KR20120000116A

KR20120000116A - 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120000116A
Application number: KR1020100060277A
Authority: KR
Inventors: 민상원
Original assignee: 한국전기연구원; 현대엔지니어링 주식회사
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-02

Abstract

본 발명은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법에 관한 발명으로서 시간대별 전력의 수요를 예측하는 전력수요예측부 시간대별 전력의 가격을 예측하는 전력가격예측부, 시간대별 전기자동차의 전력공급가능용량을 예측하는 저장용량산정부, 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가여부를 결정하면 입찰가능용량 및 이득이 최대가 되는 시간대를 계산하는 제어부, 년·월·일·시간대별 축적된 전력의 수요, 전력의 가격, 전기자동차의 전력공급가능용량에 대한 데이터를 저장·업데이트 하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법{A BID JOINING SYSTEM AND METHOD OF ELECTRICITY DEMEND REDUCING MARKET USING ELECTRIC CAR}

본 발명은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기사용량의 수요를 미리 예측하여 감축가능한 전력을 가지고 입찰시장에 참여하고 부족량에 대해서는 주차된 전기자동차를 통해서 공급받도록 할 수 있는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 환경문제, 에너지 공급과잉, 천연자원의 고갈 문제가 대두됨에 따라서 에너지 자원의 효율적인 분배, 친환경에너지 자원의 활용을 통해 극복하고자 하는 움직임이 본격화되고 있다.

이러한 자원환경의 변화에 가장 먼저 대기오염을 줄이고자 친환경자동차로서 전기자동차가 등장하였고, 머지않아 각 시설마다 전기자동차의 충전시설이 마련될 것이다.

또한 연료비가 싼 발전기는 기동시간이 길고, 일단 기동되면 어느 정도의 시간 동안은 발전을 유지해야 하기 때문에, 시간대별 차등요금제를 두어 전력수요가 적은 야간의 심야전기를 사용할 경우 약 40%이상 절감된 요금으로 전기를 공급받고 사용할 수 있게 하였다.

현재의 전력시스템 상에서는 우리가 실제로 사용하는 전기보다 10% 정도 많이 생산하도록 설계되어 있다. 이는 전력의 최대소비량에 맞춰진 양으로 혹시라도 더 많이 사용할 경우에 대비해 전기를 미리 확보해 놓는 것이다. 연료는 물론 각종 발전설비도 추가적으로 필요하다. 또한 버려지는 전기 또한 많아 에너지 효율이 떨어지며, 석탄, 석유, 가스 등을 태우는 과정에서 이산화탄소 배출도 늘어난다.

이러한 에너지의 낭비 및 이에 대응한 절감방안 등은 한계가 있으며 궁극적으로 꼭 필요한 만큼 전기를 생산하거나 생산량에 맞춰 전기를 사용할 수 있다면 전기를 더 효율적으로 사용하면서 지구온난화도 막을 수 있다.

스마트그리드는 전력망에 정보통신기술을 융합해 전기사용량과 공급량, 전력선의 상태까지 알 수 있는 기술로 에너지 효율성을 극대화할 수 있다.

스마트그리드의 핵심은 정보통신기술을 합쳐 소비자와 전력회사가 실시간으로 정보를 주고받는 것에 있다. 따라서 소비자는 전기요금이 쌀 때 전기를 쓰고, 전자제품이 자동으로 전기요금이 싼 시간대에 작동하게 하는 것도 가능하다.

전력생산자 입장에서는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하기 때문에 전력공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 전력 사용이 적은 시간대에는 최대전력량을 유지하지 않거나, 남는 전력을 양수발전에 사용하여 버리는 전기를 줄일 수 있고, 전기를 저장했다가 전력 사용이 많은 시간대에 공급하는 탄력적인 운영도 가능하다. 또 과부하로 인한 전력망의 고장도 예방할 수 있다.

