KR102084677B1

KR102084677B1 - 태양광 연계형 ess 시스템의 방전 스케줄 제어장치

Info

Publication number: KR102084677B1
Application number: KR1020190101489A
Authority: KR
Inventors: 최정내
Original assignee: 주식회사 케이디티
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-03-04

Abstract

본 발명은 전력거래소에서 제공되는 오픈 어플리케이션을 이용하여 매일 SMP 단가 정보를 수집하고 배터리의 충전상태에 따라 방전 가능한 양을 계산하고 최적의 방전 시간대를 자동으로 결정하여 방전을 제어함으로써 SMP 수익을 극대화할 수 있도록 한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치에 관한 것으로서, 전력거래소에서 제공되는 SMP 단가 정보를 수집하는 SMP 정보 수집부와, 상기 SMP 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 근거로 ESS에 저장된 전력의 방전 시간대를 판단하기 위해 방전 스케줄을 설정하는 방전 스케줄 설정부와, PCS, BMS, 계측기와 통신을 수행하고 내부 각 블록의 장치들과 통신프로토콜에 맞춰서 통신을 수행하여 데이터들을 수집하고, PCS를 제어하기 위한 명령을 전달하는 통신부와, PMS에서 사용되는 데이터를 저장하고 장비와 실제 통신으로 통해서 수집된 계측 데이터와 내부적으로 운용을 위해 사용되는 설정정 데이터 및 이력 데이터를 저장하는 데이터 저장부와, 현재 시점에서 상기 ESS를 충전, 방전 또는 대기 할지를 판단하는 충방전 모드 판단부와, 상기 충방전 모드 판단부의 결과에 따라 상기 ESS의 충전이나 방전모드에서 충방전 전력을 제어하는 충방전 제어부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 계측정보 및 설정정보를 디스플레이하거나 조작하는 디스플레이 및 조작부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치{discharging schedule control apparatus of solar connected type ESS}

본 발명은 태양광 연계형 ESS 시스템에 관한 것으로, 특히 방전 시간대를 자동으로 결정하여 SMP 수익을 향상시킬 수 있도록 한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 연계형 ESS 시스템은 태양광으로부터 발전된 전력을 ESS에 저장하고, 필요시에 꺼내어서 쓰는 시스템으로써, 충전과 방전을 언제 어떻게 하느냐에 따라 다양한 응용시스템이 있다. 그 중에서도 발전사업용으로써 10시~16시에 태양광으로부터 발전한 전력을 ESS에 충전하고 그 외의 시간에 방전을 하는 시스템이다.

이 시스템은 10시~16시에는 태양광 발전량을 최대한 배터리에 충전할 수 있도록 하며 날씨에 따라 발전량이 급변하기 때문에 발전량을 추종하는 제어가 필요하다.

도 1은 일반적인 태양광 연계형 ESS 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

일반적인 태양광 연계형 ESS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광을 통해 발전하여 전력을 생산하는 태양광 모듈(10)과, 상기 태양광 모듈(10)로부터 생산된 전력을 변환하여 출력하는 인버터(20)와, 상기 인버터(20)로부터 변환된 전력을 전달받아 제어하는 배터리(30)와, 상기 인버터(20)의 출력측에 전력계측기(도시되지 않음)를 설치하여 태양광 발전량을 통신으로 읽어와서 이 값에서 일정 값을 뺀 값을 충전 값으로 지정하여 상기 배터리(30)의 충전을 제어하는 PCS(40)와, 상기 인버터(20)에서 변환된 전력 또는 배터리(30)에 저장된 전력을 공급받아 사용하는 로드(Load)(50)와, 상기 로드(50)에 필요한 전원을 공급하는 계통전원(60)과, 상기 계통전원(60)에 연계되는 부분에 차단기 등의 보호장치(70)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 태양광 연계형 ESS 시스템은 단순하게 계측된 태양광 발전값을 PCS(40)에 통신으로 지령만 하기 때문에 쉽게 구현할 수 있다.

