KR20150063204A - 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치 및 그 시험방법 - Google Patents
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Abstract
에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치 및 그 시험방법이 개시된다. 본 발명에 따른 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치는, 에너지저장 시스템의 충방전 계획을 최적화하고, 최적화된 충방전 계획에 기초하여 에너지저장 시스템의 실시간 충방전을 지령하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치에 있어서, 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력하는 데이터 입력부; 에너지 관리장치에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 에너지 관리장치에 의해 계산되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 운전기능정보 입력부; 및 데이터 입력부 및 운전기능정보 입력부에 의해 입력되는 데이터에 기초하여 에너지 관리장치의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출하는 성능지수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 전력소비자의 부하 및 에너지저장 시스템에 연결하지 않고, 수요관리용 에너지저장 시스템의 관리장치에 대한 전력량요금 절감 및 피크저감 운전성능을 시험할 수 있는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.
수요관리용 에너지저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 이차전지 등의 저장장치를 이용하여 전력소비자의 피크부하를 저감하거나, 부하이동을 통하여 소비자의 전기소비패턴을 효율적으로 개선하여 전기요금 등의 비용을 절감하기 위한 시스템이다.
도 1은 일반적인 수요관리용 에너지저장 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 수요관리용 에너지저장 시스템은 저장매체인 저장장치(10), 저장장치(10)를 계통과 연계하면서 충방전을 담당하는 충방전 장치(20) 및 에너지 관리장치(30)로 구성된다.
에너지 관리장치(30)는 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System)이라고도 하며, 전력량요금 절감 또는 피크부하 저감 등과 같은 운전목적을 최대화하기 위하여 에너지저장장치의 충방전 계획을 최적화하고, 이를 바탕으로 실시간 충방전 지령을 하는 역할을 한다.
에너지 관리장치(30)의 운영 프로그램은 도 2와 같이, 기능적으로 크게 소비자의 운전당일 부하를 예측하는 부하예측 기능, 예측된 부하를 이용하여 운전일 이전에 저장장치(10)의 충방전계획을 최적화하는 최적충방전계획 기능, 충방전 계획결과와 운전당일에 계측된 실시간 부하, 저장장치의 상태정보를 이용하여 저장장치(10)에 실시간 충방전 지령을 내리는 실시간 지령 기능으로 구성된다.
에너지 관리장치(30)의 성능은 운영프로그램의 부하예측, 최적충방전계획 및 실시간 지령 기능들의 성능에 의해 결정되는데, 이는 예측된 부하와 운전당일 실제 부하와는 오차가 존재하고, 최적충방전 계획 및 실시간 지령 시 이용되는 저장장치 최적모형에도 실제 물리적인 특성과 오차가 존재하기 때문이다. 따라서 최대한 부하를 정확하게 예측하고, 실제 물리적 특성과 유사하도록 저장장치의 최적모형을 수립하며, 이러한 오차를 보상해 줄 수 있는 실시간 지령 기능의 구현을 통해 이상적인 최적운전 성능에 근접할 수 있다.
에너지 관리장치(30)의 운전방식으로는 전기요금제도 또는 부하관리프로그램에 따라 다양한 방식의 수요관리 운전이 가능하지만, 일반적으로 소비자 부하를 요율이 높은 시간대로부터 낮은 시간대로 이동함으로써 전력량요금을 절감하는 방식과 시간에 따라 변화되는 부하 중 가장 큰 피크부하의 크기를 저감하는 방식으로 구분할 수 있다. 전자의 경우 그 척도가 전력량요금 절감액의 크기가 될 수 있고, 후자의 경우 피크저감 크기가 될 수 있다.
한편, 수요관리용 에너지저장 시스템의 에너지 관리장치(30)는 부하예측, 충방전 최적 스케쥴링 및 실시간 충방전 지령 기능을 통하여 에너지저장 시스템의 설치 소비자의 전력량요금을 최소화하고 피크저감을 최대화하는 기능을 한다. 그런데, 이러한 수요관리 성능을 확인하기 위해서 실제 에너지저장 시스템과 연계하여 시험하는 것은 비용이나, 장소 및 시간 등 현실적인 면에서 매우 어려운 일이라는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 실제 전력소비자의 부하 및 에너지저장 시스템에 연결하지 않고, 수요관리용 에너지저장 시스템의 관리장치에 대한 전력량요금 절감 및 피크저감 운전성능을 시험할 수 있는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치 및 그 시험방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치는, 에너지저장 시스템의 충방전 계획을 최적화하고, 최적화된 충방전 계획에 기초하여 에너지저장 시스템의 실시간 충방전을 지령하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치에 있어서, 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력하는 데이터 입력부; 에너지 관리장치에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 에너지 관리장치에 의해 계산되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 운전기능정보 입력부; 및 데이터 입력부 및 운전기능정보 입력부에 의해 입력되는 데이터에 기초하여 에너지 관리장치의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출하는 성능지수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치는, 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하며, 지령 충방전 출력에 대한 충전 또는 방전 효율을 계산하고, 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하며, 에너지 관리장치의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산하는 에너지저장장치 모델부; 및 에너지저장장치 모델부에 의해 계산된 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산하는 수전전력 계산부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 성능지수 산출부는 데이터 입력부를 통해 입력되는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 수전전력 계산부에 의해 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정한다.