결국 스마트그리드는 일반 가정에서 사용하는 TV, 냉장고와 같은 전자제품뿐 아니라 공장에서 돌아가는 산업용 장비들까지 전기가 흐르는 모든 것을 묶어 효율적으로 관리하는 신개념 시스템이다. 집, 사무실, 공장 어느 곳에서나 사용한 전기요금을 실시간으로 확인할 수 있고, 전기요금이 비싼 낮 시간대를 피해 전기를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 전기자동차의 수요가 늘어나고 있는 시점에서 자동차의 실제 운행시간은 전체 자동차의 사용수명중 10%에 불과하고 주차장에 대기하고 있는 시간이 무려 90%에 달하므로 시간대별 사용전력의 가격차이로 인하여 비싼 시간대의 전력을 사용하여 충전하게 될 경우에는 비용면에 있어서 사용자로 하여금 부담이 되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기자동차에 의한 사용가능한 전력을 사전에 예측하여 익일에 수요감축 자원으로 잉여전력으로 판매하여 이윤을 얻고, 예비전력으로 사용할 수 있도록 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템은 시설물의 시간대별 전력의 수요를 예측하는 전력수요예측부, 시간대별 전력의 가격을 예측하는 전력가격예측부, 시설물의 시간대별 전기자동차의 전력공급가능용량을 예측하는 저장용량산정부, 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가여부를 결정하면 입찰가능용량 및 이득이 최대가 되는 시간대를 계산하는 제어부, 년·월·일·시간대별 축적된 전력의 수요, 전력의 가격, 전기자동차의 전력공급가능용량에 대한 데이터를 저장·업데이트 하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력수요예측부는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력수요데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일의 전력수요를 예측하는 수요예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전력가격예측부는 시간대별, 요일별, 계절별 전력가격데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일의 전력가격을 예측하는 가격예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력저장용량 산정부는 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일 차량저장용량을 예측하는 저장용량산정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하고 상기 저장용량산정부는 익일의 전기자동차 주차대수, 충전량, 방전가능용량, 차량소유자의 충전완료희망시간을 통해서 전력공급가능용량을 예측하는 것을 특징으로 한다.

전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법은 전력수요예측부가 익일의 전력사용량을 예측하는 단계, 전력가격예측부가 익일의 전력가격을 예측하는 단계, 저장용량 산정부가 익일의 전기자동차에 의한 전력공급가능용량을 예측하는 단계, 제어부가 상기 전력수요예측부, 상기 전력가격예측부, 상기 저장용량 산정부에 의해 계산된 예측값으로 가장 많은 이윤이 발생할 시간대별 입찰가능용량을 계산하는 단계, 입찰참가가 결정된 경우 상기 제어부를 통해서 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력수요예측부가 익일의 전력사용량을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력수요데이터를 통해서 전력사용량을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전력가격예측부가 익일의 전력가격을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 계절별 전력가격데이터를 통해서 전력가격을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 저장용량 산정부가 익일의 전력공급가능용량을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량테이터를 통해서 전력공급가능용량을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

시설에서 사용할 전력을 미리 예측하여 스마트그리드 수요입찰시스템에 참여함으로서 전기자원의 효율적인 분배가 실현될 수 있으며, 사전에 수요감축자원으로 입찰하여 발전계획에 반영됨으로 인하여 인센티브를 통한 이익을 창출할 수 있으며, 입찰에 참여함으로서 전력생산을 제어할 수 있고 궁극적으로 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 전력수요감축시장의 입찰 참여시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

도1은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템의 블럭도이다.
도2는 입찰 참여시스템에 의한 전력의 공급, 전송시스템의 개략도이다.
도3은 전력수요예측부의 상세 블럭도이다.
도4는 전력가격예측부의 상세 블럭도이다.
도5는 전력저장용량 산정부의 상세 블럭도이다.
도6은 시간대별 입찰가능한 전력량을 개략적으로 산정한 도면이다.
도7은 전력수요감축시장에 입찰참여방법의 순서도이다.
도8은 전력수요감축시장에 입찰참여방법의 상세도이다.

본 발명은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 그 방법에 대한 것이다. 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템 및 방법에 대해 설명한다.

먼저 제1실시예에서는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템에 대해 살펴본다.

도1은 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템의 블럭도이다.

도2는 입찰 참여시스템에 의한 전력의 공급, 전송시스템의 개략도이다.

도3은 전력수요예측부(100)의 상세 블럭도이다.

도4는 전력가격예측부(200)의 상세 블럭도이다.

도5는 전력저장용량산정부(300)의 상세 블럭도이다.

도1에 도시한 바와 같이 전기자동차를 이용한 전력수요 감축시장의 입찰참여시스템은 시설물의 시간대별 전력의 수요를 예측하는 전력수요예측부(100), 시간대별 전력의 가격을 예측하는 전력가격예측부(200), 시설물의 시간대별 전기자동차의 전력공급가능용량을 예측하는 전력저장용량산정부(300)와 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가여부를 결정하면 시간대별 입찰가능용량 및 이윤을 계산하는 제어부(400) 및 년·월·일·시간대별 축적된 전력의 수요, 전력의 가격, 전기자동차의 전력공급가능용량에 대한 데이터를 저장·업데이트하는 데이터베이스(500)를 포함한다.

