KR20160017682A - Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system - Google Patents

Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system Download PDF

Info

Publication number
KR20160017682A
KR20160017682A KR1020140098200A KR20140098200A KR20160017682A KR 20160017682 A KR20160017682 A KR 20160017682A KR 1020140098200 A KR1020140098200 A KR 1020140098200A KR 20140098200 A KR20140098200 A KR 20140098200A KR 20160017682 A KR20160017682 A KR 20160017682A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smp
shaving
time
discharge
charge
Prior art date
Application number
KR1020140098200A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101619335B1 (en
Inventor
송화창
김정수
손수빈
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울과학기술대학교 산학협력단 filed Critical 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020140098200A priority Critical patent/KR101619335B1/en
Publication of KR20160017682A publication Critical patent/KR20160017682A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101619335B1 publication Critical patent/KR101619335B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems
    • Y04S20/222Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Abstract

The present invention relates to a method to manage peak shaving in a large battery energy storage system. According to the present invention, the method to manage peak shaving includes: a step of receiving system marginal prices (SMP) information and load data a day ago, secured for the management of a power system; and a step of rearranging first SMP information and load data of the previous long period at the end of the final timing of a time unit of the next long period when entering the next long period in order to maintain the entire charging/discharging scheduling section based on the SMP information; and a step of performing optimized charging/discharging scheduling at a corresponding real-time driving time by using an SMP shaving algorithm based on the rearranged input data. According to the present invention, in order to employ and manage the large battery energy storage system to store overproduced energy (electricity), since SMP shaving, which is a kind of long period control, is applied in real time, a difference between a high SMP moment and a low SMP moment is reduced to maximize economic gains.

Description

대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법{Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a peak shaving operation method for a large-capacity battery energy storage system,

본 발명은 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙(peak shaving: 피크 타임의 전력공급) 운영방법에 관한 것으로서, 특히 SMP(system marginal prices: 계통한계가격) 쉐이빙을 실시간으로 적용함으로써, 경제적 이득을 최대화할 수 있는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a peak shaving operation method of a large capacity battery energy storage system, and in particular, by applying SMP (system marginal prices) shaving in real time, 0001] The present invention relates to a peak shaving operation method for a large-capacity battery energy storage system.

오늘날 급격한 산업고도화는 전 세계적인 에너지 수요의 급증을 초래했다. 최근 이러한 환경에서 분산전원의 보급 및 확대 정책이 적극적으로 추진되고 있다.Rapid industrialization today has caused a worldwide surge in energy demand. Recently, the distribution and expansion policies of distributed power sources are being actively promoted in these environments.

전력 저장 장치는 필요 이상으로 생산된 전력을 저장하여 두었다가 필요할 때 사용함으로써, 에너지 이용의 효율 및 신재생 에너지의 활용도를 향상시키고, 전력계통을 안정화시킬 수 있는 장치이다. The electric power storage device is a device that can store the generated electric power more than necessary and use it when necessary, thereby improving the efficiency of energy use and the utilization of renewable energy, and stabilizing the power system.

현재 신재생 에너지가 증가함에 따라 전력 저장 장치가 배전 및 송변전에 적용되고 있으며, 미래에는 대용량(MW급) 전력 저장 장치가 변전소 단위로 확대 보급될 전망이다. 따라서 확대 보급된 수많은 대용량 전력 저장 장치를 통합관리할 수 있는 스케줄링 장치 및 방법이 제공된다면 전력계통의 부하조절 및 발전설비 운용에 많은 도움이 될 것이다.As the new renewable energy is increasing, power storage devices are being applied before power distribution and transmission. In the future, large capacity (MW class) power storage devices will be spread by substation. Accordingly, if a scheduling apparatus and method capable of integrally managing a large number of large-capacity power storage devices that are widely spread and supplied are provided, it will be very helpful for load control of power system and operation of power generation facilities.

현재 대용량 전력 저장 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 스마트그리드(smart grid)의 세계적인 추세에 따라 신재생 에너지 발전력의 증가와 함께 전력 저장 장치는 전체 전력계통에 확대 보급되어 운용될 것으로 예상된다.Currently, researches on large capacity power storage devices are actively being carried out. With the global trend of smart grid, it is expected that power storage devices will be expanded and operated in the whole power system with the increase of renewable energy generation power.

한편, 이상과 같은 전력 저장 장치의 전력계통 시스템에의 적용은 발전주기에 따라 장주기 및 단주기적인 역할로 구분될 수 있다. 장주기적인 운영은 주로 발전과 에너지 사용의 이동을 주된 목적으로 하여 전력 저장 장치를 에너지원으로 활용하는 것으로서, 이를 위해 일반적으로 1일에 한 주기의 긴 충전기간과 방전기간을 갖도록 운영하고 있다. Meanwhile, the application of the power storage device to the power system of the above-described kind can be divided into a long period and a short period according to the power generation cycle. The long-term operation mainly uses the power storage device as an energy source mainly for the purpose of generation and movement of energy use, and generally, it has a long charging period and a discharging period of one cycle per day.