데이터 입력부는, 에너지저장 시스템의 충방전장치에 대한 정격출력, 저장장치의 정격용량, 저장장치의 운전 가용량, 저장장치의 충방전 효율, 저장장치의 사이클수명 사양, 충방전장치의 효율 중의 적어도 하나를 포함하는 사양특성 데이터를 입력할 수 있다.
데이터 입력부는, 전기요금제 중 계절별 또는 월별의 일간 시간대별 전력량요율 및 기본요율을 입력할 수 있다.
운전기능정보 입력부에 입력되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값은 일간부하 예측 데이터와 동일한 구간에 대한 값인 것이 바람직하다.
전술한 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치는, 실측부하 데이터베이스로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 입력받아 저장장치에 대한 충방전 계획값을 이용하여 성능기준값을 계산하는 충방전 최적화 모듈을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 성능지수 산출부는 충방전 최적화 모듈에 의해 계산되는 성능기준값에 기초하여, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산한다.
충방전 최적화 모듈은, 최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 목적함수 설정부; 저장장치의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 제약조건 설정부; 및 제약조건 설정부에 의해 설정된 제약조건 내에서 목적함수 설정부에 의해 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하고, 계산되는 충방전 계획 결과값을 상기 수전전력 계산부에 입력하는 최적 연산부를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험방법은, 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치에 의해 수행되는 수요관리 운전성능 시험방법에 있어서, 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력하는 단계; 에너지 관리장치에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 에너지 관리장치에 의해 계산되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 단계; 및 입력되는 각각의 데이터에 기초하여 에너지 관리장치의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 수요관리 운전성능 시험방법은, 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하고, 지령 충방전 출력에 대한 충전 또는 방전 효율을 계산하는 단계; 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하는 단계; 및 에너지 관리장치의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 수요관리 운전성능 시험방법은, 계산되는 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 성능지수 산출단계는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 수전전력 계산단계에 의해 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정한다.
사양특성 데이터는, 에너지저장 시스템의 충방전장치에 대한 정격출력, 저장장치의 정격용량, 저장장치의 운전 가용량, 저장장치의 충방전 효율, 저장장치의 사이클수명 사양, 충방전장치의 효율 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전기요금제에 대한 정보는, 전기요금제 중 계절별 또는 월별의 일간 시간대별 전력량요율 및 기본요율을 포함할 수 있다.
운전기능정보 입력부에 입력되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값은 일간부하 예측 데이터와 동일한 구간에 대한 값인 것이 바람직하다.
전술한 수요관리 운전성능 시험방법은, 실측부하 데이터베이스로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 입력받아 저장장치에 대한 충방전 계획값을 이용하여 성능기준값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 성능지수 산출단계는 계산되는 성능기준값에 기초하여, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산한다.
여기서, 성능기준값을 계산하는 단계는, 최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 단계; 저장장치의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 제약조건 설정부; 제약조건 설정단계에 의해 설정된 제약조건 내에서 목적함수 설정단계에 의해 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하는 단계; 및 계산되는 충방전 계획 결과값을 수전전력 계산단계에 입력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에너지 관리장치의 수요관리 운전 기능을 실제 현장에 적용하기 전에 그 성능을 용이하게 평가할 수 있는 수단을 제공함으로써, 보다 신뢰성 있고 개선된 수요관리가 기술의 현장 적용이 가능하여, 전력소비자 측면에서는 에너지저장장치의 비용대비 효과가 높아져서 수익 개선이 이루어지고, 공급자 측면에서는 개발비용을 절감하고 개발시간을 단축할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 수요관리용 에너지저장 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 수요관리 운전을 위한 에너지 관리장치의 기능을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템용 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 충방전 최적화 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 성능기준값 계산단계를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2는 수요관리 운전을 위한 에너지 관리장치의 기능을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템용 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 충방전 최적화 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 성능기준값 계산단계를 구체적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 여기서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템용 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험장치(100)는 도 1에 나타낸 에너지저장 시스템의 충방전 계획을 최적화하고, 최적화된 충방전 계획에 기초하여 에너지저장 시스템의 실시간 충방전을 지령하는 에너지 관리장치(30)의 수요관리 운전성능을 시험한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장 시스템용 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치(100)는 데이터 입력부(110), 운전기능정보 입력부(120), 성능지수 산출부(130), 에너지 저장장치 모델부(140), 수전전력 계산부(150) 및 충방전 최적화 모듈(160)을 포함할 수 있다.
