KR102207717B1 - 발전 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시예는 복수의 발전원의 발전 패턴에 최소자승법을 반영하여 복수의 발전 함수를 산출하는 단계; 상기 복수의 발전 함수에서 상기 최소자승법의 차수를 조절하여 복수의 근사 발전 함수를 산출하는 단계; 복수의 부하원의 수요 패턴에 최소자승법을 반영하여 수요 함수를 산출하고 상기 수요 함수와의 차이가 최소가 되는 가동 발전 함수를 추출하는 단계; 및 상기 가동 발전 함수에 대응하는 발전원을 가동 발전원으로 출력하는 단계;를 포함하고, 상기 가동 발전 함수는 상기 산출된 복수의 근사 발전 함수 중 적어도 하나를 포함하는 발전 제어 방법을 개시한다.

Description

발전 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ELECTROCITY GENERATION}
실시예는 발전 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
종래 대부분의 발전은 원자력, 화력, 수력 등을 통해 이루어지고 있다. 원자력, 화력, 수력 등과 같은 발전소들은 필요에 따라 발전량을 유동적으로 제어할 수 있으므로, 전력 수요가의 소비패턴에 다라 적재적소에 전력을 공급할 수 있다.
이에 반해, 태양광, 조력, 풍력, 지열 등 신재생 발전원은 발전량 제어에 일정한 제한이 존재한다. 예를 들어, 태양광 발전의 경우 주간 및 야간에 따라 발전량의 큰 차이가 존재하여 전력 공급의 제어가 어렵다. 또 다른 예로, 조력 발전의 경우에는 썰물과 밀물이 발생하는 시간대에 발전이 가능하며, 풍력 발전의 경우 소정의 기압차에 의해 바람이 발생하여야 발전이 가능하다. 즉, 전력 수요가의 전력 수요가 존재하는 시간대에 발전이 가능하도록 제어하기 어렵다.
이와 같은 신재생 에너지의 발전 제한으로 인해 수요가의 수요에 대응하는 맞춤형 발전을 제공하는데 한계가 존재한다.
실시예는 수요자의 수요 패턴에 매칭되도록 전기를 생산하는 발전 제어 방법 및 시스템을 제공한다.
또한, 신재생 에너지 발전의 효율성을 개선하는 발전 제어 방법 및 시스템을 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 발전 제어 방법은 복수의 발전원의 발전 패턴에 최소자승법을 반영하여 복수의 발전 함수를 산출하는 단계; 상기 복수의 발전 함수에서 상기 최소자승법의 차수를 조절하여 복수의 근사 발전 함수를 산출하는 단계; 복수의 부하원의 수요 패턴에 최소자승법을 반영하여 수요 함수를 산출하고 상기 수요 함수와의 차이가 최소가 되는 가동 발전 함수를 추출하는 단계; 및 상기 가동 발전 함수에 대응하는 발전원을 가동 발전원으로 출력하는 단계;를 포함하고, 상기 가동 발전 함수는 상기 산출된 복수의 근사 발전 함수 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 발전 함수는 상기 발전 패턴으로부터 산출된 푸리에 급수에 상기 최소자승법이 적용될 수 있다.
상기 가동 발전 함수에 대응하는 발전원을 가동 발전원으로 출력하는 단계에서 상기 가동 발전원의 가동률을 변경할 수 있다.
상기 가동률은 상기 가동 발전 함수의 크기가 상기 수요 함수의 크기보다 작은 영역을 제거하도록 증가할 수 있다.
상기 발전 패턴은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
Figure 112019033206569-pat00001
(여기서,
Figure 112019033206569-pat00002
는 발전 패턴이고, tn은 시간, yn은 발전량을 의미한다.)
상기 발전 함수는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
Figure 112019033206569-pat00003
(여기서, fp는 발전 함수이고, am은 발전 패턴에 대한 푸리에 계수, fm(t)은 발전 패턴에 대한 조화함수이다)
상기 푸리에 계수는 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
Figure 112019033206569-pat00004
(여기서, E(am)은
Figure 112019033206569-pat00005
을 최소화하는 푸리에 계수이고, y(t)는 상술한 발전 패턴의 실제 함수이다)
상기 수요 패턴은 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 4]
Figure 112019033206569-pat00006
(여기서, DP는 수요 패턴이고, tn은 시간, dn은 수요량을 의미한다)
상기 수요 함수는 하기 식 5를 만족할 수 있다.