전력 저장 장치로서의 배터리 에너지 저장 시스템의 장주기 및 단주기적인 역할 중에서 장주기적인 충전 및 방전을 통해 에너지 시간 이동 기능을 수행하는 피크 쉐이빙을 원활하게 수행하기 위해서는 충전 및 방전 전략의 장주기적인 스케줄링뿐만 아니라 실시간 운영 시 획득되는 SoC(state of charge)의 변화 및 배터리 에너지 저장 시스템(battery energy storage system:BESS)을 구성하는 단위 PCS(power conditioning system)의 상태에 따른 실시간 제어 전략이 필수적으로 요구된다.
Among the long-term and short-term roles of the battery energy storage system as a power storage device, in order to smoothly perform peak shaving to perform an energy time shift function through long-term charging and discharging, long- Time control strategy according to the state of the power conditioning system (PCS) that constitutes the battery energy storage system (BESS) and the change of the state of charge (SoC) acquired at the time of power saving.

한국 등록특허 제10-1281309호(2013.07.03 공고)Korean Registered Patent No. 10-1281309 (published on Mar. 3, 2013) 한국 공개특허 제10-2014-0067746호(2014.06.05 공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0067746 (published on June 4, 2015)

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 과생산된 에너지(전력)를 저장하기 위한 대용량 배터리 에너지 저장 시스템을 도입하고, 장주기 제어의 일종인 SMP(system marginal prices:계통한계가격) 쉐이빙을 실시간으로 적용함으로써, 경제적 이득을 최대화할 수 있는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법을 제공함에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a large-capacity battery energy storage system for storing over-produced energy (electric power), and to provide a system with an SMP (system marginal prices) The present invention provides a peak shaving operation method for a large-capacity battery energy storage system that can maximize economic gain by applying the peak shaving operation in real time.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a peak shaving operation method for a large-capacity battery energy storage system,

대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 PMS(power management system)에 탑재되는 피크 쉐이빙 알고리즘의 실행에 의한 피크 쉐이빙 운영방법으로서,A peak shaving operation method by executing a peak shaving algorithm mounted on a power management system (PMS) of a large-capacity battery energy storage system,

a) 전력계통 운영상 확보되는 1일전 부하 데이터와 SMP(system marginal prices:계통한계가격) 정보를 상기 PMS의 입력부에 의해 입력받는 단계;a) receiving by the input unit of the PMS 1-day previous load data and SMP (system marginal prices) information secured in the power system operation;

b) 상기 PMS의 제어부에 의해 상기 SMP 정보를 기반으로, 전체 충/방전 스케줄링 구간을 유지하기 위해 다음 장주기에 진입하는 시점에서 그 이전의 장주기의 첫 번째 SMP 정보 및 부하 데이터를 다음 장주기의 시간 단위의 최종 시점의 후미에 재배치하는 단계; 및b) The control unit of the PMS, based on the SMP information, maintains the entire charge / discharge scheduling interval, and at the time of entering the next long period, the first SMP information and load data of the previous long- Rearward of the final point of time; And

c) 상기 SMP 정보 및 부하 데이터의 재배치 후, 상기 제어부에 의해 그 재배치된 입력 데이터를 이용하여 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약조건의 해를 구하는 단계;c) after the relocation of the SMP information and the load data, obtaining the solution of the constraint condition related to the object function and the object function of the SMP shaving using the relocated input data by the controller;

d) 상기 재배치된 입력 데이터와 상기 구해진 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약 조건의 해를 바탕으로, 상기 제어부에 의해 SMP 쉐이빙 알고리즘을 이용하여 해당 실시간 운전 시점에서 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.d) using the SMP shaving algorithm by the control unit on the basis of the relocated input data, the obtained objective function of the SMP shaving and the solution of the constraint condition related to the objective function, and performing charge / discharge scheduling And a step of performing the step of performing the step of performing the step

여기서, 상기 단계 c)에서 상기 SMP 쉐이빙의 목적함수는 전력 구입 가격을 최소화하는 목적함수로서 다음과 같은 수식 관계로 표현될 수 있다.Here, in the step c), the objective function of the SMP shaving may be expressed by the following equation as an objective function to minimize the power purchase price.

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 상기 단계 c)에서 상기 제약 조건은 배터리의 충전과 방전 시의 SoC(state of charge)의 변화 특성을 보여주는 방전 차분 방정식을 포함할 수 있다.In addition, in the step c), the constraint condition may include a discharge differential equation showing a change characteristic of a state of charge (SoC) at the time of charging and discharging the battery.

이때, 상기 방전 차분 방정식은 다음과 같은 수식 관계로 표현될 수 있다. At this time, the discharge differential equation can be expressed by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 단계 d)에서 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 바람직하게는 실시간 운전에 적용가능한 PCS(power conditioning system) 모듈의 상태 정보 및 각 PCS 모듈에 속해 있는 배터리의 충전 상태 정보를 고려하여 충/방전 스케줄링을 수행한다.In performing the optimized charging / discharging scheduling in step d), preferably, state information of a power conditioning system (PCS) module applicable to real-time operation and charging state information of a battery belonging to each PCS module Charge / discharge scheduling is carried out.

