KR102131416B1 - 전기자동차의 배터리를 이용한 가상발전소 운영시스템 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 배터리를 이용한 가상발전소 운영시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

충/방전 스테이션에 연결된 다수의 전기자동차들의 배터리를 분산전원으로 운영하는 가상발전소 운영시스템이 제공된다. 가상발전소 운영시스템은, 전력거래시장의 예측 및 분석을 통해 다수의 전기자동차들의 배터리 전력으로 전력 입찰을 수행하되, 전기자동차들 각각의 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 고려함으로써, 전력 입찰에 따라 전기자동차들의 배터리로부터 전력계통으로의 방전 또는 전력계통으로부터의 충전이 안정적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.

Description

전기자동차의 배터리를 이용한 가상발전소 운영시스템 및 방법{Operation system and method for virtual power plant using battery of electric vehicle}
본 발명은 가상발전소 운영시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 전기자동차의 배터리를 분산전원으로 운영할 수 있도록 하는 가상발전소 운영시스템 및 방법에 관한 것이다.
기존의 중앙급전발전소 중심의 전력공급 방식을 보완하기 위해 수요지 근처에 중/소규모로 설치되어 운영되는 분산전원(Distributed Energy Resource; DER)이 적극적으로 도입되고 있다.
분산전원은 필요한 지역에 필요한 규모로 단기간에 설치가 가능하고, 짧은 시간 내에 발전기 기동이 가능하기 때문에 전력 계통의 단기간 안정화에 기여할 수 있으며, 전력 부족 시에는 추가 발전으로 최대수요에 유연하고 효과적으로 대처함으로써 계통신뢰도와 전력품질을 향상시키는 데 활용될 수 있다. 이러한 분산전원은 최근 수력, 풍력, 태양광 등과 같은 친환경 에너지원을 이용하는 발전설비 또는 에너지저장장치(ESS)와 같은 충/방전설비로 구축되고 있다.
이러한 분산전원들은 기존의 전력 계통과의 효과적인 연계를 위해 가상발전소(Virtual Power Plant; VPP)로 구축되고 있다. 가상발전소는 도매전력시장 및 계통 운영에의 참여를 목적으로 전력 계통 내에 산재해 있는 다양한 유형의 분산전원을 진보된 정보통신기술 및 자동제어기술을 이용하여 단일 발전시스템으로 운영하기 위한 통합관리시스템을 의미한다.
상술된 발전설비 또는 충/방전설비들은 이의 구축 및 운영에 있어 많은 시간과 비용이 소요된다. 이에, 신규 분산전원의 구축 및 운영에 대한 적극적인 투자가 저조한 상황이다. 특히, 발전설비의 경우에는 설비 구축에 필요한 부지의 확보가 필수적이므로 구축율이 현저하게 떨어지고 있다.
이에, 최근 들어 주목 받고 있는 전기자동차(Electric Vehicle) 및 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Vehicle)와 같은 차세대 자동차에 내장된 대용량 배터리를 분산전원으로 이용하고자 하는 노력이 시도되고 있다.