[식 5]
Figure 112019033206569-pat00007
(여기서, gp는 수요 함수이고, bm은 수요 패턴에 대한 푸리에 계수, gm(t)은 수요 패턴에 대한 조화함수이다)
상기 푸리에 계수는 하기 식 6을 만족할 수 있다.
[식 6]
Figure 112019033206569-pat00008
(여기서, E(bm)은
Figure 112019033206569-pat00009
을 최소화하는 푸리에 계수이고, d(t)는 상술한 수요 패턴의 실제 함수이다)
실시예에 따르면, 수요자의 수요 패턴에 대해 맞춤형으로 발전하도록 제어하는 발전 제어 방법 및 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 신재생 에너지 발전의 효율성을 개선하는 발전 제어 방법 및 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 발전 제어 시스템의 개략도이고,
도 2는 실시예에 따른 발전 제어 방법의 순서도이고,
도 3은 실시예에 따른 각 발전소의 발전 패턴을 도시한 예시도이고,
도 4는 실시예에 따른 수요량의 수요 패턴을 도시한 예시도이고,
도 5는 실시예에 따른 비교 산출부의 동작을 설명하는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 출력부의 동작을 설명하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 발전 제어 시스템의 개략도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발전 제어 시스템(10)은 발전원(100), 부하원(200) 및 발전 제어 장치(300)를 포함한다.
먼저, 발전원(100)은 에너지(이하에서 전기로 설명함)를 생산하는 다양한 소스(source)를 포함할 수 있다. 실시예로, 발전원(100)은 태양광 발전원(110), 풍력 발전원(120)을 포함할 수 있다. 다만, 발전원(100)은 이러한 종류에 한정되는 것은 아니며 에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System), 디젤 발전원, 지력 발전원, 화력 발전원 등을 포함할 수 있다.
그리고 발전원(100)은 시간에 따라 다양한 발전 패턴을 가질 수 있다. 여기서, 발전 패턴은 시간에 따른 발전량의 형태를 의미한다. 실시예로, 태양광 발전원(110)은 환경에 따라 변동되는 발전량을 제공할 수 있다. 예컨대, 태양광 발전원(110)은 주간 및 맑은 날씨에 발전량이 상승할 수 있다. 이와 달리, 야간의 경우에 태양광 발전원(100)은 발전량이 현저히 적을 수 있다. 그리고 이러한 발전량은 시간별 데이터로 측정되어 수집될 수 있다. 이에 대해서는 도 3에서 자세히 설명한다.
부하원(200)은 생성된 전기를 소모할 수 있다. 실시예로, 부하원(200)은 가정(210) 및 공장(220)을 포함할 수 있다. 다만, 부하원(200)은 상술한 종류에 한정되는 것은 아니고 농장, 학교, 빌딩 등과 같이 다양한 종류를 포함할 수 있다.
그리고 부하원(200)은 부하의 종류와 부하의 개수 등 부하 정보에 따라 전기 수요 패턴이 변경될 수 있다. 예컨대, 소정의 지역에서 부하원(200)이 대부분 공장인 경우 주간 및 야간에 무관하게 비교적 균일한 전기 수요 패턴이 나타날 수 있다. 즉, 수요 패턴도 부하원의 종류나 개수 등 소비 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 이러한 수요량은 시간별 데이터로 측정되어 수집될 수 있다. 이에 대해서는 도 4에서 자세히 설명한다.
발전 제어 장치(300)는 발전원(100)의 다양한 발전 패턴을 이용하여 전체 발전량의 패턴이 해당 부하원(200)의 수요 패턴에 매칭되도록 발전원(100)의 가동 여부 및 발전량을 출력하고 발전원(100)을 제어할 수 있다.
구체적으로, 발전 제어 장치(300)는 발전 함수 산출부(310), 근사 발전 함수 산출부(320), 비교 산출부(330) 및 출력부(340)를 포함할 수 있다.
이 때, 발전 함수 산출부(310)는 수신한 발전원(100)의 발전 패턴으로부터 최소자승법을 적용하여 발전 함수를 산출할 수 있다. 실시예로, 발전 함수 산출부(310)는 복수 개인 발전원(100) 각각에 대한 발전 함수를 산출할 수 있다.