데이터 입력부(110)는 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력한다. 이때, 데이터 입력부(110)는 수요관리 운전성능 시험장치(100)에서 사용되는 에너지저장장치 특성 입력 모듈 및 해당 전기요금제 정보 입력모듈로 구성될 수 있다. 에너지저장장치 특성입력 모듈에 입력해야 하는 정보는 충방전장치의 정격출력, 저장장치 정격용량, 저장장치의 운전 가용량(예> 정격용량의 70%만 운전 시 가용량으로 설정), 이용저장장치의 충방전 효율, 저장장치의 사이클수명 사양, 충방전장치의 효율 등일 수 있다. 또한, 전기요금제 정보 입력 모듈에는 해당 전기요금제 중 계절별 또는 월별의 일간 시간대별 전력량요율 및 기본요율이 입력될 수 있다.
운전기능정보 입력부(120)는 에너지 관리장치(30)에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 에너지 관리장치(30)에 의해 계산되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력한다. 피시험 에너지 관리장치(30)의 운전기능 부분은 피시험 에너지 관리장치(30)에서 계산된 일간 부하 예측 데이터(예> 1시간, 30분 또는 15분 간격 등)를 입력하는 예측부하 입력 모듈과 피시험 에너지 관리장치(30)에서 계산된 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 실시간 충방전 입력모듈로 구성될 수 있다. 이때 지령값은 일간부하 예측 데이터와 동일한 구간에 대한 값들이어야 한다. 피시험 에너지 관리장치(30)의 실시간 충방전 지령결과는 에너지저장장치 모델부(140)에 입력된다.
성능지수 산출부(130)는 데이터 입력부(110) 및 운전기능정보 입력부(120)에 의해 입력되는 데이터에 기초하여 에너지 관리장치(30)의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출한다.
에너지저장장치 모델부(140)는 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하며, 지령 충방전 출력에 대한 충전 또는 방전 효율을 계산하고, 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하며, 에너지 관리장치(30)의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산한다.
수전전력 계산부(150)는 에너지저장장치 모델부(140)에 의해 계산된 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산한다. 이때, 성능지수 산출부(130)는 데이터 입력부(110)를 통해 입력되는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 수전전력 계산부(150)에 의해 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정한다. 이 일간 요금절감액 및 피크저감, 두 값은 피시험 에너지 관리장치(30)의 수요관리 운전전략에 따른 저장장치 충방전 명령값으로부터 산출된 결과값이며, 이 값들은 다음과 같이 정의한 두 성능지수를 평가하는 척도로 사용한다.
● 전력량요금 절감 성능지수 = (피시험 EMS의 충방전 명령 결과에 의한 전력량요금 절감액)/(실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액)
● 피크저감 성능지수 = (피시험 EMS의 충방전 명령결과에 의한 피크저감)/(실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 피크저감)
두 성능지수의 분모에 사용된 값은 기준이 되는 이상적인 성능값으로서, 다음과 같은 가정에서 산출되는 값이다.
첫째, 예측부하가 실측부하가 정확하게 일치한다는 가정, 즉 예측부하와 실측부하의 오차가 0이다.
둘째, 최적운전계획에 사용한 저장장치의 모형은 실제 저장장치의 물리적 특성과 정확하게 일치한다.
따라서 이상적인 성능 대비 피시험 에너지 관리장치(30)의 성능으로 상대적인 정확도를 나타낸다.
충방전 최적화 모듈(160)은 실측부하 데이터베이스로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 입력받아 저장장치에 대한 충방전 계획값을 이용하여 성능기준값을 계산한다. 이때, 성능지수 산출부(130)는 충방전 최적화 모듈(160)에 의해 계산되는 성능기준값에 기초하여, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산할 수 있다.