즉, 상기 태양광 모듈(10)에서 생산되어 인버터(20)를 통해 변환되어 출력되는 태양광발전전력(ys)에서 오프셋 값을 뺀후 배터리(30)에 충전을 하면 오프셋값 만큼의 전력이 우선 로드(Load)(50)에서 소비되고 나머지가 계통(60)으로 송전된다. 이때 로드(50)가 오프셋 전력보다 많이 사용될 경우에는 부족한 전력이 계통전원(60)에서 수전되어 로드(50)로 공급되게 된다.

현장에서 로드(50)로는 설비들의 조작전원, 조명 및 에어컨 등의 공조설비가 설치된다. 에어컨이나 조명등은 항상 동작하지 않기 때문에 오프셋값을 설치된 부하의 최대 용량으로 설정을 해야 계통전원(60)의 전력이 역으로 수전되는 상황이 발생하지 않는다.

그러나 에어컨이나 조명이 동작하지 않아 로드(50)가 적은 경우에는 배터리(30)에 충전을 더 할 수 있음에도 불구하고 이를 계통전원(60)으로 송전하게 되어 충전한 후 방전함으로써 받는 수익이 적게 되는 단점이 있다.

10시~16시를 제외한 18시간 중 임의의 시간에 방전을 하는데 배터리(30)의 용량은 보통 태양광 용량의 3배 정도로 한다. 이는 정격용량으로 3시간동안 방전을 하게된다. 그렇지만 운전범위를 배터리 용량의 90%정도 범위에서 사용하기 때문에 3시간 미만으로 방전할 수 있는데 방전가능한 시간대역이 18시간이기 때문에 정격용량으로 하지 적절하게 셋팅하여 사용한다.

예를 들어 정격용량의 50%로 해서 6시간동안 방전할 수도 있다. 충전시에는 충전전력이 태양광발전전력보다 크면 안되지만, 방전시에는 이러한 조건이 없기 때문에 일정하게 고정된 값으로 방전을 하게 된다.

그러나 이러한 경우에 도 1을 참고하면 방전시에는 태양광발전량 ys 값과 PCS방전량(ye)가 합해진 전력이 로드(50)로 가고 나머지가 계통전원(60)으로 송전전된다.

예를 들어 태양광이 20kW발전 중에 방전을 90kW하고 부하가 3kW정도 사용된다면 계통전원(60)으로 20 + 90 - 3 = 107kW의 전력이 계통전원(60)으로 흘러가게 된다. 여기에서 시스템에서는 계통전원(60)에 연계되는 부분에 차단기 등의 보호장치(70)가 설치되는데 일반적으로 태양광용량과 동일한 용량으로 설치된다.

예를 들어 태양광이 100kW라면 PCS(40)를 100kW, 배터리(30)는 300kWh 정도로 구축하게 되고 보호장치(70)도 100kW로 설치한다. 그렇기 때문에 계통으로 송전되는 전력은 태양광용량을 초과하게 되면 차단기가 동작되어 시스템이 멈추게 된다.

그렇기 때문에 ESS를 방전할 때에는 태양광발전량과 방전량의 합이 설비용량을 초과하지 않도록 해야 된다. 방전전력을 고정할 때는 태양광 발전전력을 고려해서 방전 전력값을 매일매일 조정을 해야된다. 그렇지 않다면 방전전력을 매우 적은 값으로 설정해놓고 사용해야 된다.

예를 들어 16시부터 방전을 한다고 했을 때 16시에 태양광이 발전 가능한 전력은 날씨나 계절에 따라 다르지만 최대로 발전하는 경우 용량의 50%까지 발전할 수 있다. 그렇기 때문에 태양광이 100kW설비라고 하면 ESS는 방전시에는 50kW이상으로 방전을 하는 경우에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 피하기 위해서 태양광발전이 끝나고 저녁에 방전하기도 하지만 이는 시스템의 제약이 된다.

한편, 방전시간은 일반적으로 고정된 값으로 설정하여 정해진 시간에 방전하게된다. 예를들어 18시~24시 사이에 6시간동안 방전하도록 하고 그 외는 대기상대로 유지한다.