근사 발전 함수 산출부(320)는 상기 산출된 발전원(100) 각각에 대한 발전 함수에 임계값을 적용하여 발전 패턴의 변형을 일으킬만한 요소(예컨대, 계수, 고조파 등)만을 추출한 근사 발전 함수를 산출할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 수요 패턴에 매칭되는 발전 패턴을 용이하게 추출하여 처리 속도를 개선할 수 있다.
비교 산출부(330)는 수요 패턴을 통해 추출된 수요 함수와 상술한 근사 발전 함수를 비교하여 가동이 필수적인 발전원(이하 가동 발전원)을 추출할 수 있다. 또한, 비교 산출부(330)는 가동 발전원의 가동률을 조절하여 근사 발전 함수와 수요 함수 간의 오차를 최소화할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 발전 제어 장치 및 시스템은 상이한 발전 패턴을 갖는 신재생 발전원들의 전력을 부하원의 전력 소비 패턴에 따라 맞춤 제어하여 신재생 발전을 포함하는 발전원의 효율성을 더욱 개선할 수 있다.
발전 함수 산출부(310), 근사 발전 함수 산출부(320), 비교 산출부(330) 및 출력부(340)에 대한 설명은 이하에서 도 2 및 도 6을 참조하여 이루어진다.
도 2는 실시예에 따른 발전 제어 방법의 순서도이고, 도 3은 실시예에 따른 각 발전소의 발전 패턴을 도시한 예시도이고, 도 4는 실시예에 따른 수요량의 수요 패턴을 도시한 예시도이고, 도 5는 실시예에 따른 비교 산출부의 동작을 설명하는 도면이고, 도 6은 실시예에 따른 출력부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발전 제어 방법은 발전 함수 산출하는 단계(S510), 근사 발전 함수 산출하는 단계(S520), 수요 함수 산출하는 단계(S530), 근사 발전 함수를 이용하여 수요 함수 비교하는 단계(S540) 및 가동 발전원 및 가동률 출력하는 단계(S550)를 포함할 수 있다.
먼저, 상술한 발전 함수 산출부은 발전 함수를 산출할 수 있다(S510). 구체적으로, 발전 함수 산출부는 각 발전원(100)의 발전 패턴으로부터 최소자승법을 적용하여 발전 함수를 산출할 수 있다. 이 때, 발전 함수는 급수 형태일 수 있다. 예컨대, 발전 함수는 푸리에 급수, 테일러 급수를 포함할 수 있으며, 이하에서는 푸리에 급수를 기준으로 설명한다.
그리고 발전 패턴은 시간에 대한 발전량의 나타낼 수 있다. 이 때, 발전 패턴은 변량(독립변수, independent variable)인 시간과, 결과값(종속변수, dependent variable)인 발전량으로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 발전 패턴(GD)은 아래 식 1과 같이 이루어질 수 있다.
[식 1]
Figure 112019033206569-pat00010
여기서,
Figure 112019033206569-pat00011
는 발전 패턴이고, tn은 시간, yn은 발전량을 의미한다.
발전 함수 산출부는 복수의 발전원, 발전원에 연결된 서버 등으로부터 이러한 발전 패턴을 수신할 수 있다. 도 3을 참조하면, (a) 내지 (d)는 복수의 발전원의 서로 다른 형태의 발전 패턴을 나타낸다. 예컨대, 도 3(a)는 기설정된 시간(C) 동안 풍력 발전원의 발전 패턴(G1)을 나타낸다. 여기서, 기설정된 시간은 1일(24시간)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 3(b) 내지 도 3(d)는 각각 태양광, 지열 및 조력 발전원의 발전 패턴(G2, G3, G4)을 나타낸다. 이 때, 발전 함수 산출부는 각 발전원의 발전 패턴으로 산출된 푸리에 급수에 최소자승법을 적용할 수 있다.
그리고 실시예의 발전 함수 산출부는 발전 함수(fp)를 조화파로 이루어진 발전 패턴과의 차이가 최소가 되게 하는 계수를 구함으로써 산출될 수 있다. 이에 대해서는 아래 식 2에서 나타난다.
[식 2]
Figure 112019033206569-pat00012
여기서, fp는 발전 함수이고, am은 발전 패턴에 대한 푸리에 계수, fm(t)은 발전 패턴에 대한 조화함수이다.
그리고 상술한 푸리에 계수(am)는 하기 식 3을 만족한다.