여기서, 충방전 최적화 모듈(160)은 도 4에 도시한 바와 같이, 최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 목적함수 설정부(162), 저장장치(10)의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 제약조건 설정부(164), 및 제약조건 설정부(164)에 의해 설정된 제약조건 내에서 목적함수 설정부(162)에 의해 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하고, 계산되는 충방전 계획 결과값을 수전전력 계산부(150)에 입력하는 최적 연산부(166)를 포함할 수 있다.
이상적인 성능기준값은 실측부하 D/B로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 받아서 충방전 최적화 모듈(160)을 통하여 계산한 저장장치의 충방전 계획값을 이용하여 계산하고, 수전전력 계산부(150)로 입력된다. 이후의 프로세스는 피시험 에너지 관리장치(30)의 실시간 충방전 지령값을 바탕으로 전력량요금 절감액과 피크저감 크기를 계산하는 것과 동일하다.
성능지수 산출부(130)는 전력량요금 절감액 및 피크저감 크기의 성능기준값들과 피시험 에너지 관리장치(30)의 운전알고리즘에 의한 성능계산값들을 이용하여 앞에서 정의한 전력량요금 절감액 및 피크저감 성능지수를 구한다. 두 성능지수는 1에 가까울수록 저장장치의 주어진 물리적 조건에서 낼 수 있는 이상적인 운전 성능에 가까워짐을 의미한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 수요관리 운전성능 시험방법은 도 3에 나타낸 수요관리 운전성능 시험장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 수요관리 운전성능 시험장치(100)는 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력한다(S110). 또한, 수요관리 운전성능 시험장치(100)는 에너지 관리장치(30)에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 에너지 관리장치(30)에 의해 계산되는 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력한다(S120).
수요관리 운전성능 시험장치(100)는 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하며, 지령 충방전 출력에 대한 충전 또는 방전 효율을 계산하고(S130), 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하며(S140), 에너지 관리장치(30)의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산할 수 있다(S150).
수요관리 운전성능 시험장치(100)는 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산한다(S160). 이때, 이상적인 성능기준값은 실측부하 D/B로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 받아서 충방전 최적화 모듈(160)을 통하여 계산한 저장장치의 충방전 계획값을 이용하여 계산될 수 있다(S170).
이 경우, 성능기준값 계산단계(S170)는 도 6에 도시한 바와 같이, 최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 과정(S172), 저장장치(10)의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 과정(S174), 설정된 제약조건 내에서 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하는 과정(S176), 및 계산되는 충방전 계획 결과값을 수전전력 계산단계(S160)에 입력하는 과정(S178)을 포함할 수 있다.
수요관리 운전성능 시험장치(100)는 입력되는 데이터에 기초하여 에너지 관리장치(30)의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출한다(S180). 이때, 수요관리 운전성능 시험장치(100)는 입력되는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (15)
- 에너지저장 시스템의 충방전 계획을 최적화하고, 최적화된 충방전 계획에 기초하여 상기 에너지저장 시스템의 실시간 충방전을 지령하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치에 있어서,
상기 에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력하는 데이터 입력부;
상기 에너지 관리장치에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 상기 에너지 관리장치에 의해 계산되는 상기 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 운전기능정보 입력부; 및
상기 데이터 입력부 및 상기 운전기능정보 입력부에 의해 입력되는 데이터에 기초하여 상기 에너지 관리장치의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출하는 성능지수 산출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제1항에 있어서,
상기 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하며, 지령 충방전 출력에 대한 충전 또는 방전 효율을 계산하고, 상기 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하며, 상기 에너지 관리장치의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산하는 에너지저장장치 모델부; 및
상기 에너지저장장치 모델부에 의해 계산된 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 상기 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산하는 수전전력 계산부
를 더 포함하며,
상기 성능지수 산출부는 상기 데이터 입력부를 통해 입력되는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 상기 수전전력 계산부에 의해 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제1항에 있어서,