배터리 제조사마다 차이가 있지만 대기시간에 배터리는 자체적으로 밸런싱을 맞추는 동작을 하기도 하기 때문에 충전이나 방전을 하지 않고 대기할 수 있는 시간을 별도로 둘 수 있다. 방전시간을 6시간동안 설정을 했을지라도 10시~16시동안 충전된 에너지의 양에 따라 방전동작이 일찍 끝날 수도 있다. 날씨가 좋은 날은 배터리가 완충될 것이나 날씨가 안 좋은 날은 완충이 안되기 때문이다.

태양광 연계형 ESS의 발전수익은 REC에 의한 수익과 SMP에 의한 수익 2가지의 합이다. REC는 태양광의 발전전력을 ESS를 통해 충전 후 방전하면 방전한 전력에 한시적이지만 5.0배를 해서 REC 인증서를 발급해주면 REC 증서를 판매하는 수익이 있다. 1MWh당 1REC가 발급되는데 ESS는 200kWh를 방전하면 1MWh로 계산하여 1REC가 발급된다.

두 번째는 전력거래소에서 계통으로 공급해준 전력에 대한 비용을 주게 되는데 이는 SMP(계통한계가격) 단가에 기준에서 계산을 하는데, SMP는 kWh당 단가로서 시간단위로 단가가 다르며 매일 시간대별 단가가 변동이 된다. 그렇기 때문에 SMP단가가 비싼 시간대에 방전을 하면 SMP 수익을 높일 수 있지만 매일 전력거래소에서 공시되는 단가를 확인 후 방전시간과 방전용량을 변경하는 작업은 매우 불편하다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 전력거래소에서 제공되는 오픈 어플리케이션을 이용하여 매일 SMP 단가 정보를 수집하고 배터리의 충전상태에 따라 방전 가능한 양을 계산하고 최적의 방전 시간대를 자동으로 결정하여 방전을 제어함으로써 SMP 수익을 극대화할 수 있도록 한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치는 신재생 에너지 또는 한전 계통에서 공급된 전력을 공급받아 충전하고 특정 시간대에 저장된 전력을 방전하는 ESS와, 상기 ESS의 충전 및 방전을 제어하기 위해 PCS, BMS, 계측기들과 통신을 수행하여 데이터를 수집하고 제어하는 PMS를 포함하고, 상기 PMS는 전력거래소에서 제공되는 SMP 단가 정보를 수집하는 SMP 정보 수집부와, 상기 SMP 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 근거로 상기 ESS에 저장된 전력의 방전 시간대를 판단하기 위해 방전 스케줄을 설정하는 방전 스케줄 설정부와, 상기 PCS, BMS, 계측기와 통신을 수행하고 내부 각 블록의 장치들과 통신프로토콜에 맞춰서 통신을 수행하여 데이터들을 수집하고, PCS를 제어하기 위한 명령을 전달하는 통신부와, 상기 PMS에서 사용되는 데이터를 저장하고 장비와 실제 통신으로 통해서 수집된 계측 데이터와 내부적으로 운용을 위해 사용되는 설정정 데이터 및 이력 데이터를 저장하는 데이터 저장부와, 현재 시점에서 상기 ESS를 충전, 방전 또는 대기 할지를 판단하는 충방전 모드 판단부와, 상기 충방전 모드 판단부의 결과에 따라 상기 ESS의 충전이나 방전모드에서 충방전 전력을 제어하는 충방전 제어부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 계측정보 및 설정정보를 디스플레이하거나 조작하는 디스플레이 및 조작부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 전력거래소에서 제공되는 오픈 어플리케이션을 이용하여 매일 SMP 단가 정보를 수집하고 배터리의 충전상태에 따라 방전 가능한 양을 계산하고 최적의 방전 시간대를 자동으로 결정하여 방전을 제어함으로써 SMP 수익을 극대화할 수 있다.