또한, 상기 단계 d)에서 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 첫 번째 장주기 시간단위에서는 1∼48 구간에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하고, 두 번째 장주기 시간단위에 해당하는 시점에서는 첫 번째 데이터를 제일 마지막 구간으로 이동시켜 생성된 1∼48 구간 데이터에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행한다.
In addition, in performing the optimized charge / discharge scheduling in step d), charge / discharge scheduling optimized for 1 to 48 periods is performed in the first long-term time unit, Performs optimized charge / discharge scheduling for the 1 to 48-interval data generated by moving the first data to the last interval.

이와 같은 본 발명에 의하면, 과생산된 에너지(전력)를 저장하기 위한 대용량 배터리 에너지 저장 시스템을 도입하여 운영함에 있어서, 장주기 제어의 일종인 SMP(system marginal prices: 계통한계가격) 쉐이빙을 실시간으로 적용함으로써 SMP가 높은 시점과 낮은 시점 사이의 차이를 줄여 경제적 이득을 최대화할 수 있다.
According to the present invention, when introducing and operating a large-capacity battery energy storage system for storing over-produced energy (electric power), SMP (system marginal prices) shaving, which is a kind of long- Thereby maximizing the economic gain by reducing the difference between the high and low SMP points.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 2는 본 발명의 방법을 구현하기 위해 채용되는 BESS의 등가 모델의 회로 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 1일의 데이터를 다수의 구간의 데이터로 분할하여 각각의 시점에서 스케줄링을 최적화하는 과정을 도식적으로 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 의한 SMP 쉐이빙을 위한 임의의 특정일의 SMP 데이터를 보여주는 도면.
도 5는 특정일의 부하데이터와 SMP 데이터를 이용하여, 본 발명에 채용되는 실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘을 RT 모드 시뮬레이터에 적용한 결과를 보여주는 도면.
도 6은 규모 축소된 부하곡선과 본 발명에 채용되는 SMP 쉐이빙에 의한 충방전 전략이 적용된 삭감 부하곡선의 특성을 보여주는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart illustrating an implementation of a peak shaving operating method of a large capacity battery energy storage system in accordance with an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a circuit diagram of an equivalent model of the BESS employed to implement the method of the present invention;
3 is a diagram illustrating a process of dividing data of one day into data of a plurality of intervals according to the method of the present invention and optimizing the scheduling at each time.
Figure 4 shows SMP data of any particular day for SMP shaving by the method according to the present invention.
5 is a diagram showing a result of applying a real-time SMP shaving algorithm employed in the present invention to an RT-mode simulator by using load data and SMP data of a specific day;
FIG. 6 is a graph showing characteristics of a reduced load curve and a reduction load curve to which a charge / discharge strategy based on SMP shaving employed in the present invention is applied; FIG.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best way Should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module, "and" device " Lt; / RTI >

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating an operation procedure of a peak shaving operation method of a large-capacity battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법은, 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 PMS(power management system)(미도시)에 탑재되는 피크 쉐이빙 알고리즘의 실행에 의한 피크 쉐이빙 운영방법으로서, 먼저 전력계통 운영상 확보되는 1일전 부하 데이터와 SMP(system marginal prices:계통한계가격) 정보를 외부의 정보 제공원(예를 들면, 한국전력공사)으로부터 상기 PMS의 입력부에 의해 입력받는다(단계 S101).1, a peak shaving operation method of a large capacity battery energy storage system according to the present invention includes a peak shaving operation performed by a peak shaving algorithm installed in a power management system (PMS) (not shown) of a large capacity battery energy storage system, As an operation method, the load data and the SMP (system marginal prices) information of the one day before secured in the operation of the power system are input from an external information provider (for example, KEPCO) by the input unit of the PMS (Step S101).

그러면, 상기 PMS의 제어부는 상기 SMP 정보를 기반으로, 배터리의 전체 충/방전 스케줄링 구간을 유지하기 위해 다음 장주기에 진입하는 시점에서 그 이전의 장주기의 첫 번째 SMP 정보 및 부하 데이터를 다음 장주기의 시간 단위의 최종 시점의 후미에 재배치한다(단계 S102). 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.Then, the control unit of the PMS controls the first SMP information and the load data of the previous long period to enter the next long period to maintain the full charging / discharging scheduling interval of the battery based on the SMP information, Rearranged at the tail end of the unit (step S102). This will be described later.

이상에 의해 SMP 정보 및 부하 데이터의 재배치가 완료되면, 상기 제어부에 의해 그 재배치된 입력 데이터를 이용하여 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약조건의 해를 구한다(단계 S103).When the relocation of the SMP information and the load data is completed as described above, the control unit obtains the solution of the constraint condition related to the objective function and the objective function of the SMP shaving using the relocated input data (step S103).

