KR102533796B1 - 수요 반응을 고려한 ess 운영 시스템 및 운영 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수요 반응을 고려한 ESS 운영 시스템 및 운영 방법에 관한 것이다.
본 발명은 소비 전력량 패턴 처리부; 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 감축량 계산부; DR 발령 시점에 따라 ESS 필요 방전량을 계산하고 DR 감축 시간대에 방전량을 조절하고 배분하며, 운전 모드에 따라 DR 발령 시점시의 편익을 계산하는 ESS 운영 전략 수립부; 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 ESS 실시간 운전부를 포함하고,
ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부, 상기 감축량 계산부, ESS 운영 전략 수립부, ESS 실시간 운전부를 이용하여 ESS 운영 계획을 산출하고,
ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부는, 사업장으로부터 ESS 운영 데이터를 수집하는 운영 데이터 수집부, 운영 데이터로부터 소비 전력량 패턴을 계산하는 소비 전력량 패턴 계산부, 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 소비 전력량 패턴 매칭부를 포함하는 ESS 운영 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명은 소비 전력량 패턴 처리부; 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 감축량 계산부; DR 발령 시점에 따라 ESS 필요 방전량을 계산하고 DR 감축 시간대에 방전량을 조절하고 배분하며, 운전 모드에 따라 DR 발령 시점시의 편익을 계산하는 ESS 운영 전략 수립부; 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 ESS 실시간 운전부를 포함하고,
ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부, 상기 감축량 계산부, ESS 운영 전략 수립부, ESS 실시간 운전부를 이용하여 ESS 운영 계획을 산출하고,
ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부는, 사업장으로부터 ESS 운영 데이터를 수집하는 운영 데이터 수집부, 운영 데이터로부터 소비 전력량 패턴을 계산하는 소비 전력량 패턴 계산부, 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 소비 전력량 패턴 매칭부를 포함하는 ESS 운영 시스템이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 수요 반응을 고려한 ESS 운영 시스템 및 운영 방법에 관한 것이다.
ESS(Energy Storage System)는 전력을 저장해 두었다가 필요한 시점에 전력을 공급하는 시스템으로 전기를 저장하는 배터리와, 배터리 관리시스템 BMS(Battery Management System), 전력 변환시스템 PCS(Power Conditioning System) 등의 관련 구성들이 포함될 수 있다.
또한, 수요 반응(Demand Response; 이하 'DR'이라 약칭함)은 소비자가 아낀 전기만큼 전력시장에 판매를 하고 금전으로 보상받는 제도로서, 사전에 감축 용량을 계약하고 전력 거래소로부터 수요 감축 발령시, 의무적으로 부하를 감축해야하는 신뢰성 DR, 용량과 관계없이 거래일에 대한 감축량을 입찰/낙찰을 통하여 계획적으로 부하를 감축하는 경제성 DR로 나눌수 있으며, DR에 따라 감축량과 그에 따른 정산금을 보상받는 방식이다.