도 1은 일반적인 태양광 연계형 ESS 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 의한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치에서 PMS의 내부를 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 도 2의 방전 스케줄 설정부에 대한 방전 스케줄에 대한 계산 알고리즘

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 의한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치에서 PMS의 내부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명에 의한 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 신재생 에너지 또는 한전 계통에서 공급된 전력을 공급받아 충전하고 특정 시간대에 저장된 전력을 방전하는 ESS와, 상기 ESS의 충전 및 방전을 제어하기 위해 PCS, BMS, 계측기들과 통신을 수행하여 데이터를 수집하고 제어하는 PMS를 포함하고, 상기 PMS(100)는 PCS, BMS, 계측기들과 통신을 수행하여 데이터를 수집하고 제어하는 기기로서, SMP 정보 수집부(110), 방전 스케줄 설정부(120), 통신부(130), 데이터 저장부(140), 충방전 모드 판단부(150), 충방전 제어부(160) 및 디스플레이 및 조작부(170)를 포함하여 구성된다.

상기 계측기는 계통으로 송전 또는 수전되는 전력을 계측하여 이 수전 또는 송전되는 전력을 일정하게 유지하도록 PCS의 충전 또는 방전을 제어한다. 이 시스템은 태양광 발전 시스템과 연계하여 태양광 발전량을 충전해서 한전계통에 방전할 수도 있으며, 건물에서는 새벽 시간에 충전해서 최대부하시간대에 방전하는 용도로 사용될 수 있다.

일반적으로 태양광연계용으로 사용할 경우에는 계통으로 송전되는 전력을 일정하게 제어하고, 건물에서 수요 전력관리용을 할 경우에는 계통에서 수전되는 전력을 일정하게 유지하도록 제어한다.

상기 통신부(130)에서는 PCS, BMS, 전력계측기와 통신을 실행하는 블록으로 장치들의 통신프로토콜에 맞춰서 통신을 통해 각종 데이터들을 수집하고, PCS를 제어하기 위한 명령을 전달하는 기능을 한다. 일반적으로 BMS는 TCP 통신을 하고 PCS와 전력계측기는 RS485 통신을 하기 때문에 물리적으로 TCP나 RS485 통신을 할 수 있는 포트(Port)를 포함하고 있다.

이때 상기 통신부(130)를 통해 통신하는 데이터의 항목은 전압, 전류, 전력, 온도, SOC 그리고 상태나 고장 정보 등이 있으며 이렇게 수집된 데이터는 데이터 저장부(140)에 저장하게 된다.

상기 데이터 저장부(140)는 메모리와 저장매체로 구성되면서, 설정 데이터 저장부(141), 계측 데이터 저장부(142), 이력 데이터 저장부(143)로 구분된다.

상기 설정 데이터 저장부(141)는 제어나 관리를 위해 셋팅되는 파라메터 등의 데이터로써 메모리와 저장매체 양쪽에 저장되어 시스템이 초기시작 할 때 설정 데이터들은 메모리에 로딩하여 사용되면 설정된 값이 변경되는 경우 저장매체에 파일로 바로 저장된다.

상기 계측 데이터 저장부(142)는 장비와 통신을 통해 수집된 데이터로서 메모리에 저장된다.

상기 이력 데이터 저장부(143)는 상기 계측 데이터들을 5분, 10분, 15분 등 일정 특정 시간간격으로 가공하여 파일로 저장하여 운전이력이나 시스템의 분석을 할 때 사용한다.

상기 계측데이터나 설정데이터는 공유메모리영역에 할당되어 있어서 통신부(130), 방전 스케줄 설정부(120), SMP 정보 수집부(110), 충방전 제어부(160), 충방전 모드 판단부(150), 조작 및 디스플레이부(170) 등에서 접근하여 데이터를 읽어가거나 값을 변경할 수 있다.

상기 SMP 정보 수집부(110)는 전력거래소에서 제공되는 SMP 단가 정보를 수집한다. 전력거래소는 오픈 어플리케이션(Open API)로 공공데이터를 제공하는데, 키를 할당받은 후 리셋(REST) 방식으로 SMP 정보를 받아올 수 있다. 전력거래소의 SMP 단가 정보는 매일 15시에 다음날의 시간대별 SMP 단가를 공시하게 되므로 오늘의 시간대별 SMP 정보와 내일의 시간대별 SMP 정보를 수집하여 저장한다.

상기 SMP 정보 수집부(110)에서는 1시간 주기로 SMP 단가 정보를 요청하여 받은 정보를 설정 데이터 저장부(141)에 저장한다. 이때 응답받은 데이터는 XML형식으로 데이터를 시간대별로 파싱하여 설정 데이터 저장부(141)에 저장한다.