이때, 상기 SMP 쉐이빙의 목적함수는 전력 구입 가격을 최소화하는 목적함수로서 다음과 같은 수식 관계로 표현될 수 있다.At this time, the objective function of the SMP shaving can be expressed by the following equation as an objective function to minimize the power purchase price.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, C(k)는 SMP 정보,

Figure pat00004
는 k시점에서의 쉐이빙이 이루어진 부하 수준, M은 시작점, N은 끝점을 각각 나타낸다.Here, C (k) represents SMP information,
Figure pat00004
Denotes the load level at which the shaving is performed at point k, M denotes the starting point, and N denotes the end point.

또한, 상기 단계 S103에서 상기 제약 조건은 배터리의 충전과 방전 시의 SoC(state of charge)의 변화 특성을 보여주는 방전 차분 방정식을 포함할 수 있다.In addition, the constraint condition may include a discharge differential equation showing a change characteristic of a state of charge (SoC) at the time of charging and discharging the battery in step S103.

이때, 상기 방전 차분 방정식은 다음과 같은 수식 관계로 표현될 수 있다. At this time, the discharge differential equation can be expressed by the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

이상과 같은 방전 차분 방정식에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.The above-described discharge differential equation will be described later.

이렇게 하여 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약조건의 해가 구해지면, 상기 단계 S102에서의 재배치된 입력 데이터와 상기 구해진 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약 조건의 해를 바탕으로, 상기 제어부에 의해 SMP 쉐이빙 알고리즘을 이용하여 해당 실시간 운전 시점에서 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행한다(단계 S104).When the solution of the constraint condition related to the objective function of the SMP shaving and the objective function of the SMP shaving is obtained, the solution of the constrained condition related to the objective function of the obtained SMP shaving and the relocated input data in the step S 102 , And performs the charge / discharge scheduling optimized at the corresponding real-time operation time using the SMP shaving algorithm by the controller (step S104).

여기서, 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 바람직하게는 실시간 운전에 적용가능한 PCS(power conditioning system) 모듈의 상태 정보 및 각 PCS 모듈에 속해 있는 배터리의 충전 상태 정보를 고려하여 충/방전 스케줄링을 수행한다.In performing the optimized charge / discharge scheduling, it is preferable that charge / discharge is performed in consideration of state information of a power conditioning system (PCS) module applicable to real-time operation and charge state information of a battery belonging to each PCS module, And performs scheduling.

이때 또한, 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 첫 번째 장주기 시간단위에서는 1∼48 구간에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하고, 두 번째 장주기 시간단위에 해당하는 시점에서는 첫 번째 데이터를 제일 마지막 구간으로 이동시켜 생성된 1∼48 구간 데이터에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행한다.At this time, in performing the optimized charge / discharge scheduling, optimized charge / discharge scheduling is performed for 1 to 48 periods in the first long-term time unit, and first charge / discharge scheduling is performed in the second long- To the last interval, and performs optimized charge / discharge scheduling on the generated 1 to 48-interval data.

그러면, 이하에서는 이상과 같은 본 발명에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법과 관련하여 부연 설명을 해보기로 한다.Hereinafter, the peak shaving operation method of the large-capacity battery energy storage system according to the present invention will be described in further detail.

< 피크 쉐이빙 알고리즘 ><Peak shaving algorithm>

본 발명에서 채용하는 피크 쉐이빙 알고리즘은 전력 계통 운영상 확보될 수 있는 1일 전 부하곡선과 계통한계가격(system marginal prices: SMP) 정보를 입력으로 하여 익일의 피크 부하 시 방전 스케줄링을 수립한다. 그러나 실시간 운전에서는 적용가능한 PCS 모듈의 상태 정보 및 각 PCS 모듈에 속해 있는 배터리의 SoC(state of charge) 정보를 고려하여 피크 쉐이빙(peak shaving)을 위한 충방전 전략이 재실행될 필요가 있다. 이 경우 시간의 진행에 따라 피크 쉐이빙 알고리즘 수행을 위한 시간의 범위가 점차 감소되어 익일의 시점에 도달할수록 상대적으로 짧은 시간에서 이익을 극대화하는 전략(SMP 기반 전략 수립의 경우)을 수립할 가능성이 있다. 본 발명에서는 실시간 운영에 적합한 경제 모델 예측 제어 기반의 실시간 피크 쉐이빙 모듈을 도입한다. The peak shaving algorithm adopted in the present invention establishes the discharge scheduling at the peak load of the next day by inputting the pre-load curve and the system marginal prices (SMP) information that can be ensured in the power system operation. However, in real-time operation, the charging / discharging strategy for peak shaving needs to be re-executed considering the state information of the applicable PCS module and the state of charge (SoC) information of the battery belonging to each PCS module. In this case, as the time progresses, the time range for performing the peak shaving algorithm gradually decreases, and it is possible to establish a strategy (in case of SMP-based strategy establishment) that maximizes the profit in a relatively short time as the next day . In the present invention, a real-time peak shaving module based on economic model prediction control suitable for real-time operation is introduced.

