100)에서, 모니터링부(130)는 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 것과 함께, 각 분산형 수요반응자원(30)의 이용 가능한 전력량을 실시간으로 더 모니터링할 수 있다. 이때, 제어부(150)는, 체결된 입찰 거래에 따른 전력량과 실제 발전량의 총합의 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 적어도 하나의 분산형 수요반응자원(30)을 이용하여 전력 보상할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 전력 중계 시스템에 의하면, 분산 에너지원뿐만 아니라 분산형 수요반응자원도 함께 통합 관리함으로써, 보다 효과적인 전력 중개 기능을 수행할 수 있다.
이어서, 도 9 및 도 10을 이용하여, 본 발명에 따른 전력 중개 방법을 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 중개 방법의 순서를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합된 분산 에너지원의 발전량 예측 순서를 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 중개 방법은, 먼저 등록된 복수의 분산 에너지원의 발전량을 예측한다(S10). 이어서, 전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행한다(S20). 이어서, 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링한다(S30). 이어서, 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산한다(S40). 다만, 여기서, 모니터링 단계(S30)는 입찰 거래를 수행하는 단계(S20) 이후로 표현하였으나, 모니터링 단계(S30)는 분산 에너지원이 전력 중개 시스템에 등록되면 이후 상시적으로 모니터링 관리될 수 있다.
일례로, 발전량을 예측하는 단계(S10)는 도 10과 같은 과정을 거칠 수 있다. 다만, 도 10은 태양광 분산 에너지원에 대한 발전량 예측 과정을 나타낸다. 구체적으로, 우선, 기상 예보 데이터를 정량화한다(S11). 즉, 기상청 서버로부터 분산 에너지원의 위치에 관한 기상 예보 데이터를 소정 시간별로 읽어와, 해당 위치의 날씨 데이터를 수치화한다. 예로써, 날씨를 맑음은 5, 구름조금은 4, 구름많음은 3, 흐림은 2 및 비는 1로 단계적으로 수치화할 수 있다. 이어서, 설비 보정계수를 계산한다(S12). 즉, 태양광 설비의 제조사, 모델별 특성을 데이터베이스로부터 불러와서, 미리 설정된 기준값을 기초로 발전설비에 대한 보정계수를 계산한다. 예로써, PV 모듈의 특성(단결정, 다결정 등) 및 설치 형태(각도, 고정형/가변형 등)을 고려하여 최대, 최소 및 평균 출력을 계산하고, 발전 설비내 인버터, 변압기 등의 특성을 고려하여 출력별 전력변환효율을 계산하고, 설치 위치(위도, 고도 등) 등을 고려하여 선로 손실 등을 계산할 수 있다. 이를 토대로, 분산 에너지원의 일조량(또는 기상 정보)에 따른 발전량을 계산할 수 있다. 다만, 설비 보정계수 단계는 최초 분산 자원 등록시 계산하고 수치화하여 데이터베이스화하고, 필요에 따라 읽어와 사용될 수 있다. 이어서, 천문 우주지식 정보를 활용하여 태양광 발전시간을 추측할 수 있다(S13). 예를 들면, 한국천문연구원 서버로부터 태양의 일몰, 일출, 남중시각을 읽어와서 태양광 발전 시간을 도출할 수 있다. 이어서, 확보한 태양광 발전 시간 및 발전 설비 데이터를 활용하여, 시간에 대한 발전량의 태양광 전력 곡선(power curve)을 도출할 수 있다(S14). 그리고, 도출된 제조사별, 모델별 태양광 설비 특성에 따른 전력 곡선을 누적된 과거 데이터로서 이용하기 위해 데이터베이스화한다. 이어서, 기존 발전데이터로 발전 예측범위를 도출한다(S15). 즉, 기존의 유사 또는 동일한 경우의 발전데이터(즉, 과거 데이터)를 활용하여 발전 예측범위를 도출할 수 있다. 이어서, 기존의 통계자료를 활용하고, 시기 및 지역 등을 고려하여 유사 데이터를 확보함으로써, 시간당 발전 예측범위를 활용하여 평균값으로서 시간당 발전량 예측값을 도출할 수 있다(S16).
