KR102455021B1 - 신뢰성 향상을 위한 차등적 전력 제공 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차등적 전력 제공 시스템에 관한 것으로서, 외부 전력 공급원과 내부 전력 공급원으로부터 공급된 전력을 저장하고, 시프트 불가능 기기, 전력 시프트 가능 기기 및 시간 시프트 가능 기기를 포함하는 전력 수요자에게 전력을 공급하기 위한 ESS(Energy Storage System) 및 상기 ESS로부터 전력 정보를 수집하고, 상기 전력 수요자로부터 각 기기들의 전력 요구량 정보를 수집하고, 상기 전력 정보와 상기 전력 요구량 정보를 이용하여 산출된 전력 제공 정책에 따라, 상기 ESS에서 상기 시프트 불가능 기기, 상기 전력 시프트 가능 기기 및 상기 시간 시프트 가능 기기에 차등적으로 전력을 공급하도록 제어하는 ESS 제어 시스템을 포함한다.
본 발명에 의하면, 피크 로드 발생과 같은 전력 수요량이 급증한 경우, ESS의 과방전, 정전 등의 사태가 야기되는 것을 완화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 기기에 차등적 전력 제공을 통해 피크 전력을 완화할 수 있다.

Description

신뢰성 향상을 위한 차등적 전력 제공 시스템 {The differential power provision system for improvement system reliability}
본 발명은 ESS(Energy Storage System) 전력 제공 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신뢰성 향상을 위해 ESS에 저장된 전력을 차등적으로 제공하는 기술에 관한 것이다.
화석 자원의 고갈과 화석 연료 이용 시 발생하는 환경오염 문제가 증가함에 따라 태양, 바람, 물 등을 활용한 재생 에너지원으로의 대체가 진행되고 있다. 재생 에너지원의 발전량은 환경에 영향을 받기 때문에 불안정한 측면이 있다. 이러한 재생 에너지원의 간헐적 발전 특성을 보완하기 위해 에너지를 저장하고 저장된 에너지를 공급할 수 있는 ESS(Energy Storage System)가 사용되고 있다.
ESS(Energy Storage System, 에너지 저장 시스템)는 잉여 전력을 저장장치에 저장하였다가 전력이 필요한 시기에 공급하여 에너지의 효율을 높이는 시스템이다.
ESS는 전력을 저장할 수 있는 시스템으로 비상전원을 대체하여 관심을 받고 있으며, ESS의 용량만큼 전력을 저장할 수 있고, 저장된 전력으로 피크 로드와 같은 비상시에 대처할 수 있다.
ESS의 과충전 또는 과방전은 화재, ESS의 수명 감소 등의 악영향을 미친다. 따라서, ESS의 충전 상태를 의미하는 SoC(State of charge)를 적정 범위 내로 유지하는 방법이 요구된다. 효율적인 ESS 운영을 위해 다양한 EMS(ESS Management System)와 다양한 EM(Energy Management) 기법들이 연구되고 있다.
EM의 한가지인 DR(Demand Response)는 소비자의 전력 요구에 대하여 제공할 양을 조절하는 방식이다. 효율적인 DR을 위해 사용자 선호도, 온도 선호도, 사용자의 행동 등이 고려되어 수행될 수 있다.
DR을 통해 제공되는 전력 제어에 있어, 전력 수요자의 기기를 시프트 불가능기기(Non-Shiftable appliance)와 시프트 가능 기기(Shiftable appliance)로 분류한다.
시프트 불가능 기기는 전력 공급이 중단 혹은 감소될 경우 시스템이나 기기에 있어 문제가 발생하는 기기로, 반드시 전력 요구량을 충족해 줘야하는 기기를 의미한다.
시프트 가능 기기는 전력 공급을 중단하거나 감소시켜도 시스템이나 기기에 문제는 없지만 사용에 제한이 있을 수 있는 기기이다. 시프트 가능 기기는 제공받을 전력을 최소한의 요구 전력까지 줄일 수 있는 전력 시프트 가능 기기와 전력 공급을 완전 중지하여 추후 다른 시간에 사용할 시간 시프트 가능 기기로 분류된다.