본 발명은 다수의 전기자동차의 스케쥴에 기반하여 각 전기자동차의 배터리를 분산전원으로 이용할 수 있도록 하는 가상발전소 운영시스템 및 방법을 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가상발전소 운영시스템은, 충/방전 스테이션에 연결된 다수의 전기자동차들 각각에 대한 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 생성하는 관리유닛; 및 제1시점에서 전력거래시장의 현황을 예측하여 제2시점의 전력거래시장에 대한 시장 예측 정보를 생성하고, 제1시점에서 상기 시장 예측 정보, 상기 스케쥴 정보 및 상기 배터리 정보 중 적어도 하나에 기초하여 하나 이상의 전기자동차의 배터리 전력을 상기 전력거래시장에 입찰하며, 입찰 결과에 따라 제2시점에서 상기 하나 이상의 전기자동차의 배터리가 전력 계통에서 충/방전이 수행되도록 상기 충/방전 스테이션의 동작을 제어하는 제어유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 가상발전소의 운영방법은, 충/방전 스테이션에 연결된 다수의 전기자동차들 각각의 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 생성하고, 제1시점에서 전력거래시장의 현황을 예측하여 제2시점의 전력거래시장에 대한 시장 예측 정보를 생성하는 단계; 상기 시장 예측 정보, 상기 스케쥴 정보 및 상기 배터리 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 중에서 하나 이상의 전기자동차를 선택하는 단계; 제1시점에서 선택된 상기 하나 이상의 전기자동차의 배터리 전력을 상기 전력거래시장에 입찰하는 단계; 및 제2시점에서 입찰 결과에 기초하여 선택된 상기 하나 이상의 전기자동차의 배터리가 전력 계통에서 충/방전이 수행되도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 가상발전소 운영시스템은 전력거래시장의 예측 및 분석을 통해 다수의 전기자동차들의 배터리 전력에 대한 전력 입찰을 수행하되, 전기자동차들 각각의 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 고려함으로써, 입찰에 따라 전기자동차들의 배터리로부터 전력계통으로의 방전 또는 전력계통으로부터의 충전이 안정적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상발전소 운영시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 운영모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가상발전소 운영방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 예시도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 가상발전소 운영시스템 및 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명의 가상발전소 운영시스템은 다수의 전기자동차 각각의 배터리가 분산전원, 예컨대 에너지 저장장치로 이용되도록 운영하는 것이다. 따라서, 가상발전소 운영시스템은 다수의 전기자동차를 보유하고 있는 전기자동차 렌터 업체에 구축되는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지는 않을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상발전소 운영시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 운영모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 가상발전소 운영시스템(100)은 다수의 전기자동차들(105) 각각의 배터리(미도시)를 분산전원, 예컨대 충/방전설비로 운영할 수 있다.
가상발전소 운영시스템(100)은 통신망을 통해 연결된 전력거래시장(110)의 상황을 모니터링하고, 그에 따라 충/방전 스테이션(103)에 연결되어 있는 다수의 전기자동차들(105) 각각의 배터리가 전력계통(120)에서 충전 또는 방전 동작을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다.
가상발전소 운영시스템(100)은 운영모듈(101) 및 충/방전 스테이션(103)을 포함할 수 있고, 충/방전 스테이션(103)에는 다수의 전기자동차들(105)이 전기적으로 연결될 수 있다.
운영모듈(101)은 전력거래시장(110)의 거래 현황 등을 모니터링하고, 그에 따라 충/방전 스테이션(103)의 동작을 제어할 수 있다. 운영모듈(101)은 관리유닛(200) 및 제어유닛(300)을 포함할 수 있다.
관리유닛(200)은 충/방전 스테이션(103)에 연결되어 있는 다수의 전기자동차들(105) 각각의 상태를 관리할 수 있다. 관리유닛(200)은 다수의 전기자동차들(105) 각각의 스케쥴 및 배터리 상태 등을 관리할 수 있다. 관리유닛(200)은 스케쥴 관리부(210) 및 배터리 관리부(220)를 포함할 수 있다.
스케쥴 관리부(210)는 다수의 전기자동차들(105) 각각의 운행 스케쥴, 즉 렌트 예약 여부를 판단하고, 그에 따라 시간 단위 또는 일 단위로 다수의 전기자동차들(105) 각각에 대한 스케쥴 정보를 생성할 수 있다.
배터리 관리부(220)는 다수의 전기자동차들(105) 각각의 배터리 상태, 즉 배터리의 현재 전력 상태를 판단하고, 그에 따라 다수의 전기자동차들(105) 각각에 대한 배터리 정보를 생성할 수 있다.
관리유닛(200)은 다수의 전기자동차들(105) 각각에 대하여 생성된 스케쥴 정보와 배터리 정보를 후술될 제어유닛(300)에 제공할 수 있다.
제어유닛(300)은 전력거래시장(110)에 대한 예측 및 분석을 수행하고, 관리유닛(200)에서 제공된 다수의 전기자동차들(105) 각각에 대한 스케쥴 정보와 배터리 정보에 기초하여 충/방전 스테이션(103)의 동작을 제어할 수 있다. 제어유닛(300)은 시장 예측부(310), 입찰 제어부(320) 및 충/방전 제어부(330)를 포함할 수 있다.