ESS를 보유하고 있는 사업장에서는 DR 발령에 따른 전력 감축을 위한 적절한 전력 운영 방식을 위해 최적의 ESS 운영 계획이 요구될 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 DR 서비스 가입 사업장의 ESS 운영을 최대한 효율적으로 할 수 있는 ESS 운영 시스템 및 운영 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 해결 수단은, 소비 전력량 패턴 처리부; 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 감축량 계산부; DR 발령 시점에 따라 ESS 필요 방전량을 계산하고 DR 감축 시간대에 방전량을 조절하고 배분하며, 운전 모드에 따라 DR 발령 시점시의 편익을 계산하는 ESS 운영 전략 수립부; 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 ESS 실시간 운전부를 포함하고,
ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부, 상기 감축량 계산부, ESS 운영 전략 수립부, ESS 실시간 운전부를 이용하여 ESS 운영 계획을 산출하고,
ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장인 경우, 상기 소비 전력량 패턴 처리부는, 사업장으로부터 ESS 운영 데이터를 수집하는 운영 데이터 수집부, 운영 데이터로부터 소비 전력량 패턴을 계산하는 소비 전력량 패턴 계산부, 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 소비 전력량 패턴 매칭부를 포함하는 ESS 운영 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명은 ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장에 의해 과거 데이터를 이용하여 감축률 계산부를 통해 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제1 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제2 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축률을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 방전량을 계산하는 제3 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량을 조절 및 배분하는 제4 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제5 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제6 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제7 단계를 포함하는 ESS 운영 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장으로부터 운영 데이터 수집부를 통해 ESS 운영 데이터를 수집하는 제1 단계;
소비 전력량 패턴 계산부를 통해 상기 운영 데이터에서 소비 전력량 패턴을 계산하는 제2 단계;
소비 전력량 패턴 매칭부를 통해 상기 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 제3 단계;
감축률 계산부를 통해 상기 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제4 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제5 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 발전량을 계산하는 제6 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량 조절 및 배분하는 제7 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제8 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제9 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제10 단계를 포함하는 ESS 운영 방법이 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우, 과거 감축 이력을 이용하여 최적의 ESS 운영 계획을 수립하고, ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장인 경우, 소비 전력량 패턴을 이용하여 패턴과 매칭되는 과거 데이터로부터 감축량을 계산하고 참조하여 DR 참여시 최적의 운전 계획을 수립할 수 있다.
이러한 본 발명은 소비 전력량 패턴 매칭부, 감축량 계산부, ESS 운영 전략 수립부, ESS 실시간 운전부를 통해 DR 발령에 따른 최적의 ESS 운영 계획을 산출할 수 있다.
본 발명은 기존 DR 과거 데이터를 이용하여 사업장의 시간대별 예상 DR 감축량을 계산하고, 각 시간대별 DR 감축량을 목표치로 응답하기 위한 ESS 방전량을 계산하여 ESS 운전 계획을 변경할 수 있으며, ESS 운전 모드(DR 발령 시점에 따른 경제성 운전 모드 또는 신뢰성 운전 모드) 변경에 따른 손실(피크 경신)과 DR 수익을 고려한 편익을 계산할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명은 하루전에 DR 발령이 나는 경제성 운전 모드인 경우, CBL을 이용하여 피크컷 운전 계획을 미리 변경할 수 있고, 그에 따라 DR 발령 시간 전후의 ESS 방전량을 조정할 수 있다.
또한, 1시간전에 DR 발령이 나는 신뢰성 운전 모드인 경우, 1시간 동안 전략을 수립하기 위해 ESS의 평균 방전량을 계산하고, 이러한 평균 방전량을 토대로 부족량을 계산하며, 부족량을 충족시키기 위해 주변의 가용 시간대의 전력량을 사용하도록 함으로써, 신뢰성 운전 모드시의 감축량을 목표치에 도달되게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 DR 서비스 가입 사업장의 DR 발령에 대응하기 위한 ESS 운영 계획을 최대한 효율적으로 운영 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 ESS 운영 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 ESS 운영 시스템의 소비 전력량 패턴 처리부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 ESS 운영 전략 수립부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 ESS 실시간 운전부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 ESS 운영 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 ESS 운영 방법에서 피크컷 운영중 DR 대응 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 ESS 운영 방법에서 경제성을 비교하여 피크컷 운영중 DR 대응 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 ESS 운영 시스템의 소비 전력량 패턴 처리부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 ESS 운영 전략 수립부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 ESS 실시간 운전부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 ESS 운영 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 ESS 운영 방법에서 피크컷 운영중 DR 대응 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 ESS 운영 방법에서 경제성을 비교하여 피크컷 운영중 DR 대응 프로세스를 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
수요 반응(Demand Response; DR)은 국가 전체 전력 수급 상황을 고려하여 공급 부족이 예상될 때, 전력 거래소의 수요감축 요청에 의해 사전에 약속한 용량만큼 전력 사용을 감축하여 국가 전체의 수급 상황을 개선시키고 감축한 만큼 금전으로 보상받는 제도이다.