[식 3]
Figure 112019033206569-pat00013
여기서, E(am)은
Figure 112019033206569-pat00014
을 최소화하는 푸리에 계수이고, y(t)는 상술한 발전 패턴의 실제 함수이다.
이로써, 실시예에 따른 발전 함수 산출부는 불규칙적이고 비주기성일 수 있는 발전 패턴으로부터 주기성의 조화파로 이루어진 발전 함수를 산출하여 후술하는 소비 패턴의 주기성에 용이하게 매칭할 수 있다.
그리고 근사 발전 함수 산출부(320)를 통해 근사 발전 함수 산출할 수 있다 (S520). 구체적으로, 근사 발전 함수 산출부(310)는 발전 함수 산출부(310)에서 산출된 발전 함수에서 최소자승법의 차수를 조절하여 근사 발전 함수를 산출할 수 있다.
실시예로, 최소자승법의 차수는 푸리에 계수의 크기에 의해 조절될 수 있다. 즉, 최소자승법의 차수는 최소 차수의 푸리예 계수의 크기 대비 소정의 비율 이상의 크기를 갖는 차수까지 선택될 수 있다.
예컨대, 최소 차수의 푸리예 계수의 크기 대비 0.1배 이상의 크기를 갖는 푸리예 계수의 차수까지 선택될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 발전 제어 방법 및 시스템은 발전 패턴의 형태를 정확하게 표현하면서 근사화를 제공하며, 푸리에 급수의 도출에 대한 시간을 감소할 수 있다.
이에 따라, 최소자승법의 차수는 발전원 별로 상이할 수 있다. 이에 따라, 발전원 별 발전 함수의 푸리에 계수의 개수가 상이할 수 있다.
그리고 비교 산출부는 수요 패턴을 통해 수요 함수를 산출할 수 있다(S530). 그리고 비교 산출부는 상기 산출된 근사 발전 함수를 이용하여 수요 함수와 비교할 수 있다(S540)
구체적으로, 비교 산출부는 각 부하원의 수요 패턴으로부터 최소자승법을 적용하여 수요 함수를 산출할 수 있다. 이 때, 수요 함수는 발전 함수와 마찬가지로 급수 형태일 수 있다. 예컨대, 수요 함수는 푸리에 급수, 테일러 급수를 포함할 수 있으나, 푸리에 급수를 기준으로 설명한다.
그리고 수요 패턴은 시간에 대한 수요량의 나타낼 수 있다. 도 4를 참조하면, 발전원과 마찬가지로 수요량은 부하원의 종류에 따라 다양할 수 있다. 이 때, 비교 산출부는 발전원과 마찬가지로 소정의 시간(예컨대, 1일) 동안의 수요 패턴을 수신할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 비교 산출부는 상업 지역의 수요 패턴(d1), 거주 지역의 수요 패턴(d2), 공업 지역의 수요 패턴(d3), 농업 지역의 수요 패턴(d4)을 수신할 수 있다. 뿐만 아니라, 상업 지역의 수요 패턴(d1), 거주지역의 수요 패턴(d2), 공업 지역의 수요 패턴(d3), 농업 지역의 수요 패턴(d4)의 총합인 총 수요 함수(dt)를 산출 또는 수신할 수 있다. 이 때, 비교 산출부는 수요 대상을 부하원의 종류인 상업 지역, 거주 지역, 공업 지역, 농업 지역 중 적어도 하나로 선택하고, 후술하는 바와 같이 수요 대상에 매칭되는 가동 발전 함수를 추출할 수 있다. 이하에서는 총 수요 패턴을 수요 대상으로 설명한다.
또한, 이러한 수요 패턴은 변량(독립변수, independent variable)인 시간과, 결과값(종속변수, dependent variable)인 수요량으로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 수요 패턴(DP)은 아래 식 4과 같이 이루어질 수 있다.
[식 4]
Figure 112019033206569-pat00015
여기서, DP는 수요 패턴이고, tn은 시간, dn은 수요량을 의미한다.
그리고 비교 산출부는 복수의 부하원 또는 부하원에 연결된 서버 등으로부터 상술한 수요 패턴을 수신할 수 있다. 또한, 비교 산출부는 수요 패턴으로 산출된 푸리에 급수에 최소자승법을 적용할 수 있다.
그리고 실시예에 따른 비교 산출부는 수요 함수(Gp)를 조화파로 이루어진 수요 패턴과의 차이가 최소가 되게 하는 계수를 구함으로써 산출될 수 있다. 이에 대해서는 아래 식 5에서 나타난다.