< SMP 쉐이빙의 장주기 운영 및 BESS 모델 ><Long-term operation of SMP shaving and BESS model>

에너지 저장 장치의 적용성은 방전 주기에 따라 장주기적인 역할과 단주기적인 역할로 구분될 수 있다. 피크 쉐이빙은 장주기 운영에서 배터리 에너지 저장장치의 주요 기능이다. 시스템의 안정성을 유지하기 위한 여러 장주기 운영 기능들이 있지만, 에너지 시간 이동의 T&D 기능을 수행하는 피크 쉐이빙을 원활하게 수행하기 위해서는 충전과 방전 전력의 장주기적인 스케줄링뿐만 아니라 실시간 운영 시 획득되는 SoC의 변화 및 BESS(battery energy storage system)를 구성하는 단위 PCS의 상태에 따른 실시간 제어전략이 필수적으로 요구된다.The applicability of the energy storage device can be divided into a long - term role and a short - term role according to the discharge cycle. Peak shaving is a key feature of battery energy storage in long-term operation. In order to smoothly perform peak shaving to perform the T & D function of the energy time shift, there are several long-term operation functions for maintaining the stability of the system. However, in order to smoothly perform peak shaving, A real-time control strategy based on the state of the unit PCS constituting the BESS (battery energy storage system) is indispensably required.

장주기 운영을 위한 BESS의 충전과 방전 스케줄링을 결정하기 위해서 특정한 BESS 모델이 필요하며, 이를 위해 필요한 데이터 중에서 가장 중요하게 고려되어야 할 특성은 배터리 SoC의 변화 특성이다. 본 발명에서는 전압형 양방향 컨버터를 포함한 BESS의 등가 모델을 도입하고, 여기에 포함된 파라미터들을 충전과 방전 스케줄링에 적용될 수 있는 형태로 표현했다. A specific BESS model is needed to determine charging and discharging scheduling of BESS for long - term operation, and the most important characteristic to be considered for this is the characteristic of battery SoC. In the present invention, an equivalent model of BESS including a voltage type bi-directional converter is introduced, and the parameters included therein are expressed in a form applicable to charge and discharge scheduling.

도 2는 본 발명의 방법을 구현하기 위해 채용되는 BESS의 등가 모델의 회로 구성을 보여주는 도면이다.Fig. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an equivalent model of the BESS employed to implement the method of the present invention. Fig.

도 2를 참조하면, BESS의 등가 모델의 회로에서 Rc는 양방향 컨버터에서 부하 운전 시에 나타나는 손실을 표현하는 저항 성분이고, Rs1과 Rs2는 부하 운전 시에 배터리의 DC측 손실을 표현하기 위한 저항 성분을 나타낸다. 그리고, Cs는 직렬 커패시턴스 성분이고, Rp는 배터리의 자연 방전 손실을 표현하기 위한 병렬 저항 성분을 나타낸다. 또한, Vdco는 배터리의 개방 시 DC 전압을 나타낸다.2, and R c is the resistance component representing a loss appears at the time of high load operation in the bi-directional converter in the circuit of an equivalent model of the BESS, R s1 and R s2 is to express the DC-side loss of the battery at the time of high load operation Respectively. C s is a series capacitance component, and R p is a parallel resistance component for expressing the natural discharge loss of the battery. V dco represents the DC voltage when the battery is opened.

본 발명에서는 이상과 같은 등가 BESS 모델에 대한 고찰을 통해 SMP 쉐이빙 알고리즘에 적용될 수 있도록 충전과 방전 시 SoC 변화에 초점을 맞추어 방전 차분 방정식을 도입하였고, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.In the present invention, a discharge differential equation is introduced by focusing on the SoC variation during charging and discharging so as to be applicable to the SMP shaving algorithm through consideration of the equivalent BESS model as described above.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 k시점에서의 배터리의 충전에너지,
Figure pat00008
는 배터리의 자연 방전 손실에 의한 자연 방전 손실 계수,
Figure pat00009
는 정상상태 부하 운전 시 BESS(battery energy storage system) 모델의 양방향 컨버터의 저항 성분에 의한 손실 계수,
Figure pat00010
는 배터리의 직렬저항에 의한 손실 계수,
Figure pat00011
는 k시점에서의 배터리의 방전전력,
Figure pat00012
는 단위 시간을 각각 나타낸다. 본 발명에서는 이러한 단위 시간을 30분으로 가정하기로 한다.here,
Figure pat00007
Is the charge energy of the battery at time k,
Figure pat00008
The natural discharge loss coefficient due to the natural discharge loss of the battery,
Figure pat00009
Is the loss factor due to the resistance component of the bidirectional converter of the battery energy storage system (BESS) model during steady state load operation,
Figure pat00010
Is the loss coefficient due to the series resistance of the battery,
Figure pat00011
Is the discharge power of the battery at time k,
Figure pat00012
Represents the unit time. In the present invention, it is assumed that the unit time is 30 minutes.