전력거래소에 데이터 요청시에 정상으로 수집이 되지 않는 경우가 있기 때문에 1시간 주기로 요청하여 수집하고 만약에 정상적으로 수집이 된다면 해당일에는 더 이상 수집을 하지 않는다.

최종적으로 상기 SMP 정보 수집부(110)에서는 금일의 시간대별 SMP 단가 24개와 내일은 시간대별 SMP 단가정보 24개들 수집하여 설정 데이터 저장부(141)에 저장한다.

상기 방전 스케줄 설정부(120)는 수익을 최대로 할 수 있는 방전 시간대를 판단하는 기능을 한다. 태양광 연계형 ESS 시스템은 매일 10시~ 16시 사이에 충전해서 당일 16시 ~ 다음날 10시 사이에 방전하는 시스템이다.

상기 방전 스케줄 설정부(120)는 16시 이후에서 다음날 10시 동안 시간대별로 방전 여부를 결정하는 기능을 하는데 전력거래소에서는 SMP 단가정보가 15시에 갱신되기 때문에 매일 16시가 되는 시점에 아래처럼 4단계로 스케줄을 계산하는 프로그램이 실행된다.

도 3은 도 2의 방전 스케줄 설정부에 대한 방전 스케줄에 대한 계산 알고리즘이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 날씨에 따라 태양광 발전량이 매일 다르기 때문에 10시에서 16시 사이에 배터리에 충전된 전력량도 매일 달라진다. 배터리 관리 시스템인 BMS에서는 배터리가 몇% 차있는지에 대한 정보인 SOC를 제공해준다(S110).

또한, 배터리의 충전이나 방전시에 제한 값으로 SOC_H, SOC_L 값에 대한 가이드를 주며 이들 범위를 벗어나지 않도록 배터리를 사용해야 한다. 배터리의 방전 가능한 전력량은 다음의 수학식 1로 계산한다.

예를 들어 배터리 정격용량이 300kWh이고 SOC가 80%라면 충전되어있는 전력량은 300 × 80/100= 240kW이고, SOC_L이 5% 라면 방전 가능한 용량은 225kWh가 된다.

특정 BMS에서는 SOC뿐 아니라 충전되어 있는 전력량 정보를 제공하는 경우에 SOC가 아니라 저장되어 있는 전력량 정보나 PCS에서 제공하는 충전한 전력량 정보를 이용하여 방전 가능한 전력량을 다음의 수학식 2로 계산할 수 있다.

이어, 두 번째 단계로 배터리가 몇 시간동안 방전할 수 있는지를 계산한다(S120). 방전할 때 방전전력을 일정하게 고정하는 방법과 계통에 송전되는 전력을 일정하게 유지하는 방법 두 가지가 있는데, 두 가지 모두 사용자가 기준 값을 설정하게 된다. 방전 전력을 일정하게 유지하는 경우에 방전가능 시간은 다음의 수학식 3처럼 계산하고 결과 값을 올림하여 정수 값을 계산한다.

예를들어 방전가능 전력이 225kWh이고, 70kW로 일정하게 방전하게 된다면 방전가능시간은 225/70 = 3.2 시간이며 올림하여 4시간이 된다.

여기서, 상기 방전전력을 계통으로 송전되는 값을 일정하게 유지되도록 송전기준전력을 설정하여 제어한다면 태양광이 발전하는 시간대에는 방전하는 전력은 송전 기준전력 - 태양광 발전전력만큼이 방전되게 된다.

그래서 방전 가능한 시간대를 정확하게 산출하기 위해서는 16시 이후에 시간대별로 태양광발전전력이 얼마나 될지를 예측해야 정확하게 계산이 가능하다. 그러나 태양광발전량을 예측하기 위해서는 앞으로 날씨가 어떻게 될지 일사량이 어떻게 될지를 예측해야되는데 이는 기상상태를 예측해야 하기 때문에 매우 복잡하게 된다. 그래서 본 발명에서는 16시 이후에는 태양광 발전량을 태양광 발전의 일반적인 통계데이터를 근거로 해서 태양광 발전시간이 0.5시간이라 가정하고 다음의 수학식 4처럼 계산 한다.