시장 예측부(310)는 전력거래시장(110)의 전력 거래 현황 등을 예측하여 분석할 수 있다. 시장 예측부(310)는 물리적인 전력거래시장(110)을 논리적으로 모델링하고, 이에 대한 가상 운영을 시뮬레이션 함으로써, 전력거래시장(110)의 거래 현황 및 금액 등을 예측 및 분석하여 시장 예측 정보를 생성할 수 있다.
시장 예측부(310)는 제1시점에서 제2시점의 전력거래시장(110)의 거래 현황 및 금액 등의 정보를 포함하고 있는 시장 예측 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 제1시점과 제2시점은 소정의 시간 단위, 예컨대 일 단위로 차이가 나는 시점일 수 있다. 예컨대, 제1시점이 오늘이면 제2시점은 명일일 수 있다. 즉, 시장 예측부(310)는 현재 시점에서 미래 시점의 전력거래시장(110)의 운영을 예측하고, 그에 따른 미래 시점의 시장 예측 정보를 생성할 수 있다.
한편, 전력거래시장(110)은 용량 시장, 전력 시장 및 보조서비스 시장 등과 같은 다수의 거래 시장을 포함할 수 있다. 용량 시장은 월 또는 년 단위로 전력이 거래되는 시장이고, 전력 시장은 시간 또는 일 단위로 전력이 거래되는 시장이며, 보조서비스 시장은 초 또는 분 단위로 전력이 거래되는 시장을 의미할 수 있다.
이에, 본 실시예의 가상발전소 운영시스템(100)이 전기자동차(105)의 배터리를 분산전원으로 이용하는 것이므로, 상술된 시장 예측부(310)는 전력거래시장(110)의 전력 시장 또는 보조서비스 시장에 대하여 시장 예측 정보를 생성할 수 있다.
입찰 제어부(320)는 시장 예측 정보, 스케쥴 정보 및 배터리 정보 중 적어도 하나에 기초하여 하나 이상의 전기자동차(105)의 배터리 전력이 전력거래시장(110)에서 거래될 수 있도록 입찰을 제어할 수 있다.
입찰 제어부(320)는 스케쥴 정보 및 배터리 정보에 기초하여 다수의 전기자동차들(105) 중에서 전력 거래를 위한 하나 이상의 전기자동차(105)를 선택할 수 있다.
또한, 입찰 제어부(320)는 시장 예측 정보에 기초하여 선택된 하나 이상의 전기자동차(105)를 이용한 전력 거래 입찰을 수행하고, 이에 따른 입찰 제어신호를 생성할 수 있다.
입찰 제어신호는 선택된 하나 이상의 전기자동차(105)에 대한 차량 정보와 입찰 전력량 정보를 포함할 수 있다. 입찰 제어신호는 충/방전 제어부(330)로 제공되어 이의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 입찰 제어부(320)는 제1시점에서 전력 입찰을 수행하고, 그에 따른 입찰 제어신호를 생성할 수 있다. 그리고, 실제 전력 거래가 이루어지는 시점, 즉 제2시점에서 입찰 제어신호를 출력할 수 있다. 즉, 입찰 제어부(320)는 현재 시점에서 미래 시점의 전력거래시장(110)에 대한 전력 거래 입찰을 수행하고, 이에 따른 입찰 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 시장 예측부(310)가 전력거래시장(110)의 전력 시장 또는 보조서비스 시장에 대한 예측 정보를 생성하므로, 입찰 제어부(320)에서도 전력 시장 또는 보조서비스 시장에 대한 전력 입찰을 수행하고 그에 따른 입찰 제어신호를 생성할 수 있다.
충/방전 제어부(330)는 스케쥴 정보, 배터리 정보 및 입찰 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여 충/방전 스테이션(103)의 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 충/방전 제어부(330)는 입찰 제어신호에 기초하여 다수의 전기자동차들(105) 중 적어도 하나에서 전력 계통(120)으로 배터리 방전을 수행하거나 또는 전력 계통(120)으로부터 배터리 충전을 수행할 수 있도록 제어하는 충/방전 제어신호를 출력할 수 있다.
이에, 충/방전 스테이션(103)은 충/방전 제어신호에 기초하여 해당 전기자동차(105)의 배터리가 전력 계통(120)으로부터 배터리 충전 또는 배터리 방전이 수행되도록 동작될 수 있다.