전력 시스템에서 사용자들의 요구 전력량이 급증하는 피크 로드는 ESS의 과방전, 정전 등의 사태를 야기할 수 있고, ESS의 낮은 SoC에서 피크 로드가 발생하게 되면 정전이 발생할 가능성은 더욱 커지게 된다. 이러한 위험을 줄이기 위해 ESS의 SoC를 고려한 전력 시스템 운영 방안이 필요하다.
또한, 사용자의 생활환경 온도, 만족도, 편리성 등을 충족하기 위한 DR 기법 들은 낮은 SoC 상황에 대응력이 부족한데, 이러한 사용자 만족도 충족보다 ESS의 정전 예방에 중점을 둔 ESS 운영 방안이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0026622호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자들의 요구 전력량이 급증하는 피크 로드로 인한 ESS의 과방전, 정전 등의 위험을 줄일 수 있도록, ESS와 기기들로부터 제공받은 정보를 고려하여 기기의 분류 별로 ESS에 저장된 전력을 차등적으로 제공하는, 신뢰성 향상을 위한 차등적 전력 제공 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차등적 전력 제공 시스템에 관한 것으로서, 외부 전력 공급원과 내부 전력 공급원으로부터 공급된 전력을 저장하고, 시프트 불가능 기기, 전력 시프트 가능 기기 및 시간 시프트 가능 기기를 포함하는 전력 수요자에게 전력을 공급하기 위한 ESS(Energy Storage System) 및 상기 ESS로부터 전력 정보를 수집하고, 상기 전력 수요자로부터 각 기기들의 전력 요구량 정보를 수집하고, 상기 전력 정보와 상기 전력 요구량 정보를 이용하여 산출된 전력 제공 정책에 따라, 상기 ESS에서 상기 시프트 불가능 기기, 상기 전력 시프트 가능 기기 및 상기 시간 시프트 가능 기기에 차등적으로 전력을 공급하도록 제어하는 ESS 제어 시스템을 포함한다.
상기 ESS 제어 시스템은, 상기 ESS의 충전되는 전력량인 충전량과 방전되는 전력량인 방전량 정보, 상기 시프트 불가능 기기의 전력 요구량 정보, 상기 전력 시프트 가능 기기의 전력 요구량 정보, 상기 전력 시프트 가능 기기의 최소한의 동작을 위한 전력 요구량 정보, 상기 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량 정보를 수신하기 위한 전력 정보 수신부, 상기 전력 정보 수신부에서 수신한 전력 정보를 저장하기 위한 전력 정보 저장부, 상기 전력 정보 저장부에 저장된 전력 정보에 따라 상기 전력 수요자의 각 기기에 차등적으로 전력을 공급하기 위해, 상기 ESS의 방전을 제어하기 위한 제어 정보를 산출하는 제어 정보 산출부 및 상기 제어 정보 산출부에서 산출된 제어 정보를 상기 ESS로 송신하기 위한 제어 정보 송신부를 포함하여 이루어질 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00001
를 시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량,
Figure 112020078013139-pat00002
를 시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량,
Figure 112020078013139-pat00003
를 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량,
Figure 112020078013139-pat00004
를 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이라고 정의할 때, 시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량을
Figure 112020078013139-pat00005
(수학식 1)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00006
를 시간 t에서 시프트 불가능 기기의 요구 전력량으로 정의할 때,시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00007
)을
Figure 112020078013139-pat00008
(수학식2)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00009
을 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부,
Figure 112020078013139-pat00010
를 전력 시프트 가능 기기의 전력 요구량으로,
Figure 112020078013139-pat00011
는 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구 전력량으로 정의할 때, 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00012
)을
Figure 112020078013139-pat00013
(수학식 3)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00014
를 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부,
Figure 112020078013139-pat00015
는 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량으로 정의할 때, 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00016
)를
Figure 112020078013139-pat00017
(수학식 4)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00018
를 시스템 정보를 고려한 가용 전력량으로 정의할 때, 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00019
)를
Figure 112020078013139-pat00020
(수학식 6)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00021
를 시스템 정보를 고려한 가용 전력량으로 정의할 때, 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00022
)를
Figure 112020078013139-pat00023
(수학식 7)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00024
를 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량,
Figure 112020078013139-pat00025
를 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량,
Figure 112020078013139-pat00026
를 ESS의 최소 요구 전력 잔량,
Figure 112020078013139-pat00027
를 해당 제어 시스템을 운영하여 차등적 전력 분배를 적용할 기간을 나타내기 위한 t 보다 미래의 시점으로 정의할 때, 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00028
)을
Figure 112020078013139-pat00029
(수학식 5)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00030
를 시간 t 까지 ESS로 유입된 전력량,
Figure 112020078013139-pat00031
를 시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량으로 정의할 때, 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량(
Figure 112020078013139-pat00032
)을
Figure 112020078013139-pat00033
(수학식 8)로 표현할 수 있다.