이러한 DR 참여 고객은 공장, 빌딩 또는 대형 건물 등의 여러 전력 수용가측을 포함할 수 있고, 고객 기준 부하(Customer Baseline Load; CBL)는 참여 고객이 전력 부하를 감축하지 않았다면 사용했을 평상시의 소비 전력량을 예측한 값일 수 있다. 이것은 해당 시간대의 전력 수요 감축의 기준이 되는 부하를 의미할 수 있다.
일반적으로, 전력 공급자(한국 전력)는 소비 전력량이 많은 주간에는 전력 요금 단가를 높게 책정하고, 소비 전력량이 적은 야간(심야전기)에는 전력 요금 단가를 낮게 책정한다.
따라서, 전력 요금 단가가 낮은 경부하 시간에 ESS에 마련된 배터리를 충전하고, 전력 요금 단가가 높은 최대부하 시간에는 상용전원 대신에 배터리에 저장된 전력을 방전하는 방식으로 전력요금을 절감할 수 있다. 즉, ESS에서 공급하는 전력량만큼 상용 전원으로부터 공급받는 전력량을 줄일 수 있으므로, 줄어든 양만큼의 전력요금이 절감된다.
여기서, 전력 공급자가 부과하는 전력 요금 체계는, 기본 요금과 사용 요금(전력량 요금)의 합으로 구성될 수 있다. 즉, 대상 설비가 실제로 사용한 소비 전력량에 대응하는 사용요금 이외에, 연간 최대 피크 용량을 기준으로 계약 종별 기준 단가를 곱한 기준 요금이 부과될 수 있다.
그에 따라, 소비 전력량에 따른 사용요금 이외에, 최대 피크 용량에 의한 기준요금도 함께 절감할 필요가 있다.
본 발명은 운영 관리 서버가 ESS에 대하여 최적화된 운용 제어를 수행함으로써, 소비 전력량 제어 및 최대 피크 용량 제어를 동시에 달성하여 기본 요금 절감 및 전력량 요금 절감이 함께 이루어지도록 할 수 있다.
전체적인 전력 수요가 높을 때, DR 참여 요청을 발동하여 ESS의 배터리에 충전된 전력을 공급하여 전력 공급자의 부족한 전력 공급량을 보충하고, 대신 공급한 전력에 대응하는 비용을 전력 공급자로부터 보상 받는 것이다.
그러므로, ESS를 이용하여 기본 요금 및 사용 요금 등의 전력 사용액을 절감하는 방식 이외에, 수요 반응(DR)에 참여하여 비용을 보상받는 방식으로 전력 요금을 절감할 수 있다.
ESS에서 저장하는 전기 에너지의 양이나, 충방전 속도 등은 PCS(Power Control System), BMS(Battery Management System) 및 EMS(Energy management System)에 의해 일정하게 유지될 수 있다
본 발명에 따른 ESS 운영 시스템(1)은 소비 전력량 패턴 처리부(100), 감축량 계산부(200), ESS 운영 전략 수립부(300), ESS 실시간 운전부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
ESS 운영 시스템(1)은 CPU, 프로그램 메모리, 통신부 등을 구비한 PC 서버와 유무선 단말기를 포함하는 컴퓨터에서 본 발명의 알고리즘을 수행하는 프로그램을 설치하여 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 사업장은 ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우와, ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장일 수 있다.
제1 사업장인 경우, 과거 감축 이력을 이용하여 최적의 ESS 운영 계획을 수립하려는 것일 수 있다.
제2 사업장은 ESS를 보유했지만, DR 사업장이 아니고 DR 참여를 희망하는 사업장으로서, 소비 전력량 패턴을 계산하고 매칭되는 과거 데이터를 이용하여 감축량을 계산하고 참조하여 DR 참여시 경제성 및 최적의 운전 계획 수립을 하려는 것일 수 있다.
이러한 제1 사업장 또는 제2 사업장은 소비 전력량 패턴 처리부(100)를 통해 DR 운영을 위한 소비 전력량에 대한 데이터를 수집하고, 소비 전력량 패턴을 계산하고 매칭된 과거 데이터를 조회할 수 있다.