또한, 충/방전 제어부(330)는 스케쥴 정보 및 배터리 정보에 기초하여 다수의 전기자동차들(105) 중 적어도 하나의 배터리가 충전을 수행할 수 있도록 제어하는 충전 제어신호를 출력할 수 있다.
이에, 충/방전 스테이션(103)은 충전 제어신호에 기초하여 해당 전기자동차(105)의 배터리가 전력 계통(120)으로부터 충전이 수행되도록 동작될 수 있다.
또한, 충/방전 제어부(330)는 스케쥴 정보 및 배터리 정보에 기초하여 다수의 전기자동차들(105) 중 적어도 하나가 출고 대기상태를 유지하도록 제어하는 대기신호를 출력할 수 있다. 이에, 충/방전 스테이션(103)은 대기 신호에 기초하여 해당 전기자동차(105)를 출고 대기 상태로 유지할 수 있다.
여기서, 충/방전 제어부(330)는 충/방전 제어신호에 해당되지 않는 전기자동차, 즉, 전력거래시장(110)에서 전력 입찰이 이루어지지 않은 전기자동차(105)에 대하여 충전 제어신호 및 대기신호 중 하나를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가상발전소 운영시스템(100)은 다수의 전기자동차들(105) 중 적어도 하나를 분산전원으로 이용하여 전력거래시장(110)에서 전력 입찰을 수행할 수 있다. 이때, 가상발전소 운영시스템(100)은 전력거래시장(110)의 예측 및 분석을 통해 전력 입찰을 수행하되 다수의 전기자동차들(105) 각각의 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 고려함으로써, 전력 입찰에 대한 전력 계통(120)에서의 충/방전이 안정적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가상발전소 운영방법을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 예시도이다.
이하, 상술한 가상발전소 운영시스템(100)이 다수의 전기자동차들(105)의 배터리를 분산전원으로 이용하여 가상발전소를 운영하는 방법을 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명된 도 1 및 도 2를 함께 참조하도록 한다.
도면을 참조하면, 가상발전소 운영시스템(100)의 운영모듈(101)은 충/방전 스테이션(103)에 연결되어 있는 다수의 전기자동차들(105) 각각에 대한 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 생성할 수 있다.
이어, 운영모듈(101)은 외부에서 제공된 정보데이터에 기초하여 전력거래시장(110)의 거래 현황 및 금액 등에 대한 예측 및 분석을 통해 시장 예측 정보를 생성할 수 있다(S10).
좀 더 구체적으로, 운영모듈(101)의 시장 예측부(310)는 정보데이터에 기초하여 전력거래시장(110)의 모델링 및 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이어, 시뮬레이션 결과에 기초하여 제1시점에서 제2시점의 전력거래시장(110)에 대한 전력 거래 현황 및 거래 금액 등을 예측 및 분석할 수 있다. 시장 예측부(310)는 예측 결과에 따른 시장 예측 정보를 생성하여 출력할 수 있다.
운영모듈(101)의 입찰 제어부(320)는 시장 예측 정보 및 관리유닛(200)의 스케쥴 관리부(210)에서 생성된 스케쥴 정보에 기초하여 다수의 전기자동차들(105) 중에서 전력 거래를 위한 하나 이상의 전기자동차(105)를 선택할 수 있다(S20).
입찰 제어부(320)는 스케쥴 정보에 따른 전기자동차(105)의 렌트 예약일(D_b)과 설정일(D_t+a)을 비교하여 전기자동차(105)를 선택할 수 있다. 여기서, 설정일(D_t+a)은 제1시점에서 제1값(a)만큼 증가된 날짜일 수 있다. 이때, 제1값(a)은 기 설정된 자연수일 수 있다.
입찰 제어부(320)의 비교 결과, 전기자동차(105)의 렌트 예약일(D_b)이 설정일(D_t+a)보다 작으면, 예컨대 렌트 예약일(D_b)이 제1시점, 즉 오늘(D_t)로부터 설정일(D_t+a) 사이의 기간에 포함되는 경우에, 입찰 제어부(320)는 해당 전기자동차(105)를 전력 거래를 위한 선택에서 제외시킬 수 있다. 그러나, 전기자동차(105)의 렌트 예약일(D_b)이 설정일(D_t+a)보다 크면, 예컨대 렌트 예약일(D_b)이 오늘(D_t)로부터 설정일(D_t+a) 사이의 기간에 포함되지 않는 경우에, 입찰 제어부(320)는 해당 전기자동차(105)를 전력 거래를 위한 선택으로 포함시킬 수 있다.