[식 5]
Figure 112019033206569-pat00016
여기서, gp는 수요 함수이고, bm은 수요 패턴에 대한 푸리에 계수, gm(t)은 수요 패턴에 대한 조화함수이다.
그리고 상술한 bm은 하기 식 6을 만족한다.
[식 6]
Figure 112019033206569-pat00017
여기서, E(bm)은
Figure 112019033206569-pat00018
을 최소화하는 푸리에 계수이고, d(t)는 상술한 수요 패턴의 실제 함수이다.
그리고 비교 산출부는 산출된 수요 함수(gp)와 산출된 발전 함수(fp)의 적어도 일부의 합을 비교할 수 있다. 보다 상세하게, 비교 산출부는 복수 개의 발전 함수 중 적어도 하나와 수요 함수의 차의 크기가 최소가 되는 가동 발전 함수를 추출할 수 있다.
즉, 비교 산출부는
Figure 112019033206569-pat00019
가 최소가 되는 가동 발전 함수를 추출할 수 있다. 예컨대, 발전 함수는 상술한 바와 같이 복수의 발전원에 대응하여 복수 개이고, 발전원에 따라 수요 함수와 오차가 큰 형태의 발전 함수를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 비교 산출부는 총 수요 패턴의 수요 함수(dt)와의 오차가 자장 작은 발전 함수의 조합을 추출할 수 있다. 예컨대, 제1 발전 함수(G5)와 수요 함수(dt)와의 오차는 제2 발전 함수(G6)와 수요 함수(dt)의 오차보다 더 클 수 있다. 이에, 제2 발전 함수(G6)를 가동 발전 함수로 추출할 수 있다. 이 때, 예시적으로 제1 발전 함수는 풍력 발전원과 태양광 발전원의 합일 수 있으나, 제2 발전 함수는 풍력 발전원, 태양광 발전원 및 조력 발전원의 발전 함수 합일 수 있다. 이에 따라, 비교 산출부는 풍력 발전원의 발전 함수, 태양광 발전원의 발점 함수 및 조력 발전원의 발전 함수를 가동 발전 함수로 추출할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 비교 산출부는 오차를 최소화하는 발전 함수만을 추출하여 수요 함수와 최대한 동일한 형태를 갖는 발전 함수를 추출함으로써 발전 효율성을 향상시킬 수 있다.
그리고 출력부는 가동 발전원 및 가동률을 출력할 수 있다(S550).
상세하게, 출력부는 비교 산출부로부터 추출된 가동 발전 함수에 대응한 발전원을 가동 발전원으로 선택할 수 있다. 그리고 출력부는 가동 발전원을 출력할 수 있다. 이 때, 출력된 가동 발전원의 정보를 바탕으로 발전원의 가동이 제어될 수 있다. 이에 따라, 소정의 지역 또는 소정의 시간에서 수요 패턴을 만족시키기 위해서 선택된 가동 발전원을 가동되어 에너지 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 풍력, 태양광 및 조력 발전원만의 가동으로 부하원의 수요 전력을 충족할 수 있다.
나아가, 실시예에 따른 출력부는 산출된 가동 발전 함수 중 가동률 변경이 가능한 발전원을 추출하고 가동률을 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
예컨대, 수력 발전원 등과 같이 가동률에 따라 발전량이 변경되는 발전원이 가동 발전원으로 선택되는 경우에 출력부는 해당 발전원의 가동률을 변경하여 수정 가동 발전 함수를 출력할 수 있다.
도 6을 참조하면, 가동 발전 함수(G6)와 수요 함수(dt) 간의 오차가 존재하는 영역이 존재할 수 있다. 이 때, 오차는 가동 발전 함수(G6)의 크기(발전량)가 수요 함수(dt)의 크기(수요량)보다 작은 제1 영역(S1), 가동 발전 함수(G6)의 크기(발전량)가 수요 함수(dt)의 크기(수요량)보다 큰 제2 영역(S2)을 포함할 수 있다.