Figure 112020078013139-pat00034
를 시간 t에서 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량,
Figure 112020078013139-pat00035
를 시간 t에서 외부 전력 공급원으로부터 구입하여 ESS로 유입되는 전력량으로 정의할 때, 시간 t에서 ESS로 유입되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00036
)를
Figure 112020078013139-pat00037
(수학식 9)로 표현할 수 있다.
외부 전력 공급원으로부터 구매할 최소 전력량(
Figure 112020078013139-pat00038
)을
Figure 112020078013139-pat00039
(수학식 10)로 표현할 수 있다.
시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00040
)을
Figure 112020078013139-pat00041
(수학식 11)로 표현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 피크 로드 발생과 같은 전력 수요량이 급증한 경우, ESS의 과방전, 정전 등의 사태가 야기되는 것을 완화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 기기에 차등적 전력 제공을 통해 피크 전력을 완화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 차등적 전력 제공을 통한 피크 전력 감소를 통해 ESS의 부하를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, ESS의 잔여 전력과 ESS의 최소 요구 전력 잔량을 고려하여 과방전을 방지함으로써, ESS의 수명 단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차등적 전력 제공 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 제어 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
본 명세서에서 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시에서 제안하고자 하는 실시예는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 실시예들의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 개시된 실시예들의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 상세한 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 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, 마이크로 코드, 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 ESS와 기기들로부터 제공받은 정보를 고려하여 기기의 분류 별로 ESS에 저장된 전력을 차등적으로 제공하는 방안을 제시한다. 본 발명은 기기의 특성과 ESS의 가용 잔량, 잔여 전력을 사용할 시간 등을 고려하여 기기의 종류에 따라 전력을 차등적으로 제공한다.
ESS의 수명은 ESS의 충/방전 동작 형태에 따라 달라질 수 있다. ESS의 SoC가 일정 수준 이하로 감소하는 과방전 상태, 반대로 일정 수준 이상으로 증가하는 과충전 상태는 ESS의 수명을 감소시키는 원인이다. 전력 소비자의 전력 요구량에 대하여 무조건적으로 전력을 제공할 경우, ESS의 수명 감소와 시스템의 정전을 야기하여 전력 시스템의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다. 때문에 전력 시스템에 신뢰성을 제공하기 위한 ESS 운영 방법이 요구된다.
본 발명에서 제시하는 시스템은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 ESS의 정보와 기기의 정보 등을 고려한 ESS의 충/방전 제어 시스템을 제시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차등적 전력 제공 시스템의 전체적인 구성도이다. 즉, 도 1은 ESS의 충/방전 정보와 특징별로 분류된 기기들의 정보, ESS의 잔여 전력을 사용할 시간 등을 고려하여 ESS를 운영하는 차등적 전력 제공 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차등적 전력 제공 시스템은 ESS(Energy Storage System)(110), ESS 제어 시스템(120)을 포함한다.
ESS(110)는 외부 전력 공급원(140)과 내부 전력 공급원(150)으로부터 공급된 전력을 저장하고, 시프트 불가능 기기(131), 전력 시프트 가능 기기(132) 및 시간 시프트 가능 기기(133)를 포함하는 전력 수요자(130)에게 전력을 공급하는 역할을 한다.