도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 오늘, 즉 제1시점(T)에서 입찰 제어부(320)는 스케쥴 정보에 기초하여 제1 내지 제3전기자동차(105A~105C) 중에서 하나 이상의 차량을 선택할 수 있다. 이때, 선택 기준이 되는 설정일(T+2)은 제1시점(T)에서 2일 증가된 날짜(T+2)일 수 있다.
먼저, 제1전기자동차(105A)는 제1시점(T)에서 1일 증가된 날짜(T+1)까지의 렌트 예약일 및 제1시점(T)에서 4일 증가된 날짜(T+4)부터의 렌트 예약일을 갖는 스케쥴 정보(S_A)를 가진다. 이때, 제1전기자동차(105A)의 스케쥴 정보(S_A)에 따른 렌트 예약일이 제1시점(T)에서 설정일(T+2) 사이의 기간에 포함되므로, 입찰 제어부(320)는 제1전기자동차(105A)를 선택 제외할 수 있다.
또한, 제2전기자동차(105B)는 제1시점(T)에서 2일 증가된 날짜로부터 4일 증가된 날짜까지의 렌트 예약일을 갖는 스케쥴 정보(S_B)를 가진다. 이때, 제2전기자동차(105B)의 스케쥴 정보(S_B)에 따른 렌트 예약일이 제1시점(T)에서 설정일(T+2) 사이의 기간에 포함되지 않으므로, 입찰 제어부(320)는 제2전기자동차(105B)를 선택할 수 있다.
또한, 제3전기자동차(105C)는 제1시점(T)에서 1일 감소된 날짜의 렌트 예약일과 제1시점(T)에서 4일 증가된 날짜부터의 렌트 예약일을 갖는 스케쥴 정보(S_C)를 가진다. 이때, 제3전기자동차(105C)의 스케쥴 정보(S_C)에 따른 렌트 예약일이 제1시점(T)에서 설정일(T+2) 사이의 기간에 포함되지 않으므로, 입찰 제어부(320)는 제3전기자동차(105C)를 선택할 수 있다.
이와 같이, 입찰 제어부(320)는 다수의 전기자동차들(105) 중에서 스케쥴이 설정 기간에 포함되지 않는 적어도 하나의 전기자동차(105)를 전력 거래를 위한 차량으로 선택할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 스케쥴 정보에 기초한 전기자동차(105)의 선택이 완료된 후, 입찰 제어부(320)는 관리유닛(200)의 배터리 관리부(220)에서 생성된 배터리 정보에 기초하여 선택된 전기자동차(105)에 대한 배터리 상태를 판단할 수 있다(S30).
이어, 입찰 제어부(320)는 판단 결과에 따라 기 선택된 전기자동차들(105) 중에서 실질적으로 전력거래시장(110)에서 전력 입찰을 수행할 적어도 하나의 전기자동차(105)를 선택하고, 그에 따라 전력 입찰을 수행할 수 있다(S40).
여기서, 입찰 제어부(320)는 설정된 전압레벨에 기초하여 선택된 전기자동차들(105)의 배터리 상태를 판단할 수 있다. 이때, 전압레벨은 2개로 설정될 수 있는데, 예컨대 전압레벨은 배터리 완전 충전 상태의 70~80%에 해당되는 제1전압레벨 및 배터리 완전 충전 상태의 10~20%에 해당되는 제2전압레벨로 각각 설정될 수 있다. 제1전압레벨은 배터리의 완전 충전 상태에 근접되는 전압레벨이고, 제2전압레벨은 배터리의 완전 방전 상태에 근접되는 전압레벨일 수 있다.
입찰 제어부(320)는 기 선택된 전기자동차들(105) 중에서 배터리의 잔존 전력이 제1전압레벨 이상인 적어도 하나의 전기자동차(105)를 전력 입찰을 위한 차량으로 선택할 수 있다. 또한, 입찰 제어부(320)는 기 선택된 전기자동차들(105) 중에서 배터리의 잔존 전력이 제2전압레벨 이하인 적어도 하나의 전기자동차(105)를 전력 입찰을 위한 차량으로 선택할 수 있다.