도 2를 참조하면, 소비 전력량 패턴 처리부(100)는 운영 데이터 수집부(110), 소비 전력량 패턴 계산부(120), 소비 전력량 패턴 매칭부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 제1 사업장인 경우에는 감축량 계산부(200)를 통해 과거 소비 전력량에 대한 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산할 수 있다.
각 시간대별 DR 감축량은 목표치의 97%로 설정할 수 있다. 그러나, 이러한 감축량 수치에 한정되지 않고 다른 DR 감축량으로 설정할 수 있다.
ESS 운영 전략 수립부(300)에서는 DR 발령 시점을 설정하고, DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 방전량을 계산하며, ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량을 조절 및 배분하고, DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 선택한 다음 DR 발령 시점(t)시 편익을 계산할 수 있다.
DR 발령 시점(t)시 편익은 DR 수익에서 피크컷 손실을 뺀 것일 수 있다. 따라서, DR 발령 시점(t) 이후의 시간(t+1)에서는 DR 발령 시점을 다시 설정할 수 있다.
경제성 운전 모드는 DR 발령 시점인 하루전에 전력 감축량이 지시되므로, CBL 이용 피크 컷(peak cut) 운전 계획을 미리 변경할 수 있다. 즉, DR 발령 시간 전후 ESS의 방전량을 조정할 수 있다.
신뢰성 운전 모드는 1시간 전 감축량이 지시되므로, 이행전 남은 1시간 동안 DR 감축에 기여하도록 ESS 방전량을 조정할 수 있다.
ESS 운영 전략 수립부(300)에서는 DR 발령 시점을 설정하는 DR 발령 시점 설정부(310), ESS의 필요 방전량을 계산하는 방전량 계산부(320), ESS 방전량을 조절하여 배분하는 배분 처리부(330), DR 발령 시점시 편익을 계산하는 편익 계산부(340)를 포함할 수 있다.
제2 사업장인 경우에는 제1 사업장인 경우와 달리,
ESS를 보유한 DR 신규 사업장으로부터 운영 데이터를 수집하는 운영 데이터 수집부(110), 상기 수집된 운영 데이터로부터 소비 전력량에 대한 패턴을 계산하는 소비 전력량 패턴 계산부(120), 상기 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 소비 전력량 패턴 매칭부(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제2 사업장인 경우에는 운영 데이터 수집부(110)와 소비 전력량 패턴 계산부(120), 소비 전력량 패턴 매칭부(130)외에 제1 사업장와 마찬가지로 나머지 구성 요소인 감축량 계산부(200), ESS 운영 전략 수집부(300) 및 ESS 실시간 운전부(400)를 동일하게 포함할 수 있다.
소비 전력량 패턴 매칭부(130)는 다음 수학식 1에 의해 패턴 매칭률을 계산한다.
여기서, Pa,t는 사업장 a의 t시간에서의 소비 전력량, Px,t = 사업장 x의 t시간에서의 소비 전력량이다. 매칭률이 1에 가까울 수록 매칭률이 높은 것을 의미할 수 있다.
또한, 각 사업장 a와 사업장 x의 평균값은 다음 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
여기서, APa는 사업장 a의 소비 전력량 평균값, APx는 사업장 x의 소비 전력량 평균값, Pa는 사업장 a의 소비 전력량, Px는 사업장 x의 소비 전력량일 수 있다.
또한, 사업장 a의 소비 전력량에 대한 보정은 다음 수학식 3과 같이 계산할 수 있다.
여기서, Pa는 사업장 a의 소비 전력량, Px는 사업장 x의 소비 전력량, APa는 사업장 a의 소비 전력량 평균값, APx는 사업장 x의 소비 전력량 평균값일 수 있다.
사업장 a의 t 시간에서 감축량 예측은 다음 수학식 4에 의거 예측할 수 있다.
여기서, DRa,t는 t시간에서 사업장 a의 감축량, Pa,t는 t시간에서 사업장 a의 소비 전력량, Px,t는 t시간에서 사업장 x의 소비 전력량, DRx,t는 t 시간에서 사업장 x의 감축량일 수 있다.