상기 데이터 입력부는,
상기 에너지저장 시스템의 충방전장치에 대한 정격출력, 저장장치의 정격용량, 상기 저장장치의 운전 가용량, 상기 저장장치의 충방전 효율, 상기 저장장치의 사이클수명 사양, 상기 충방전장치의 효율 중의 적어도 하나를 포함하는 사양특성 데이터를 입력하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제1항에 있어서,
상기 데이터 입력부는,
전기요금제 중 계절별 또는 월별의 일간 시간대별 전력량요율 및 기본요율을 입력하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제1항에 있어서,
상기 운전기능정보 입력부에 입력되는 상기 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값은 일간부하 예측 데이터와 동일한 구간에 대한 값인 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제2항에 있어서,
실측부하 데이터베이스로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 입력받아 저장장치에 대한 충방전 계획값을 이용하여 성능기준값을 계산하는 충방전 최적화 모듈
을 더 포함하며,
상기 성능지수 산출부는 상기 충방전 최적화 모듈에 의해 계산되는 성능기준값에 기초하여, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 제6항에 있어서,
상기 충방전 최적화 모듈은,
최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 목적함수 설정부;
저장장치의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 제약조건 설정부; 및
상기 제약조건 설정부에 의해 설정된 제약조건 내에서 상기 목적함수 설정부에 의해 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하고, 계산되는 충방전 계획 결과값을 상기 수전전력 계산부에 입력하는 최적 연산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치. - 에너지 관리장치의 수요관리 운전성능 시험장치에 의해 수행되는 수요관리 운전성능 시험방법에 있어서,
에너지저장 시스템에 대한 사양특성 데이터 및 전기요금제에 대한 정보를 입력하는 단계;
상기 에너지 관리장치에 의해 계산되는 일간부하 예측 데이터, 및 상기 에너지 관리장치에 의해 계산되는 상기 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값을 입력하는 단계; 및
입력되는 각각의 데이터에 기초하여 상기 에너지 관리장치의 충방전 명령결과에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하며, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하고, 계산된 값들을 이용하여 전력량요금 절감 성능지수 및 피크저감 성능지수를 산출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제8항에 있어서,
상기 에너지 관리장치의 실시간 충방전 지령결과를 수신하고, 지령 충방전 출력에 대한 상기 충전 또는 방전 효율을 계산하는 단계;
상기 에너지저장 시스템의 충전 또는 방전에 의한 충전상태(SOC: State Of Charge)를 계산하는 단계; 및
상기 에너지 관리장치의 지령 값에 의해 충전 또는 방전되는 출력을 계산하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제9항에 있어서,
계산되는 충방전 출력값과 실측부하 데이터베이스로부터 수신한 일간 실측부하 데이터에 기초하여, 상기 에너지저장 시스템의 설치 소비자가 전력회사로부터 수전받는 일간 수전전력, 일간 시간별 수전전력량 및 일간 최대수전전력을 계산하는 단계
를 더 포함하며,
상기 성능지수 산출단계는 전기요금 정보를 이용하여 일간 전력량요금 절감액을 계산하고, 상기 수전전력 계산단계에 의해 계산되는 일간 최대수전전력을 저감피크로 산정하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제8항에 있어서,
상기 사양특성 데이터는,
상기 에너지저장 시스템의 충방전장치에 대한 정격출력, 저장장치의 정격용량, 상기 저장장치의 운전 가용량, 상기 저장장치의 충방전 효율, 상기 저장장치의 사이클수명 사양, 상기 충방전장치의 효율 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제8항에 있어서,
상기 전기요금제에 대한 정보는,
전기요금제 중 계절별 또는 월별의 일간 시간대별 전력량요율 및 기본요율을 포함하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제8항에 있어서,
상기 운전기능정보 입력부에 입력되는 상기 에너지저장 시스템의 실시간 충방전 지령 값은 일간부하 예측 데이터와 동일한 구간에 대한 값인 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제9항에 있어서,
실측부하 데이터베이스로부터 운전당일의 실제 일간 부하데이터를 입력받아 저장장치에 대한 충방전 계획값을 이용하여 성능기준값을 계산하는 단계
를 더 포함하며,
상기 성능지수 산출단계는 계산되는 상기 성능기준값에 기초하여, 실측부하를 기준으로 한 최적 충방전 계획에 의한 전력량요금 절감액 및 피크저감을 계산하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법. - 제14항에 있어서,
상기 성능기준값을 계산하는 단계는,
최적화를 목적으로 하는 전력량요금 절감액, 피크부하 저감크기 중의 적어도 하나를 목적함수로 설정하는 단계;
저장장치의 충방전 출력, 저장상태 및 수전전력에 대한 제약조건을 설정하는 제약조건 설정부;
상기 제약조건 설정단계에 의해 설정된 제약조건 내에서 상기 목적함수 설정단계에 의해 설정된 목적함수를 최대화하는 저장장치의 일간 충방전 계획을 계산하는 단계; 및
계산되는 충방전 계획 결과값을 상기 수전전력 계산단계에 입력하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요관리 운전성능 시험방법.
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