입찰 제어부(320)는 선택된 전기자동차(105)의 배터리 전력에 기초하여 제1시점에서 제2시점의 전력거래시장(110)에 대한 전력 입찰을 수행하고, 그에 따른 입찰 제어신호를 생성할 수 있다. 여기서, 입찰 제어신호는 최종 선택된 전기자동차(105)에 대한 차량 및 배터리 잔존 전력 정보와 입찰 정보를 포함할 수 있다.
계속해서, 충/방전 제어부(330)는 입찰 제어신호에 기초하여 제2시점에서 충/방전 스테이션(103)으로 충/방전 제어신호를 출력할 수 있다. 충/방전 스테이션(103)은 층/방전 제어신호에 기초하여 해당 차량, 즉 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리 잔존 전력을 전력 계통(120)에 방전시키거나(S50) 또는 전력 계통(120)으로부터 전력을 제공받아 배터리를 충전시킬 수 있다(S60).
예컨대, 입찰 제어부(320)에서 생성된 입찰 제어신호가 전력거래시장(110)의 전력 시장에 대한 입찰 정보를 포함하는 경우에, 충/방전 제어부(330)는 입찰 제어신호에 기초하여 제2시점에서 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리 잔존 전력을 전력 계통(120)에 방전시킬 수 있는 방전 제어신호를 출력할 수 있다.
반면, 입찰 제어부(320)에서 생성된 입찰 제어신호가 전력거래시장(110)의 보조서비스 시장에 대한 입찰 정보를 포함하고, 제2시점에서 전력거래시장(110)으로부터 보조서비스 공급 요청이 발생되면, 충/방전 제어부(330)는 입찰 제어신호에 기초하여 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리 잔존 전력을 전력 계통(120)에 방전시킬 수 있는 방전 제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 입찰 제어부(320)에서 생성된 입찰 제어신호가 전력거래시장(110)의 보조서비스 시장에 대한 입찰 정보를 포함하고, 제2시점에서 전력거래시장(110)으로부터 보조서비스 수요 요청이 발생되면, 충/방전 제어부(330)는 입찰 제어신호에 기초하여 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리가 전력 계통(120)에서 전력을 제공받아 충전되도록 하는 충전 제어신호를 출력할 수 있다.
여기서, 충/방전 제어부(330)에서 출력되는 방전 제어신호는 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리에서 전력이 제2전압레벨, 즉 배터리 완전 충전 상태의 10~20%에 해당되는 전압레벨 이하로 방전되지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 충/방전 제어부(330)에서 출력되는 충전 제어신호는 최종 선택된 전기자동차(105)의 배터리에서 전력이 제1전압레벨, 즉 배터리 완전 충전 상태의 70~80%에 해당되는 전압레벨 이상으로 충전되지 않도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 충/방전 제어부(330)가 전기자동차(105) 배터리의 충/방전 전압레벨을 제어하는 것은 과충전 또는 과방전으로 인한 배터리의 손상을 방지하기 위함이다.
한편, 입찰 제어부(320)에 의해 선택되지 않은 차량, 즉 스케쥴 정보에 기초하여 선택되지 않거나 배터리 정보에 기초하여 선택되지 않은 전기자동차들(105) 각각에 대하여, 충/방전 제어부(330)는 스케쥴 정보 및 배터리 정보에 기초하여 이들 배터리의 충전 필요 여부를 판단할 수 있다(S35).
이어, 배터리의 충전이 필요한 전기자동차(105)에 대하여, 충/방전 제어부(330)는 전력 계통(120)으로부터 충전이 수행될 수 있도록 충전 제어신호를 출력하고, 충/방전 스테이션(103)은 충전 제어신호에 기초하여 전력 계통(120)에서 해당 전기자동차(105)의 배터리가 충전되도록 동작될 수 있다(S70). 이때, 충/방전 제어부(330)는 하나의 전기자동차(105)의 배터리가 기 설정된 제1전압레벨 이상으로 충전되지 않도록 제어하는 충전 제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 배터리의 충전이 불필요한 전기자동차(105)에 대하여, 충/방전 제어부(330)는 대기 신호를 출력하고, 충/방전 스테이션(103)은 대기 신호에 기초하여 해당 전기자동차(105)를 출고 대기 상태로 유지할 수 있다(S80).