ESS 제어 시스템(120)은 ESS(110)로부터 전력 정보를 수집하고, 전력 수요자(130)로부터 각 기기들의 전력 요구량 정보를 수집하고, 전력 정보와 전력 요구량 정보를 이용하여 산출된 전력 제공 정책에 따라, ESS(110)에서 시프트 불가능 기기(131), 전력 시프트 가능 기기(132) 및 시간 시프트 가능 기기(133)에 차등적으로 전력을 공급하도록 제어한다.
도 1에서 외부 전력 공급원(140)은 시스템 외부에 위치한 전력 공급자로서 시스템의 요구에 따라 전력을 판매하는 전력 사업자이다. 내부 전력 공급원(150)은 시스템 내부에 위치한 발전 시설로 신재생 에너지를 포함한 발전 시설이다.
도 1의 ESS(110)는 외부 전력 공급원(140) 또는 내부 전력 공급원(150)이 발전하여 제공한 전력을 저장하고, 저장된 전력을 ESS 제어 시스템(120)의 명령에 따라 전력 수요자(130)에게 전력을 제공한다.
도 1의 ESS 제어 시스템(120)은 ESS(110)와 전력 수요자(130)로부터 시스템 정보를 수집하고, 이를 저장한다. 저장된 정보를 통해 ESS 운영 정책을 산출한다. 산출된 정책에 따라 ESS의 방전을 제어하여 전력 수요자(130)의 기기들에 전력을 차등적으로 제공한다.
도 1의 전력 수요자(130)는 시프트 불가능 기기(131), 전력 시프트 가능 기기(132), 시간 시프트 가능 기기(133)로 구성되며, 각 기기들의 전력 요구량 정보를 ESS 제어 시스템(120)으로 보내고, 산출된 전력 제공 정책에 따라 ESS(110)로부터 전력을 제공받는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 제어 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
즉, 도 2는 ESS(110)와 전력 수요자(130)로부터 전력 정보를 수집 및 저장 하고, 이를 통해 ESS 운영 정책을 산출하여 ESS(110)를 제어하는 ESS 제어 시스템(120)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 ESS 제어 시스템(120)은 전력 정보 수신부(121), 전력 정보 저장부(122), 제어 정보 산출부(123), 제어 정보 송신부(124)를 포함한다.
즉, 도 2의 ESS 제어 시스템(120)은 시스템 구성 요소들로부터 전력 정보를 수신하는 전력 정보 수신부(121), 수신된 전력 정보를 저장하는 전력 정보 저장부(122), 저장된 전력 정보를 통해 ESS의 방전 정책 및 추가 구매할 전력량을 산출 하는 제어 정보 산출부(123), 산출된 제어 정보를 ESS로 전송하는 제어 정보 송신부(124)로 구성된다.
전력 정보 수신부(121)는 ESS(110)의 충전되는 전력량인 충전량과 방전되는 전력량인 방전량 정보, 시프트 불가능 기기(131)의 전력 요구량 정보, 전력 시프트 가능 기기(132)의 전력 요구량 정보, 전력 시프트 가능 기기(132)의 최소한의 동작을 위한 전력 요구량 정보, 시간 시프트 가능 기기(133)의 전력 요구량 정보를 수신하는 역할을 한다.
전력 정보 저장부(122)는 전력 정보 수신부(121)에서 수신한 전력 정보를 저장하는 역할을 한다.
제어 정보 산출부(123)는 전력 정보 저장부(122)에 저장된 전력 정보에 따라 전력 수요자(130)의 각 기기에 차등적으로 전력을 공급하기 위해, ESS(110)의 방전을 제어하기 위한 제어 정보를 산출한다.
제어 정보 송신부(124)는 제어 정보 산출부(123)에서 산출된 제어 정보를 ESS(110)로 송신하는 역할을 한다.
본 발명의 차등적 전력 제공 시스템에서 ESS의 운영 제어를 위한 세부사항을 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020078013139-pat00042
Figure 112020078013139-pat00043
는 시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량이다.