이 때, 출력부는 수요 전력을 충족하지 못하는 문제를 해결하기 위해 제1 영역(S1)에서 가동 발전 함수(G6)의 크기를 증가시키도록 보정할 수 있다. 예컨대, 가동 발전 함수(G6)의 발전원 중 가동률 변경이 가능한 발전원(예컨대, 수력 발전원)의 가동률을 증가할 수 있다. 이를 통해, 부하원의 수요량보단 발전량이 적어 단전이 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 가동률 증가에 의해 제2 영역(S2)이 제1 영역(S1)으로 변경되지 않으므로, 2차적 단전이 발생이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 제1 영역(S1)과 제2 영역(S2)은 복수 개의 영역으로 구획될 수 있다. 예컨대, 제1 영역(S1)은 제1-1 영역(S11), 제1-2 영역(S12)을 포함할 수 있고, 제2 영역(S2)은 제2-1 영역(S21), 제2-2 영역(S22)을 포함할 수 있다. 그리고 각 영역은 이격 배치될 수 있다.
그리고 가동률의 변경에 따른 수정 가동 발전 함수와 상기 산출된 수요 함수 간의 오차가 최소화되는 가동률을 출력할 수 있다.
이에, 가동 발전원은 출력부로부터 수신한 가동률에 대응하여 발전을 수행할 수 있다. 따라서 실시예에 따른 전원 제어 방법 및 시스템은 수요 함수와 오차가 최소화되도록 발전원 및 발전량을 제어하여 발전의 효율을 더욱 개선할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 발전원의 발전 패턴에 최소자승법을 반영하여 복수의 발전 함수를 산출하는 단계;
    상기 복수의 발전 함수에서 상기 최소자승법의 차수를 조절하여 복수의 근사 발전 함수를 산출하는 단계;
    복수의 부하원의 수요 패턴에 최소자승법을 반영하여 수요 함수를 산출하고 상기 수요 함수와의 차이가 최소가 되는 가동 발전 함수를 추출하는 단계; 및
    상기 가동 발전 함수에 대응하는 발전원을 가동 발전원으로 출력하는 단계;를 포함하고,
    상기 가동 발전 함수는 상기 산출된 복수의 근사 발전 함수 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 발전 함수는 상기 발전 패턴으로부터 산출된 푸리에 급수에 상기 최소자승법이 적용되고,
    상기 최소자승법의 차수는 최소 차수의 푸리에 계수의 소정의 비율 이상의 크기를 갖는 푸리에 계수의 차수까지로 선택되는 발전 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전 함수는 상기 발전 패턴으로부터 산출된 푸리에 급수에 상기 최소자승법이 적용된 발전 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가동 발전 함수에 대응하는 발전원을 가동 발전원으로 출력하는 단계에서 상기 가동 발전원의 가동률을 변경하는 발전 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가동률은 상기 가동 발전 함수의 크기가 상기 수요 함수의 크기보다 작은 영역을 제거하도록 증가하는 발전 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발전 패턴은 하기 식 1을 만족하는 발전 제어 방법
    [식 1]
    Figure 112019033206569-pat00020

    (여기서,
    Figure 112019033206569-pat00021
    는 발전 패턴이고, tn은 시간, yn은 발전량을 의미한다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발전 함수는 하기 식 2를 만족하는 발전 제어 방법.
    [식 2]
    Figure 112019033206569-pat00022

    (여기서, fp는 발전 함수이고, am은 발전 패턴에 대한 푸리에 계수, fm(t)은 발전 패턴에 대한 조화함수이다)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 푸리에 계수는 하기 식 3을 만족하는 발전 제어 방법.
    [식 3]
    Figure 112019033206569-pat00023

    (여기서, E(am)은
    Figure 112019033206569-pat00024
    을 최소화하는 푸리에 계수이고, y(t)는 상술한 발전 패턴의 실제 함수이다)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수요 패턴은 하기 식 4를 만족하는 발전 제어 방법.
    [식 4]
    Figure 112019033206569-pat00025

    (여기서, DP는 수요 패턴이고, tn은 시간, dn은 수요량을 의미한다)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수요 함수는 하기 식 5를 만족하는 발전 제어 방법.
    [식 5]
    Figure 112019033206569-pat00026

    (여기서, gp는 수요 함수이고, bm은 수요 패턴에 대한 푸리에 계수, gm(t)은 수요 패턴에 대한 조화함수이다)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 푸리에 계수는 하기 식 6을 만족하는 발전 제어 방법.
    [식 6]
    Figure 112019033206569-pat00027

    (여기서, E(bm)은
    Figure 112019033206569-pat00028
    을 최소화하는 푸리에 계수이고, d(t)는 상술한 수요 패턴의 실제 함수이다)
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