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가상발전소 운영시스템(100)은 다수의 전기자동차들(105) 중 적어도 하나를 분산전원으로 이용하여 전력거래시장(110)에서 전력 입찰을 수행할 수 있다. 이때, 가상발전소 운영시스템(100)은 전력거래시장(110)의 예측 및 분석을 통해 전력 입찰을 수행하되 다수의 전기자동차들(105) 각각의 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 고려함으로써, 전력 입찰에 대한 전력 계통(120)에서의 충/방전이 안정적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
100: 가상발전소 운영시스템 101: 운영모듈
103: 충/방전 스테이션 105: 전기자동차
110: 전력거래시장 120: 전력 계통
200: 관리유닛 210: 스케쥴 관리부
220: 배터리 관리부 300: 제어유닛
310: 시장 예측부 320: 입찰 제어부
330: 충/방전 제어부

Claims (12)

  1. 충/방전 스테이션에 연결된 다수의 전기자동차들의 배터리를 분산전원으로 운영하는 가상발전소 운영시스템에 있어서,
    상기 다수의 전기자동차들 각각에 대한 스케쥴 정보 및 배터리 정보를 생성하는 관리유닛; 및
    제1시점에서 전력거래시장의 현황을 예측하여 제2시점의 전력거래시장에 대한 시장 예측 정보를 생성하고, 제1시점에서 상기 시장 예측 정보, 상기 스케쥴 정보 및 상기 배터리 정보 중 적어도 하나에 기초하여 하나 이상의 전기자동차의 배터리 전력을 상기 전력거래시장에 입찰하며, 입찰 결과에 따라 제2시점에서 상기 하나 이상의 전기자동차의 배터리가 전력 계통에서 충/방전이 수행되도록 상기 충/방전 스테이션의 동작을 제어하는 제어유닛; 을 포함하고,
    상기 관리유닛은 상기 다수의 전기자동차들 각각의 운행 스케쥴, 렌트 예약 여부를 판단하고, 시간 단위 또는 일 단위로 다수의 전기자동차들 각각에 대한 스케쥴 정보를 생성하는 스케쥴 관리부; 및
    상기 다수의 전기자동차들 각각의 배터리 전력 상태를 판단하고, 다수의 전기자동차들 각각에 대한 배터리 정보를 생성하는 배터리 관리부;를 포함하며,
    상기 제어유닛은 상기 전력거래시장의 모델링 결과를 시뮬레이션하여 상기 시장 예측 정보를 생성하는 시장 예측부;
    상기 시장 예측 정보, 상기 스케쥴 정보 및 상기 배터리 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 중에서 하나 이상의 전기자동차의 배터리 전력을 상기 전력거래시장에 입찰하며, 입찰 결과에 따른 입찰 제어신호를 출력하는 입찰 제어부; 및
    상기 입찰 제어신호에 기초하여 상기 충/방전 스테이션에 충/방전 제어신호를 출력하여 상기 하나 이상의 전기자동차의 배터리가 충/방전되도록 제어하는 충/방전 제어부; 를 포함하며,
    상기 입찰 제어부는,
    상기 스케쥴 정보에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 각각의 렌트 예약일과 설정일을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 중에서 상기 하나 이상의 전기자동차를 선택하거나, 상기 배터리 정보에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 중에서 배터리 전력이 제1전압레벨 이상이거나 또는 제2전압레벨 이하인 상기 하나 이상의 전기자동차를 선택하는 것 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 충/방전 제어부에서 출력되는 상기 충/방전 제어신호는,
    상기 하나 이상의 전기자동차 각각의 배터리 전력이 제1전압레벨 이상으로 충전되거나 또는 제2전압레벨 이하로 방전되지 않도록 제어하며,
    상기 스케쥴 정보 및 상기 배터리 정보에 기초하여 상기 다수의 전기자동차들 중에서 상기 하나 이상의 전기자동차를 제외한 나머지 전기자동차의 배터리 충전 및 출고 대기 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 가상발전소 운영시스템.
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