< SMP Shaving 알고리즘 ><SMP Shaving Algorithm>

본 발명에 도입된 SMP Shaving 알고리즘은 전력 구입 가격의 최소화를 위해서 각 시점에서의 계통한계가격(SMP) 정보를 적용한다. 이는 SMP 정보를 이용하여 해당 시점의 에너지 사용시간의 이동(energy time shift)을 하기 위한 알고리즘이다. 이 알고리즘에서 사용된 SMP Shaving의 목적함수는 다음의 수학식 2와 같이 표현할 수 있고, 이러한 목적함수와 관련된 제약 조건은 수학식 3 내지 8과 같이 표현할 수 있다.The SMP Shaving algorithm introduced in the present invention applies SMP information at each time point to minimize the purchase price of the power. This is an algorithm for energy time shift of energy use time at the point of time using SMP information. The objective function of SMP Shaving used in this algorithm can be expressed as Equation (2) below, and the constraints related to the objective function can be expressed by Equations (3) to (8).

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, C(k)는 SMP 정보,

Figure pat00014
는 k시점에서의 쉐이빙이 이루어진 부하 수준, M은 시작점, N은 끝점을 각각 나타낸다.Here, C (k) represents SMP information,
Figure pat00014
Denotes the load level at which the shaving is performed at point k, M denotes the starting point, and N denotes the end point.

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

Figure pat00017
Figure pat00017

Figure pat00018
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 수학식 3에서

Figure pat00021
는 k시점에서의 규모 축소된 부하 수준을 의미하고, 수학식 4는 수학식 1과 같다. 수학식 5는 배터리의 방전 전력은 최대, 최소의 방전 전력 범위 내에 있음을 의미하는 제약조건이고, 수학식 6은 배터리에서 에너지의 과다방전과 과다충전을 억제하기 위한 제약조건이다. 수학식 7의
Figure pat00022
는 스케줄링의 시작점에서의 초기 SoC를 나타내고, 수학식 8은 스케줄링의 시작점과 끝점을 의미한다.In Equation (3)
Figure pat00021
Denotes the reduced load level at time k, and Equation (4) is Equation (1). Equation (5) is a constraint condition that the discharge power of the battery is within the maximum and minimum discharge power ranges, and Equation (6) is a constraint condition for suppressing overdischarging and overcharging of energy in the battery. Equation (7)
Figure pat00022
Represents the initial SoC at the starting point of the scheduling, and Equation (8) represents the starting point and the end point of the scheduling.

< SMP Shaving의 실시간 모듈 구현 문제 ><Real-time module implementation problem of SMP Shaving>

국내의 전력시장에서 SMP 데이터는 하루 전에 예측된 부하데이터를 기반으로 하여 결정된 후 제공된다. 미리 주어진 SMP 데이터를 이용하여 배터리의 충방전 전략을 수립하고 이를 실시간 운영에 반영할 수 있으나, 내부 고장에 따른 PCS 모듈의 상태 변화 및 각 PCS에 포함되어 있는 배터리의 SoC의 비정상적인 변화에 빠르게 대처하기 어렵다. 따라서, 각각의 PCS 모듈의 SoC 정보가 실시간으로 측정되어야 하고, 이것이 스케줄링 결정에 반영되어야 한다.In the domestic power market, SMP data is provided based on the predicted load data the day before. The battery charging and discharging strategy can be established by using the given SMP data and it can be reflected in real time operation. However, it is possible to quickly cope with the change of the state of the PCS module due to the internal failure and the abnormal change of the SoC of the battery included in each PCS it's difficult. Therefore, the SoC information of each PCS module should be measured in real time, and this should be reflected in the scheduling decision.

SMP 정보는 하루에 한번 주어지기 때문에 일반적으로 전체 스케줄링 구간은 점점 짧아진다. 1일의 스케줄링 구간에서 후반부에서는 이러한 문제로 인해 원하지 않는 쉐이빙이 이루어질 수도 있다. 따라서 경제 모델 예측 제어의 개념을 적용하고자 할 때, 전체 스케줄링 구간은 변하지 않도록 설정해 주어야 한다.Since the SMP information is given once a day, the overall scheduling interval is generally shorter. In the latter part of the scheduling period of 1 day, undesirable shaving may be caused by this problem. Therefore, when applying the concept of economic model predictive control, the entire scheduling interval should be set not to change.

본 발명에서 도입하고 있는 실시간 운영을 위한 SMP 쉐이빙 알고리즘은 미리 제공된 SMP 정보를 이용하여 충전과 방전 스케줄링을 결정한다. 부하 변화에 따른 변동이 없는 국내 전기 도매가격(wholesale price)의 기준인 SMP를 적용하고자 할 때, 전체 스케줄링 구간을 유지하기 위해 다음 장주기에 진입하는 시점에서 그 이전의 SMP 및 부하 데이터를 최종 시점의 뒷부분에 재배치하여 충방전 스케줄링을 수행한다. 이때, 이렇게 재배치된 입력 데이터를 이용하여 상기 수학식 2 내지 8의 해를 구하는데 있어서, 예컨대 M은 1로 N은 48로 설정하여 충분히 긴 기간의 전체적인 이익을 극대화하기 위해 제어전략을 수립한다. 해당 시점에서의 제어량은 첫 번째 시간 단위에서 결정된 충전 또는 방전량을 적용한다. The SMP shaving algorithm for real-time operation introduced in the present invention determines charge and discharge scheduling using previously provided SMP information. In order to maintain SMP, which is the standard of wholesale price, there is no fluctuation due to the load change. In order to maintain the entire scheduling interval, the SMP and the load data before the entry into the next long term And rearranged at the rear to perform charge / discharge scheduling. At this time, in finding the solutions of the above Equations 2 to 8 using the input data rearranged in this manner, for example, M is set to 1 and N is set to 48 to establish a control strategy to maximize the overall profit for a sufficiently long period. The amount of control at that point applies the charge or discharge amount determined in the first time unit.