본 발명의 ESS 운영 방법은 제1 사업장인 경우, ESS를 보유한 DR 사업장에 의해 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제1 단계(S1);
DR 발령 시점을 설정하는 제2 단계(S2);
DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 방전량을 계산하는 제3 단계(S3);
ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량 조절 및 배분하는 제4 단계(S4);
경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 선택하는 제5 단계(S5);
DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제6 단계(S6);
실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제7 단계(S7)를 포함할 수 있다.
본 발명의 ESS 운영 방법에 있어서, 제1 단계(S1)는 감축량 계산부(200)를 통해 이루어질 수 있다.
제 2단계(S2)는 DR 발령 시점 설정부(310)를 통해 이루어질 수 있다.
제 3단계(S3)는 방전량 계산부(320)를 통해 이루어질 수 있다.
제4 단계(S4)는 배분 처리부(330)를 통해 이루어질 수 있다.
제5 단계(S5)는 운전 모드 판단부(340)를 통해 이루어질 수 있다.
제6 단계(S6)는 편익 계산부(350)를 통해 계산할 수 있다.
제7 단계(S7)는 운전 계획 산출부(410)를 통해 산출할 수 있다.
다른 실시 예로서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 ESS 운영 방법은 제2 사업장인 경우,
즉, ESS를 보유한 DR 신규 사업장으로부터 ESS 운영 데이터를 수집하는 제1 단계(S10);
운영 데이터로부터 소비 전력량 패턴을 계산하는 제2 단계(S20);
소비 전력량 패턴과 매칭된 과거 데이터를 조회하는 제3 단계(S30);
과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제4 단계(S40);
DR 발령 시점을 설정하는 제5 단계(S50);
DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 발전량을 계산하는 제6 단계(S60);
ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량 조절 및 배분하는 제7 단계(S70);
DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제8 단계(S80);
DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제9 단계(S90);
실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제10 단계(S100)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 ESS 운영 방법에 있어서, 제1 단계(S10)는 운영 데이터 수집부(110)를 통해 이루어질 수 있다.
제2 단계(S20)는 소비 전력량 패턴 계산부(120)를 통해 이루어질 수 있다.
제3 단계(S30)는 소비 전력량 패턴 매칭부(130)를 통해 이루어질 수 있다.
제4 단계(S40)는 감축량 계산부(200)를 통해 이루어질 수 있다.
제5 단계(S50)는 DR 발령 시점 설정부(310)를 통해 이루어질 수 있다.
제6 단계(S60)는 방전량 계산부(320)를 통해 이루어질 수 있다.
제7 단계(S70)는 배분 처리부(330)를 통해 이루어질 수 있다.
제8 단계(S80)는 운전 모드 판단부(340)를 통해 이루어질 수 있다.
제9 단계(S90)는 편익 계산부(350)를 통해 계산할 수 있다.
제10 단계(S100)는 운전 계획 산출부(410)를 통해 산출할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 6을 참조하면, 예를 들어 신뢰성 운전 모드인 경우, DR 발령 시점은 1시간 전에 알려주게 된다.
따라서, 이런 경우에 다음과 같은 운영 방법의 프로세스를 수행할 수 있다.
DR 발령이 나면 해당 사업장의 감축 가능한 전력량 데이터를 확보하고, 부족량을 계산하는 제1 단계(S110);
ESS의 잔량을 확인하는 제2 단계(S120);
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과, 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 제3 단계(S130);
변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 제4 단계(S140);
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량(ET) 변수를 n 만큼 가산하는 제5 단계(S150);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)보다 작으면, 상기 제5 단계(S150)부터 다시 반복하는 제6 단계(S160);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)과 같으면, 상기 제3 단계(S130)부터 다시 반복하는 제7 단계(S170);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 제8 단계(S180)을 포함하여 수행될 수 있다.
제8 단계(S180)의 수행시, 계산된 ESS 에너지 총량(ET)을 필요 시간과 양에 맞춰서 분배하고 새로운 목표 피크 값을 설정할 수 있다.