Figure 112020078013139-pat00044
는 시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00045
는 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00046
는 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이다.
ESS가 시간 t에서 전력 수요자의 기기들에 제공할 전력량(
Figure 112020078013139-pat00047
)은 시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00048
)과 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00049
), 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00050
)의 총 합으로 결정된다.
[수학식 2]
Figure 112020078013139-pat00051
Figure 112020078013139-pat00052
는 시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00053
는 시간 t에서 시프트 불가능 기기의 요구 전력량이다.
시프트 불가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00054
)는 시프트 불가능 기기의 특성을 고려하여 전력 요구량(
Figure 112020078013139-pat00055
)을 충족할 수 있도록 할당된다.
[수학식 3]
Figure 112020078013139-pat00056
Figure 112020078013139-pat00057
는 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00058
는 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부를 의미한다.
Figure 112020078013139-pat00059
는 전력 시프트 가능 기기의 전력 요구량이다.
Figure 112020078013139-pat00060
는 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구 전력량이다.
전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00061
)은 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00062
)에 따라 일반적인 동작을 위한 전력 요구량(
Figure 112020078013139-pat00063
)을 제공 받거나 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00064
)을 제공 받는다.
[수학식 4]
Figure 112020078013139-pat00065
Figure 112020078013139-pat00066
는 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00067
는 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부다.
Figure 112020078013139-pat00068
는 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량이다.
시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
Figure 112020078013139-pat00069
)는 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00070
)에 따라 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량(
Figure 112020078013139-pat00071
)을 제공 받거나, 시프트되어 전력을 제공받지 못하게 된다.
[수학식 5]
Figure 112020078013139-pat00072
Figure 112020078013139-pat00073
는 시스템 정보를 고려한 가용 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00074
는 ESS의 잔여 전력이다.
Figure 112020078013139-pat00075
는 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00076
는 ESS의 최소 요구 전력 잔량이다.
Figure 112020078013139-pat00077
는 시간 t에서 시프트 불가능 기기의 요구 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00078
는 해당 제어 시스템을 운영하여 차등적 전력 분배를 적용할 기간을 나타내기 위한 t 보다 미래의 시점이다.
시스템 정보를 고려한 가용 전력(
Figure 112020078013139-pat00079
)은 ESS의 잔여 전력(
Figure 112020078013139-pat00080
)과 ESS의 충전량(
Figure 112020078013139-pat00081
)의 합에서 ESS의 최소 요구 전력 잔량(
Figure 112020078013139-pat00082
)을 뺀 후, 이를 차등적 전력 분배를 적용할 시간(
Figure 112020078013139-pat00083
)으로 나누어 현재 시점으로부터 미래 종료 시점 까지 시간 단위 동안 사용 가능한 전력량
Figure 112020078013139-pat00084
을 계산한다. 이후 산출된 시간 단위 동안 가용한 전력량에서 시프트 불가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00085
)의 차를 통해 시스템 정보를 고려한 가용 전력(
Figure 112020078013139-pat00086
)을 구한다.
[수학식 6]
Figure 112020078013139-pat00087
Figure 112020078013139-pat00088
는 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부를 나타낸다.
전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00089
)는 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00090
)이 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00091
)과 시간 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00092
)의 합보다 큰 경우, 또는 이보다 작으면서 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00093
) 이상인 경우에 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00094
)가 0이 되어 시프트 되지 않는다. 반대로 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00095
)가 1이 되어 시프트 되는 경우로는 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00096
)이 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00097
)보다 작고 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00098
)이상인 경우와, 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00099
)이 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00100
)보다 작고 0 이상인 경우이다.
[수학식 7]
Figure 112020078013139-pat00101
Figure 112020078013139-pat00102
는 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부를 나타낸다.