예를 들어, 태양광이 100kW, 방전가능 용량이 225kWh, 16시간 이후 태양광 발전가능 시간 1h, 그리고 계통으로 송전되는 전력을 70kW로 일정하게 유지한다고 하면 방전가능 시간은 (225 + 100 × 0.5) / 70 = 3.9이며 올림하여 4시간이 된다.

그리고 최적의 방전시간대역 판단하는 단계를 포함하는데, 2단계에서 계산된 방전가능 시간이 결정되면 다음에 방전 가능한 18시간 대역 중에 언제 방전할지를 찾는다. 이는 SMP 단가 정보를 이용하여 단가가 가장 높은 대역부터 순서대로 찾는다(S130).

먼저, SMP 정보 수집부(110)에서 설정 데이터 저장부(141)에 저장해 놓은 금일과 내일의 SMP 단가 데이터에서 금일 16시~23시, 내일 0~9시까지 18개의 데이터를 읽어온 후 이 중에서 SMP가 큰 순서대로 방전가능 시간만큼 시간대역을 찾는다. 이는 일반적으로 Sort와 max 값을 찾는 알고리즘을 사용하여 쉽게 찾을 수 있다.

이어서, 찾은 최적의 방전시간대역의 값을 시간대별 방전 스케줄 설정부(120)에 설정한다(S140). 상기 설정 데이터 저장부(141)의 설정에 0~23의 24시간동안 각 시간에 충전, 방전, 또는 대기중 어떤 모드로 동작할지에 대한정보를 저장해두는데 10~16시는 항상 충전모드로 설정하고, 3단계에서 찾은 대역은 방전모드 그리고 나머지는 대기모드로 설정한다.

상기 충전 모드 판단부(130)는 현재 시점에서 ESS를 충전, 방전 또는 대기 할지를 판단하는 기능을 한다.

한편, 배터리는 충전할 때 충전 전력을 일정하게 하면 전압이 점진적으로 증가하지만 충전전력을 줄이면 전압이 어느 정도 낮아진다. 정지를 할 경우에는 전압이 어느 정도 낮아져서 그 상태를 유지하게 된다. 이는 배터리에 충전을 많이 할 때는 에너지 밀도가 낮아져서 전압이 올라가다가 정지하거나 충전량을 줄이면 에너지 밀도가 높아지면서 전압이 낮아지는 특성을 갖고 있다.

상기 배터리는 방전할 때 그 반대의 특성을 갖고 있다. 이러한 특성으로 인하여 감소기준전압이나 정지전압에 의하여 배터리의 동작모드가 변할 경우 전압도 다른 방향으로 변하게 된다.

예를 들면 충전할 때 충전정지전압이 되어서 충전을 중단하게 되면 배터리의 전압은 다시 낮아져서 충전정지전압 이하가 되어서 다시 충전모드가 되어 충전을 하게 된다. 그러다 조금 충전하면 다시 정지전압을 초과하여 멈추게 된다. 이렇게 짧은 시간동안 동작모드가 반복적으로 변경되어 시스템에 많은 스트레스를 주게되고 수명이 저하되는 원인이 될 수 있다.

따라서 충전감소전압, 방전감소전압, 방전정지전압 등 기준 전압지점에서 이러한 동작이 반복되는 현장이 발생할 수 있기 때문에 히스테리시스 기능을 부여하여 재동작에 제약을 줄 수 있다. 예를 들어 정지전압이 800V라면 히스테리시스를 10V의 여유를 주어서 처음에 800V에 되면 정지했다가 다지 동작하기 위해서는 800V에서 10V 더 낮은 790V가 되면 다시 충전모드로 되어 충전하도록 함으로써 기준전압 금방에서 동작모드가 반복적으로 변경되는 것을 방지할 수 있다. 충전시와 방전시 4개의 기준전압에 대하여 각각의 히스테리시스 전압을 정의하여 적용할 수 있다.

상기 충방전 제어부(160)는 충전이나 방전모드에서 충방전 전력을 제어하는 기능을 한다.