도 6에 따른 ESS 운영 방법 프로세스에 있어서, 제1 단계(S110) 내지 제9 단계(S190)는 연산 처리부를 통해 수행될 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 본 발명은 피크컷 운영중 DR 대응 방법의 프로세스로서, DR 발령이 나면 해당 사업장의 감축가능한 전력량 데이터를 확보하고 부족량을 계산하는 단계(S210);
사업장의 당일 전력사용량 예측치를 바탕으로 계산된 ESS 방전 스케줄 확인하는 단계(S220);
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 단계(S230);
DR 패널티와 n의 곱이 기본 요금보다 크면 프로세스를 진행하고, 그렇지 않으면 프로세스를 종료하는 단계(S240);
변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계(S250);
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량(ET) 변수를 n 만큼 가산하는 단계(S260);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)보다 작으면, 상기 변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계부터 다시 반복하는 단계(S270);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)과 같으면, 상기 DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 단계(S230)부터 다시 반복하는 단계(S280);
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계(S290)로 이루어질 수 있다.
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계(S290)에서 계산된 ESS 에너지 총량(ET)을 필요 시간과 양에 맞춰 분배하고 새로운 목표 피크를 설정할 수 있다.
도 7에 따른 피크컷 운영중 DR 대응 방법의 프로세스에 있어서, 단계(S210) 내지 단계(S290)는 연산 처리부를 통해 수행될 수 있다.
1... ESS 운영 시스템
100... 소비 전력량 패턴 처리부 110... 운영 데이터 수집부
120... 소비 전력량 패턴 계산부 130... 소비 전력량 패턴 매칭부
200... 감축량 계산부 300... ESS 운영 전략 수립부
310... DR 발령 시점 설정부 320... 방전량 계산부
330... ESS 방전량 배분 처리부 340... 운전 모드 판단부
400... ESS 실시간 운전부 410... 운전 계획 산출부
S1,S10,S110... 제1 단계 S2,S20,S120... 제2 단계
S3,S30,S130... 제3 단계 S4,S40,S140... 제4 단계
S5,S50,S150...제5 단계 S6,S60,S160... 제6 단계
S7,S70,S170... 제7 단계 S80,S180... 제8 단계
S90,S190... 제9 단계 S100... 제10 단계
100... 소비 전력량 패턴 처리부 110... 운영 데이터 수집부
120... 소비 전력량 패턴 계산부 130... 소비 전력량 패턴 매칭부
200... 감축량 계산부 300... ESS 운영 전략 수립부
310... DR 발령 시점 설정부 320... 방전량 계산부
330... ESS 방전량 배분 처리부 340... 운전 모드 판단부
400... ESS 실시간 운전부 410... 운전 계획 산출부
S1,S10,S110... 제1 단계 S2,S20,S120... 제2 단계
S3,S30,S130... 제3 단계 S4,S40,S140... 제4 단계
S5,S50,S150...제5 단계 S6,S60,S160... 제6 단계
S7,S70,S170... 제7 단계 S80,S180... 제8 단계
S90,S190... 제9 단계 S100... 제10 단계
Claims (9)
- 소비 전력량 패턴 처리부;
과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 감축량 계산부;
DR 발령 시점에 따라 ESS 필요 방전량을 계산하고 DR 감축 시간대에 방전량을 조절하고 배분하며, 운전 모드에 따라 DR 발령 시점시의 편익을 계산하는 ESS 운영 전략 수립부;
실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 ESS 실시간 운전부; 를 포함하고,
ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장인 경우,
상기 소비 전력량 패턴 처리부, 상기 감축량 계산부, ESS 운영 전략 수립부, ESS 실시간 운전부를 이용하여 ESS 운영 계획을 산출하고,
ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장인 경우,
상기 소비 전력량 패턴 처리부는,
사업장으로부터 ESS 운영 데이터를 수집하는 운영 데이터 수집부,
운영 데이터로부터 소비 전력량 패턴을 계산하는 소비 전력량 패턴 계산부,
소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 소비 전력량 패턴 매칭부를 포함하고,
상기 운전 모드는 경제성 운전 모드 또는 신뢰성 운전 모드중 어느 하나이고, 상기 운전 모드에 따라 DR 발령 시점시의 편익은 DR 수익에서 피크컷 손실을 제외하고 계산하며,
상기 운전 모드중 DR 발령 시점인 하루전에 전력 감축량이 지시되는 경제성 운전 모드인 경우, DR 발령 시간 전후 ESS의 방전량을 조정하고,
상기 운전 모드중 DR 발령 시점 1시간 전에 감축량이 지시되는 신뢰성 운전 모드인 경우, 이행전 남은 1시간 동안 DR 감축에 기여하도록 ESS 방전량을 조정하며,
상기 소비 전력량 패턴 매칭부는 다음 수학식에 의거 매칭률을 계산하는 ESS 운영 시스템.