전력수요예측부(100)는 익일의 전력수요를 예측하는 구성으로 각 시간대별 전력수요를 예측하되 상기 데이터베이스로(500)부터 축적된 데이터를 전송받아 활용하며 시설내에서 사용하게 될 전력수요를 미리 예측하게 된다.

더불어 도3에 도시한 바와 같이 익일의 시간대별, 요일별, 날씨별 전력수요데이터를 상기 데이터베이스(500)로부터 전송받아 수요예측모듈(140)을 통해서 시설내에서 사용하게 될 전력수요를 예측한다. 즉 전력수요에 영향을 미치는 인자가 3개 존재하고 이를 모두 고려한다. 상기 수요예측 모듈(140)은 년,월,일,시간을 카운트할 수 있으며, 상기 제어부(400)는 익일의 시간대별 날씨에 관한 정보를 기상청 예보시스템에서 전송받아 데이터베이스에 저장하고 상기 전력수요예측부(100)의 수요예측모듈(140)에 정보를 전송한다.

상기 전력수요예측부(100)는 수요예측을 위해서 다양한 인자를 추가할 수 있으며, 추가 인자에 대해서는 상기 데이터베이스(500)에 관련 자료를 저장함으로서 가능하게 된다.

전력가격예측부(200)는 시간대별로 가격을 달리하는 전력사용 비용을 산출하기 위한 구성으로서 익일의 시간대별 가격을 예측한다. 상기 데이터베이스(500)에 축적된 데이터를 전송받아 활용하며 익일의 전력가격을 미리 예측하게 된다.

더불어 도4에 도시한 바와 같이 익일의 시간대별, 요일별, 날씨별 전력가격데이터를 상기 데이터베이스(500)로부터 전송받아 가격예측모듈(240)을 통해서 익일에 공급되는 전력가격을 예측한다. 3개의 인자에 의한 예측값의 도출 뿐만 아니라 다수의 인자에 의한 예측값의 도출이 가능하다.

전력저장용량산정부(300)는 전기자동차의 입출상황, 전기충전상태 등을 고려하여 전기자동차에 의한 시간대별 축적된 차량 저장용량데이터를 상기 데이터베이스(500)로부터 전송을 받는다. 이 데이터를 저장용량산정모듈(340)로 보내고 익일에 전기자동차에 의해서 시설내에서 사용가능한 저장용량을 예측하게 된다.

더불어 도5에 도시한 바와 같이 익일의 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량데이터를 상기 데이터베이스(500)로부터 전송받아 전기자동차로부터 공급이 가능한 용량을 3개의 인자에 의해서 예측할 수 있게 된다. 또한 다수의 인자에 의한 예측값의 도출이 가능하다.

상기 전력수요예측부(100)에서 익일의 전력수요를 예측하고, 상기 전력가격예측부(200)에서 익일의 전력가격을 예측하며, 상기 전력저장용량산정부(300)에서 익일의 전기자동차의 충전용량에 따른 공급가능한 전력용량을 예측하여 입찰가능한 전력량을 산정한다.

제어부(400)는 예측된 각종 데이터를 이용하여 입찰가능전력량을 판단하며, 데이터의 송수신부를 구비하여 날씨 정보를 기상청 예보시스템으로부터 수신할 수 있으며, 수요입찰시스템 및 전력통제장치와 송수신기능을 수행할 수 있다.

데이터베이스(500)는 제어부(400)로부터 전송받은 각종 데이터를 저장하는 구성이고, 상기 전력수요예측부(100)와 상기 전력가격예측부(200), 상기 전력저장용량산정부(300)와 연결되어 예측값을 도출하기 위하여 필요로 하는 인자를 공급하는 역할을 한다.

도6은 시간대별 입찰가능한 전력량을 도표화한 도면이다.

도6에 도시한 바와 같이 시간대별 입찰 가능한 전력량과 입찰에 따라 발생하는 이윤을 시간대별로 산출 도표화한다. 입찰가능한 전력량은 시간대별로 공급가능전력에서 예측된 수요전력을 빼고, 전기자동차의 저장용량을 더한 값이 되고 발생하는 이윤은 예측된 수요전력에 가격을 곱하고 전력공급원이 계약상 책정한 에너지 수요량감축량 예측에 따른 인센티브를 포함한다. 또한 입찰에 참여함으로 인해서 발생하게 되는 이윤을 모두 포함하는 시간대별 데이터 값이다. 이 모든 계산은 상기 제어부(400)에서 이루어지며 익일의 전력량과 관련된 모든 데이터는 상기 데이터베이스(500)에 모두 저장된다. 또한 저장된 데이터 값이 기 축적된 데이터 값 즉 예측가격의 변경, 예측저장용량의 변경 등이 있는 경우 데이터는 자동으로 업데이트 되어 데이터베이스(500)에 저장된다.