시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00103
)는 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00104
)이 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00105
)과 시간 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00106
)의 합보다 큰 경우에 0이 되어 시간 시프트 가능 기기는 시프트 되지 않는다. 반대로 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
Figure 112020078013139-pat00107
)가 1이 되어 시프트 되는 경우로는 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00108
)과 시간 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00109
)의 합 보다 작으면서 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00110
) 이상인 경우, 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00111
)이 전력 시프트 가능 기기의 요구량(
Figure 112020078013139-pat00112
)보다 작고 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00113
)이상인 경우와, 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00114
)이 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00115
)보다 작고 0 이상인 경우이다.
[수학식 8]
Figure 112020078013139-pat00116
Figure 112020078013139-pat00117
는 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00118
는 시간 t 까지 ESS로 유입된 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00119
는 시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량이다.
시간 t에서 ESS의 잔여 전력량(
Figure 112020078013139-pat00120
)은 시간 t 까지 ESS로 유입된 전력량과 시간 t-1 까지 유출된 전력량(
Figure 112020078013139-pat00121
)의 차로 구해진다.
[수학식 9]
Figure 112020078013139-pat00122
Figure 112020078013139-pat00123
는 시간 t에서 ESS로 유입되는 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00124
는 시간 t에서 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량이다.
Figure 112020078013139-pat00125
는 시간 t에서 외부 전력 공급원으로부터 구입하여 ESS로 유입되는 전력량이다.
시간 t에서 ESS로 유입되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00126
)은 시간 t에서 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00127
)와 시간 t에서 외부 전력 공급원으로부터 구입하여 ESS로 유입되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00128
)의 합으로 정의된다.
[수학식 10]
Figure 112020078013139-pat00129
Figure 112020078013139-pat00130
는 외부 전력 공급원으로부터 구매할 최소 전력량이다.
외부 전력 공급원으로부터 구매할 최소 전력량(
Figure 112020078013139-pat00131
)은 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00132
)이 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00133
)보다 작으며, 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량(
Figure 112020078013139-pat00134
)가 ESS의 최소 요구 전력 잔량(
Figure 112020078013139-pat00135
)보다 작은 경우에 시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
Figure 112020078013139-pat00136
)에서 시간 t에서 시프트 불가능 기기의 요구 전력량(
Figure 112020078013139-pat00137
)와 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구량(
Figure 112020078013139-pat00138
)을 뺀 값의 절댓값을 취하여 결정된다. 그 외의 경우에는 0으로 결정된다.
[수학식 11]
Figure 112020078013139-pat00139
Figure 112020078013139-pat00140
는 시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량이다.
시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량(
Figure 112020078013139-pat00141
)은 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량(
Figure 112020078013139-pat00142
)와 시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량(
Figure 112020078013139-pat00143
)의 합성곱(콘벌루션)으로 정의된다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 ESS 120 ESS 제어 시스템
130 전력 수요자 131 시프트 불가능 기기
132 전력 시프트 가능 기기 133 시간 시프트 가능 기기
140 외부 전력 공급원 150 내부 전력 공급원
121 전력 정보 수신부 122 전력 정보 저장부
123 제어 정보 산출부 124 제어 정보 송신부

Claims (13)

  1. 외부 전력 공급원과 내부 전력 공급원으로부터 공급된 전력을 저장하고, 시프트 불가능 기기, 전력 시프트 가능 기기 및 시간 시프트 가능 기기를 포함하는 전력 수요자에게 전력을 공급하기 위한 ESS(Energy Storage System); 및
    상기 ESS로부터 전력 정보를 수집하고, 상기 전력 수요자로부터 각 기기들의 전력 요구량 정보를 수집하고, 상기 전력 정보와 상기 전력 요구량 정보를 이용하여 산출된 전력 제공 정책에 따라, 상기 ESS에서 상기 시프트 불가능 기기, 상기 전력 시프트 가능 기기 및 상기 시간 시프트 가능 기기에 차등적으로 전력을 공급하도록 제어하는 ESS 제어 시스템을 포함하며,
    상기 ESS 제어 시스템은,