본 발명에서의 실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘은 더욱 효과적인 실시간 운전전략 수립을 위해 도 3과 같이, 1일 24시간의 데이터를 30분 간격의 48구간의 데이터로 분할하여 각각의 시점에서 스케줄링을 최적화한다. The real-time SMP shaving algorithm according to the present invention divides data of 24 hours a day into 48 segments of data every 30 minutes to optimize the scheduling at each time to establish a more effective real-time operation strategy.

도 3에 도시된 바와 같이, 실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘 전략을 적용할 때, 첫 번째 장주기 시간단위에서는 1∼48구간에 대하여 최적화된 충방전 스케줄링을 수행하고, 두 번째 장주기 시간단위에 해당하는 시점에서는 첫 번째 데이터를 제일 마지막 구간으로 이동시켜 생성된 1∼48구간 데이터에 대하여 스케줄링을 최적화한다.As shown in FIG. 3, when real-time SMP shaving algorithm strategy is applied, optimized charging / discharging scheduling is performed for 1 to 48 intervals in the first long-term time unit, The first data is shifted to the last segment, and the scheduling is optimized for the generated data of 1 to 48 sectors.

< 시뮬레이션 및 결과 고찰><Simulation and Results>

도 4는 SMP 쉐이빙을 위한 임의의 특정일(예컨대, 3월 21일)의 SMP 데이터를 보여주는 도면이다.Figure 4 is a view showing SMP data for any particular day (e.g., March 21) for SMP shaving.

전력시장에서 각 시간별 SMP는 하루 전에 24개 구간에 대하여 결정되므로, 본 발명에 도입된 실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘에 적용하기 위해 1일 24개의 SMP 데이터를 30분 간격의 48구간의 데이터로 분할하여 적용하였다.Since each time-specific SMP in the electric power market is determined for 24 intervals one day before, 24 SMP data per day is divided into 48 intervals of 30 minutes interval for application to the real-time SMP shaving algorithm introduced in the present invention .

실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘을 테스트하기 위해 적용된 RT(real time) 모드 시뮬레이터는 PMS의 실시간 운영 모듈을 시뮬레이션할 수 있는 프로그램으로, 실시간 운영 모드는 장주기 시간 단위에 해당하는 30분을 다시 2분 주기의 15개 구간으로 나누어 각 구간에서 발생할 수 있는 BESS의 운용 상태의 변화를 고려하여 장주기 모드에서 결정된 현재 구간에서의 제어량을 각 PCS 모듈에 분배한다. 따라서 PCS에서는 1일을 48개의 장주기 구간과 720개의 RT 모드 구간으로 표현한다.The RT (real time) mode simulator, which is applied to test the real time SMP shaving algorithm, is a program that can simulate real time operation module of PMS. In real time operation mode, 30 minutes corresponding to the long time unit, The control amount in the current interval determined in the long term mode is distributed to each PCS module in consideration of the change in the operating state of BESS that can occur in each section. Therefore, in PCS, 1 day is expressed as 48 long period intervals and 720 RT mode intervals.

도 5는 특정일(예컨대, 3월 21일)의 부하데이터와 SMP 데이터를 이용하여 실시간 SMP 쉐이빙 알고리즘을 RT 모드 시뮬레이터에 적용한 결과를 보여주는 도면이다.5 is a diagram showing a result of applying a real-time SMP shaving algorithm to an RT mode simulator using load data and SMP data for a specific day (e.g., March 21).