[수학식]
`
여기서, Pa,t는 사업장 a의 t시간에서의 소비 전력량, Px,t = 사업장 x의 t시간에서의 소비 전력량이다.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 매칭률은 1에 가까울 수록 매칭률이 높은 것을 의미하는 ESS 운영 시스템.
- ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장에 의해 과거 데이터를 이용하여 감축률 계산부를 통해 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제1 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제2 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축률을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 방전량을 계산하는 제3 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량을 조절 및 배분하는 제4 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제5 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제6 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제7 단계; 를 포함하고,
DR 발령시 해당 사업장의 감축 가능한 전력량 데이터를 확보하고 부족량을 계산하는 단계;
ESS의 잔량을 확인하는 단계;
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합과 이러한 시간의 합에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량을 계산하고 카운팅을 위한 변수 값을 0으로 지정하는 단계;
변수와 변수의 누적값을 1씩 가산하는 단계;
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량 변수를 n 만큼 가산하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량보다 작은 경우, 변수가 방전량보다 작으면, 상기
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량 변수를 n 만큼 가산하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량보다 작은 경우, 변수가 방전량과 같으면, DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합과 이러한 시간의 합에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량을 계산하고 카운팅을 위한 변수 값을 0으로 지정하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계; 를 포함하는 ESS 운영 방법.
- ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장으로부터 운영 데이터 수집부를 통해 ESS 운영 데이터를 수집하는 제1 단계;
소비 전력량 패턴 계산부를 통해 상기 운영 데이터에서 소비 전력량 패턴을 계산하는 제2 단계;
소비 전력량 패턴 매칭부를 통해 상기 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 제3 단계;
감축률 계산부를 통해 상기 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제4 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제5 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 발전량을 계산하는 제6 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량 조절 및 배분하는 제7 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제8 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제9 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제10 단계; 를 포함하고,
DR 발령시 해당 사업장의 감축 가능한 전력량 데이터를 확보하고 부족량을 계산하는 단계;
ESS의 잔량을 확인하는 단계;
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합과 이러한 시간의 합에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량을 계산하고 카운팅을 위한 변수 값을 0으로 지정하는 단계;
변수와 변수의 누적값을 1씩 가산하는 단계;
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량 변수를 n 만큼 가산하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량보다 작은 경우, 변수가 방전량보다 작으면, 상기
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량 변수를 n 만큼 가산하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량보다 작은 경우, 변수가 방전량과 같으면, DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합과 이러한 시간의 합에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량을 계산하고 카운팅을 위한 변수 값을 0으로 지정하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계; 를 포함하는 ESS 운영 방법.
- ESS를 보유한 DR 사업장인 제1 사업장에 의해 과거 데이터를 이용하여 감축률 계산부를 통해 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제1 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제2 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축률을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 방전량을 계산하는 제3 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량을 조절 및 배분하는 제4 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제5 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제6 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제7 단계; 를 포함하고,
DR 발령시 해당 사업장의 감축가능한 전력량 데이터를 확보하고 부족량을 계산하는 단계;
사업장의 당일 전력사용량 예측치를 바탕으로 계산된 ESS 방전 스케줄 확인하는 단계;
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 단계;
DR 패널티와 n의 곱이 기본요금보다 크면 프로세스를 진행하고, 그렇지 않으면 프로세스를 종료하는 단계;
변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계;
DR 발령 대응에 이용될 ESS 에너지 총량(ET) 변수를 n 만큼 가산하는 단계;
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)보다 작으면, 상기 변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)과 같으면, 상기 DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
ESS 에너지 총량(ET)이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계; 를 포함하는 ESS 운영 방법.