    상기 ESS의 충전되는 전력량인 충전량과 방전되는 전력량인 방전량 정보, 상기 시프트 불가능 기기의 전력 요구량 정보, 상기 전력 시프트 가능 기기의 전력 요구량 정보, 상기 전력 시프트 가능 기기의 최소한의 동작을 위한 전력 요구량 정보, 상기 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량 정보를 수신하기 위한 전력 정보 수신부;
    상기 전력 정보 수신부에서 수신한 전력 정보를 저장하기 위한 전력 정보 저장부;
    상기 전력 정보 저장부에 저장된 전력 정보에 따라 상기 전력 수요자의 각 기기에 차등적으로 전력을 공급하기 위해, 상기 ESS의 방전을 제어하기 위한 제어 정보를 산출하는 제어 정보 산출부; 및
    상기 제어 정보 산출부에서 산출된 제어 정보를 상기 ESS로 송신하기 위한 제어 정보 송신부를 포함하여 이루어지고,
    Figure 112022063919219-pat00144
    를 시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량,
    Figure 112022063919219-pat00145
    를 시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00146
    를 시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00147
    를 시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량이라고 정의할 때,
    시간 t에서 ESS가 방전할 전력 총량을
    Figure 112022063919219-pat00148
    (수학식 1)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00149
    를 시간 t에서 시프트 불가능 기기의 요구 전력량으로 정의할 때,
    시간 t에서 시프트 불가능 기기에 제공될 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00150
    )을
    Figure 112022063919219-pat00151
    (수학식2)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00152
    을 전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부,
    Figure 112022063919219-pat00153
    를 전력 시프트 가능 기기의 전력 요구량으로,
    Figure 112022063919219-pat00154
    는 전력 시프트 가능 기기의 최소 동작을 위한 요구 전력량으로 정의할 때,
    시간 t에서 전력 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00155
    )을
    Figure 112022063919219-pat00156
    (수학식 3)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00157
    를 시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부,
    Figure 112022063919219-pat00158
    는 시간 시프트 가능 기기의 전력 요구량으로 정의할 때,
    시간 t에서 시간 시프트 가능 기기에 제공될 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00159
    )를
    Figure 112022063919219-pat00160
    (수학식 4)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00161
    를 시스템 정보를 고려한 가용 전력량으로 정의할 때,
    전력 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
    Figure 112022063919219-pat00162
    )를
    Figure 112022063919219-pat00163
    (수학식 6)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00164
    를 시스템 정보를 고려한 가용 전력량으로 정의할 때,
    시간 시프트 가능 기기의 시프트 여부(
    Figure 112022063919219-pat00165
    )를
    Figure 112022063919219-pat00166
    (수학식 7)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00167
    를 시간 t에서 ESS의 잔여 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00168
    를 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00169
    를 ESS의 최소 요구 전력 잔량,
    Figure 112022063919219-pat00170
    를 해당 제어 시스템을 운영하여 차등적 전력 분배를 적용할 기간을 나타내기 위한 t 보다 미래의 시점으로 정의할 때,
    시스템 정보를 고려한 가용 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00171
    )을
    Figure 112022063919219-pat00172
    (수학식 5)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00173
    를 시간 t 까지 ESS로 유입된 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00174
    를 시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량으로 정의할 때,
    시간 t에서 ESS의 잔여 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00175
    )을
    Figure 112022063919219-pat00176
    (수학식 8)
    로 표현할 수 있고,
    Figure 112022063919219-pat00177
    를 시간 t에서 내부 전력 공급원으로부터 ESS로 유입되는 전력량,
    Figure 112022063919219-pat00178
    를 시간 t에서 외부 전력 공급원으로부터 구입하여 ESS로 유입되는 전력량으로 정의할 때,
    시간 t에서 ESS로 유입되는 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00179
    )를
    Figure 112022063919219-pat00180
    (수학식 9)
    로 표현할 수 있고,
    외부 전력 공급원으로부터 구매할 최소 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00181
    )을
    Figure 112022063919219-pat00182
    (수학식 10)
    로 표현할 수 있고,
    시간 t 까지 ESS에서 유출되는 전력량(
    Figure 112022063919219-pat00183
    )을
    Figure 112022063919219-pat00184
    (수학식 11)
    로 표현할 수 있는 것을 특징으로 하는 차등적 전력 제공 시스템.
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