상기 디스플레이 및 조작부(170)는 상기 데이터 저장부(140)에 저장된 정보를 화면에 디스플레이하거나 조작하는 역할을 한다.

한편, 이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110 : SMP 정보 수집부 120 : 방전 스케줄 설정부
130 : 통신부 140 : 데이터 저장부
150 : 충방전 모드 판단부 160 : 충방전 제어부
170 : 디스플레이 및 조작부

Claims

신재생 에너지 또는 한전 계통에서 공급된 전력을 공급받아 충전하고 특정 시간대에 저장된 전력을 방전하는 ESS와, 상기 ESS의 충전 및 방전을 제어하기 위해 PCS, BMS, 계측기들과 통신을 수행하여 데이터를 수집하고 제어하는 PMS를 포함하고, 상기 PMS는
전력거래소에서 제공되는 SMP 단가 정보를 수집하는 SMP 정보 수집부와,
상기 SMP 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 근거로 상기 ESS에 저장된 전력의 방전 시간대를 판단하기 위해 방전 스케줄을 설정하는 방전 스케줄 설정부와,
상기 PCS, BMS, 계측기와 통신을 수행하고 내부 각 블록의 장치들과 통신프로토콜에 맞춰서 통신을 수행하여 데이터들을 수집하고, PCS를 제어하기 위한 명령을 전달하는 통신부와,
상기 PMS에서 사용되는 데이터를 저장하고 장비와 실제 통신으로 통해서 수집된 계측 데이터와 내부적으로 운용을 위해 사용되는 설정정 데이터 및 이력 데이터를 저장하는 데이터 저장부와,
현재 시점에서 상기 ESS를 충전, 방전 또는 대기 할지를 판단하는 충방전 모드 판단부와,
상기 충방전 모드 판단부의 결과에 따라 상기 ESS의 충전이나 방전모드에서 충방전 전력을 제어하는 충방전 제어부와,
상기 데이터 저장부에 저장된 계측정보 및 설정정보를 디스플레이하거나 조작하는 디스플레이 및 조작부를 포함하여 구성되고,
구성되고,
상기 SMP 정보 수집부는 상기 전력거래소에서 오픈 어플리케이션으로 공공데이터를 제공할 때 키를 할당받은 후 리셋 방식으로 SMP 정보를 받아오고, 상기 전력거래소의 SMP 단가 정보는 오늘의 시간대별 SMP 정보와 내일의 시간대별 SMP 정보를 수집하여 저장하고,
상기 방전 스케줄 설정부에 대한 방전 스케줄은 방전 가능한 용량, 시간을 계산하고, 상기 SMP 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 근거로 최적의 방전 시간 대역을 판단하며, 시간 대별로 방전 스케줄을 설정하며, 방전 가능 시간은
의 수학식으로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 데이터 저장부는
제어나 관리를 위해 셋팅되는 파라메터의 데이터로써 메모리와 저장매체 양쪽에 저장되어 시스템이 초기시작 할 때 설정 데이터들은 메모리에 로딩하여 사용되면 설정된 값이 변경되는 경우 저장매체에 파일로 저장하는 설정 데이터 저장부와,
상기 계측기를 사용하여 장비와 통신을 통해 계측하여 수집된 계측 데이터로서 메모리에 저장하는 계측 데이터 저장부와,
상기 계측 데이터들을 5분, 10분, 15분 등 일정 특정 시간간격으로 가공하여 파일로 저장하여 운전이력이나 시스템의 분석을 할 때 사용하는 이력 데이터 저장부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치.
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제 2 항에 있어서, 상기 SMP 정보 수집부는 1시간 주기로 SMP 단가 정보를 요청하여 받은 정보를 설정 데이터 저장부에 저장하고, 상기 응답받은 데이터는 XML형식으로 데이터를 시간대별로 파싱하여 설정 데이터 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치.
제 4 항에 있어서, 상기 SMP 정보 수집부는 금일의 시간대별 SMP 단가 24개와 내일은 시간대별 SMP 단가정보 24개들 수집하여 설정 데이터 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 연계형 ESS 시스템의 방전 스케줄 제어장치.
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