- 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
ESS 에너지 총량이 부족량보다 작은 경우, 변수가 방전량과 같으면, 상기 DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합과 이러한 시간의 합에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량을 계산하고 카운팅을 위한 변수 값을 0으로 지정하는 단계부터 다시 반복하는 단계의 수행후 프로세스 종료시,
계산된 ESS 에너지 총량(ET)을 필요 시간과 양에 맞춰서 분배하고 새로운 목표 피크 값을 설정하는 ESS 운영 방법.
- ESS를 보유한 DR 신규 사업장인 제2 사업장으로부터 운영 데이터 수집부를 통해 ESS 운영 데이터를 수집하는 제1 단계;
소비 전력량 패턴 계산부를 통해 상기 운영 데이터에서 소비 전력량 패턴을 계산하는 제2 단계;
소비 전력량 패턴 매칭부를 통해 상기 소비 전력량 패턴과 매칭되는 과거 데이터를 조회하는 제3 단계;
감축률 계산부를 통해 상기 과거 데이터를 이용하여 시간대별 DR 감축량을 계산하는 제4 단계;
DR 발령 시점 설정부를 통해 DR 발령 시점을 설정하는 제5 단계;
방전량 계산부를 통해 DR 발령 시간대에 DR 감축량을 목표치로 달성하기 위한 상기 ESS의 필요 발전량을 계산하는 제6 단계;
배분 처리부를 통해 ESS 충방전 계획중 DR 감축 시간대의 방전량 조절 및 배분하는 제7 단계;
운전 모드 판단부를 통해 DR 발령시 경제성 운전 모드인지 신뢰성 운전 모드인지를 판단하여 선택하는 제8 단계;
편익 계산부를 통해 DR 발령 시점시 편익을 계산하는 제9 단계;
운전 계획 산출부를 통해 실시간 부하 변동에 따른 실시간 ESS 운전 계획을 산출하는 제10 단계; 를 포함하고,
DR 발령시 해당 사업장의 감축가능한 전력량 데이터를 확보하고 부족량을 계산하는 단계;
사업장의 당일 전력사용량 예측치를 바탕으로 계산된 ESS 방전 스케줄 확인하는 단계;
DR 발령 시작 시간 직전 1시간과 발령 종료 시간 이후의 시간중 ESS 방전이 예상되는 시간의 합(n)과 이러한 시간의 합(n)에 포함된 시간에 대해 ESS 방전량이 가장 적은 시간대의 방전량(min)을 계산하고 카운팅을 위한 변수(i) 값을 0으로 지정하는 단계;
DR 패널티와 n의 곱이 기본요금보다 크면 프로세스를 진행하고, 그렇지 않으면 프로세스를 종료하는 단계;
변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계;
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ESS 에너지 총량(ET)이 부족량보다 작은 경우, 변수(i)가 방전량(min)보다 작으면, 상기 변수(i)와 변수(i)의 누적값(i-acc)을 1씩 가산하는 단계부터 다시 반복하는 단계;
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ESS 에너지 총량(ET)이 부족량 이상인 경우에는 신뢰성 운전 모드를 종료하는 단계; 를 포함하는 ESS 운영 방법.
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| KR1020200169774A KR102533796B1 (ko) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | 수요 반응을 고려한 ess 운영 시스템 및 운영 방법 |
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| KR20220080551A KR20220080551A (ko) | 2022-06-14 |
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| KR101839309B1 (ko) * | 2016-09-06 | 2018-03-16 | 주식회사 그리드위즈 | 선택형 전력수요 관리장치 |
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| KR20220080551A (ko) | 2022-06-14 |
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