일련의 과정을 통해서 입찰을 결정하게 되면 도2에 도시한 바와 같이 전력통제장치에 시간대별 입찰가능전력량을 전송시스템에 전송하여 입찰할 수 있도록 하며, 전송시스템으로부터 공급되는 공급전력량이 시설에서 사용하는 전력량을 미달한 경우에는 전기자동차에 저장되어 있는 전력을 사용할 수 있도록 하는 프로세스를 거치게 된다.

제1실시예에서는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템을 각 구성요소의 역할을 통해서 살펴보았다. 제2실시예에서는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여방법에 대해서 살펴본다.

이하 제1실시예에 개시된 내용과 중복되는 구성 및 작동에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도7은 전력수요감축시장에 입찰참여방법의 순서도이다.

도8은 전력수요감축시장에 입찰참여방법의 상세도이다.

도7에 도시한 바와 같이 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법은 전력수요예측부가 익일의 전력사용량을 예측하는 단계(s100), 전력가격예측부가 익일의 전력가격을 예측하는 단계(s200), 전력저장용량 산정부가 익일의 전기자동차에 의한 전력공급가능용량을 예측하는 단계(s300), 제어부가 상기 전력수요예측부, 상기 전력가격예측부, 상기 저장용량 산정부에 의해 계산된 예측값으로 가장 많은 이윤이 발생할 시간대별 입찰가능용량을 계산하는 단계(s400), 입찰참가가 결정된 경우 상기 제어부(400)를 통해 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가하는 단계(s500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도8에 도시한 바와 같이 전력사용량을 예측하는 단계(s100)는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력사용량을 데이터를 통해 예측하고, 전력가격예측단계(s200)는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력가격 데이터를 통해서 예측하고, 전력공급가능용량예측단계(s300)는 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량데이터를 통해 전력공급가능용량을 예측하게 된다. 각 단계를 거치면서 입찰가능용량이 산출되며, 입찰을 결정하면 바로 스마트 그리드 수요입찰시스템에 참가하게 되어 앞서 도2에 도시한 바와 같은 전력의 공급과 입찰을 수행하게 된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 전력수요예측부 140 수요예측모듈
200 전력가격예측부 240 가격예측모듈
300 전력저장용량산정부 340 저장용량산정모듈
400 제어부 500 데이터베이스

Claims

시설물의 시간대별 전력의 수요를 예측하는 전력수요예측부;
시간대별 전력의 가격을 예측하는 전력가격예측부;
시설물의 시간대별 전기자동차의 전력공급가능용량을 예측하는 전력저장용량산정부;
스마트그리드 수요입찰시스템에 참가여부를 결정하면 입찰가능용량 및 이득이 최대가 되는 시간대를 계산하는 제어부;및
년·월·일·시간대별 축적된 전력의 수요, 전력의 가격, 전기자동차의 전력공급가능용량에 대한 데이터를 저장·업데이트 하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력수요예측부는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력수요데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일의 전력수요를 예측하는 수요예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력가격예측부는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력가격데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일의 전력가격을 예측하는 가격예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력저장용량산정부는 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량데이터를 상기 데이터베이스로부터 전송받고, 익일 차량저장용량을 예측하는 저장용량산정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템.
제4항에 있어서,
상기 전력저장용량산정부는 익일의 전기자동차 주차대수, 충전량, 방전가능용량, 차량소유자의 충전완료희망시간을 통해서 전력공급가능용량을 예측하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장의 입찰참여시스템
전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법에 있어서,
전력수요예측부가 익일의 전력사용량을 예측하는 단계;
전력가격예측부가 익일의 전력가격을 예측하는 단계;
전력저장용량산정부가 익일의 전기자동차에 의한 전력공급가능용량을 예측하는 단계;
제어부가 상기 전력수요예측부, 상기 전력가격예측부, 상기 전력저장용량산정부에 의해 계산된 예측값으로 가장 많은 이윤이 발생할 시간대별 입찰가능용량을 계산하는 단계;및
입찰참가가 결정된 경우 상기 제어부를 통해 스마트그리드 수요입찰시스템에 참가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 전력수요예측부가 익일의 전력사용량을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력수요데이터를 통해서 전력사용량을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 전력가격예측부가 익일의 전력가격을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 날씨별 전력가격데이터를 통해서 전력가격을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 전력저장용량산정부가 익일의 전력공급가능용량을 예측하는 단계는 시간대별, 요일별, 날씨별 차량저장용량테이터를 통해서 전력공급가능용량을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차를 이용한 전력수요감축시장에 입찰참여하는 방법.