이와 같이 함으로써, 예측 불확실성이 상대적으로 높은 분산 에너지원에 대해서 발전량 예측을 보다 정확히 할 수 있다. 마찬가지로, 예측 불확실성이 높은 풍력 분산 에너지원, 파력 분산 에너지원도 기상예보데이터 등의 풍속, 풍향, 파고, 파향 등의 정보를 이용하여 유사한 방식으로 발전량을 예측할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 전력 중개 시스템을 통해, 분산 에너지원을 통합관리할 수 있고, 또한, 각 분산 에너지원의 예측 불확실성을 해결하여 전력시장의 전력거래 시스템을 통해 전력 거래를 수행할 수 있다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
50: 분산 에너지원 100: 전력 중개 시스템
110: 발전량 예측부 120: 입찰거래 수행부
130: 모니터링부 140: 정산부
150: 제어부 160: 기상정보 수집부
170: 데이터베이스 200: 전력 거래 시스템

Claims (14)

  1. 기상 예보 데이터를 수집하는 기상 정보 수집부;
    등록된 복수의 분산 에너지원(distributed energy resource)의 발전량을 예측하는 발전량 예측부;
    전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 상기 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 입찰거래수행부;
    분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부;
    체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 정산부; 및
    상기 발전량 예측부, 입찰거래수행부, 모니터링부 및 정산부를 제어하여 전력거래 중개 기능을 수행하는 제어부를 포함하며,
    상기 모니터링부는 사전 계약된 전력 수요자측 전력 자원인 분산형 수요반응자원의 이용 가능한 전력량을 더 모니터링하고,
    상기 제어부는, 체결된 입찰 거래에 따른 전력량과 실제 발전량의 총합의 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하되, 상기 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 적어도 하나의 상기 분산형 수요반응자원을 이용하여 전력 보상하며,
    상기 정산부는, 상기 예측된 발전량보다 실제 발전량이 작은 경우, 정산시 설정된 패널티를 적용하고, 상기 예측된 발전량보다 실제 발전량이 큰 경우, 정산시 설정된 인센티브를 적용하고,
    상기 분산 에너지원은 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 적어도 하나와, 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 발전량 예측부는, 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 해당하는 분산 에너지원과 관련된 외부 환경 정보와, 발전 설비 조건에 기초하여 발전량을 예측하되, 상기 분산 에너지원이 태양광 에너지, 풍력 에너지 또는 파력 에너지인 경우, 기상 예보 데이터를 이용하여, 해당 분산 에너지원의 위치에 따른 기상 정보를 단계적으로 정량화하고, 정량화된 기상 정보와 해당 분산 에너지원의 미리 등록된 발전 설비 조건을 이용하여 발전량을 예측하고, 상기 기상 정보와 발전 설비 조건이 동일한 경우의 누적된 과거 발전량 정보가 존재하는 경우에는 상기 누적된 과거 발전량 정보를 더 이용하여 발전량을 예측하며,
    상기 발전량 예측부는, 상기 기상정보의 시간별 변경내역을 반영함으로써 시간별 발전량을 예측하고,
    상기 기상 정보는 일조량, 풍향, 풍속, 파고, 파향 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 전력 중개 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 부가적으로 구비된 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 이용하여 전력 보상하는 전력 중개 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 1에 있어서,
    각 분산 에너지원에 대한 인증된 사업자 정보, 발전 설비 조건 정보, 및 일별 발전량 정보가 저장된 데이터 베이스를 더 포함하는 전력 중개 시스템.
  14. 기상 예보 데이터를 수집하는 단계;
    발전량 예측부에 의해, 등록된 복수의 분산 에너지원의 발전량을 예측하는 단계;
    입찰거래수행부에 의해, 전력시장의 전력거래 시스템에 접속하여, 상기 예측된 발전량의 총합에 기초하여 전력에 대한 입찰 거래를 수행하는 단계;
    모니터링부에 의해, 분산 에너지원별로 예측된 발전량에 대한 실제 발전량 및 사전 계약된 전력 수요자측 전력 자원인 분산형 수요반응자원의 이용 가능한 전력량을 실시간으로 모니터링하는 단계; 및
    정산부에 의해, 체결된 입찰 거래에 기초하여, 분산 에너지원별로 발전거래금액 및 수수료를 정산하는 단계를 포함하며,
    상기 모니터링하는 단계에서, 제어부에 의해, 체결된 입찰 거래에 따른 전력량과 실제 발전량의 총합의 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하되, 상기 오차가 기준치 미만이 되도록 제어하기 위해서, 적어도 하나의 상기 분산형 수요반응자원을 이용하여 전력 보상하며,
    상기 정산하는 단계는, 상기 예측된 발전량보다 실제 발전량이 작은 경우, 정산시 설정된 패널티를 적용하고, 상기 예측된 발전량보다 실제 발전량이 큰 경우, 정산시 설정된 인센티브를 적용하고,
    상기 분산 에너지원은 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 적어도 하나와, 에너지 저장 시스템(ESS), 스팀터빈 발전기, 열병합 발전기(CHP) 또는 연료전지 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 발전량을 예측하는 단계는, 태양광 에너지, 풍력 에너지, 지력 에너지, 파력 에너지 및 바이오 에너지 중 해당하는 분산 에너지원과 관련된 외부 환경 정보와, 발전 설비 조건에 기초하여 발전량을 예측하되, 상기 분산 에너지원이 태양광 에너지, 풍력 에너지 또는 파력 에너지인 경우, 기상 예보 데이터를 이용하여, 해당 분산 에너지원의 위치에 따른 기상 정보를 단계적으로 정량화하고, 정량화된 기상 정보와 해당 분산 에너지원의 미리 등록된 발전 설비 조건을 이용하여 발전량을 예측하고, 상기 기상 정보와 발전 설비 조건이 동일한 경우의 누적된 과거 발전량 정보가 존재하는 경우에는 상기 누적된 과거 발전량 정보를 더 이용하여 발전량을 예측하며,
    상기 발전량을 예측하는 단계는, 상기 기상정보의 시간별 변경내역을 반영함으로써 시간별 발전량을 예측하고,
    상기 기상 정보는 일조량, 풍향, 풍속, 파고, 파향 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 전력 중개 방법.
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