도 5를 참조하면, 본 시뮬레이션에서는 BESS의 초기 SoC로 2.4[MWh]를 적용하고, BESS의 모델 파라미터에 해당하는

Figure pat00023
는 각각 0.05, 0.025, 0의 값을 적용하였다. 도 5의 그래프는 "Pbat", "SoC" 및 "Benefit"의 곡선으로 이루어져 있다. "Pbat"은 BESS의 유효전력 출력을 의미하고, 이 값이 음(-)일 때는 배터리가 충전되는 상태이며, 이에 따라 "SoC"가 증가된다. 반대로 "Pbat"이 양(+)일 때는 배터리가 방전되고 있는 상태를 나타내고, 이 상태에서는 "SoC"가 감소된다. "Benefit"은 SMP 쉐이빙 알고리즘을 사용하였을 경우에 축적된 이득을 의미하며, 이때 "Benefit"은 "Pbat"과 해당 시점에서의 SMP, 그리고 RT 모드 시간단위의 간격(1/30 hour)에 의하여 변화된다. 본 시뮬레이션에서 최종 시점의 축적된 이득은 459.937[kWon]이다.Referring to FIG. 5, in this simulation, 2.4 [MWh] is applied to the initial SoC of BESS, and the corresponding
Figure pat00023
0.025, and 0, respectively. The graph of FIG. 5 consists of curves of "Pbat &quot;," SoC "and" Benefit &quot;."Pbat" refers to the active power output of the BESS, and when this value is negative (-), the battery is in a state of charge and thus "SoC" is increased. Conversely, when "Pbat" is positive, it indicates that the battery is being discharged, and in this state, "SoC" is decreased. "Benefit" refers to the accumulated gain when using the SMP shaving algorithm, where "Benefit" is the "Pbat", the SMP at that time, and the time interval (in 1/30 hour) do. In this simulation, the accumulated gain at the end point is 459.937 [kWon].

도 6은 규모 축소된 부하곡선과 삭감 부하곡선의 특성을 보여주는 도면이다.6 is a graph showing the characteristics of a reduced-size load curve and a reduced load curve.

도 6을 참조하면, 규모 축소된 부하곡선에 해당하는 'ScaledLoad'는 해당 개소에 위치한 BESS가 감당할만한 수준의 부하 규모로 축소된 부하값을 의미하고, 삭감 부하곡선을 의미하는 'CutLoad'는 실시간 SMP 쉐이빙에 의한 충방전 전략('Pbat'의 변화)이 적용된 곡선이다. 본 발명에서는 SMP 쉐이빙을 수행했기 때문에 피크 부하를 감소시키는데 목적이 있기보다는 SMP 쉐이빙의 목적함수에 따른 전력 구입 비용 최소화를 위한 결과로 입력된 부하곡선(부하데이터)과 계통한계가격(SMP) 데이터에 따라 해당 실시간 운전시점에서 가장 경제적인 BESS 충방전 스케줄링이 수행될 수 있도록 하는데 목적이 있다. 도 4와 도 5∼6을 비교해보면 서로에 상응하는 시간에 배터리의 충전과 방전이 적절히 수행되고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, 'ScaledLoad' corresponding to the reduced load curve means a load value reduced to a level of load that can be accommodated by the BESS located at the corresponding point, and 'CutLoad' It is the curve to which charge / discharge strategy (change of 'Pbat') by SMP shaving is applied. In the present invention, since the SMP shaving is performed, the load curve (load data) and the systematic marginal cost (SMP) data are inputted as a result for minimizing the power purchase cost according to the objective function of the SMP shaving, Accordingly, it is an object of the present invention to enable BESS charge / discharge scheduling to be performed most economically at the time of real-time operation. 4 and 5 to 6, it can be seen that the charging and discharging of the battery are properly performed at a time corresponding to each other.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법은 과생산된 에너지(전력)를 저장하기 위한 대용량 배터리 에너지 저장 시스템을 도입하여 운영함에 있어서, 장주기 제어의 일종인 SMP(system marginal prices: 계통한계가격) 쉐이빙을 실시간으로 적용함으로써 SMP가 높은 시점과 낮은 시점 사이의 차이를 줄여 경제적 이득을 최대화할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the peak shaving operation method of the large capacity battery energy storage system according to the present invention, when a large capacity battery energy storage system for storing the over-produced energy (power) is introduced and operated, (system marginal prices). By applying shaving in real time, it is possible to maximize the economic gain by reducing the difference between high and low SMP points.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Be clear to the technician. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (6)

대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 PMS(power management system)에 탑재되는 피크 쉐이빙 알고리즘의 실행에 의한 피크 쉐이빙 운영방법으로서,
a) 전력계통 운영상 확보되는 1일전 부하 데이터와 SMP(system marginal prices:계통한계가격) 정보를 상기 PMS의 입력부에 의해 입력받는 단계;
b) 상기 PMS의 제어부에 의해 상기 SMP 정보를 기반으로, 전체 충/방전 스케줄링 구간을 유지하기 위해 다음 장주기에 진입하는 시점에서 그 이전의 장주기의 첫 번째 SMP 정보 및 부하 데이터를 다음 장주기의 시간 단위의 최종 시점의 후미에 재배치하는 단계; 및
c) 상기 SMP 정보 및 부하 데이터의 재배치 후, 상기 제어부에 의해 그 재배치된 입력 데이터를 이용하여 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약조건의 해를 구하는 단계;
d) 상기 재배치된 입력 데이터와 상기 구해진 SMP 쉐이빙의 목적함수 및 그 목적함수와 관련된 제약 조건의 해를 바탕으로, 상기 제어부에 의해 SMP 쉐이빙 알고리즘을 이용하여 해당 실시간 운전 시점에서 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
A peak shaving operation method by executing a peak shaving algorithm mounted on a power management system (PMS) of a large-capacity battery energy storage system,
a) receiving by the input unit of the PMS 1-day previous load data and SMP (system marginal prices) information secured in the power system operation;
b) The control unit of the PMS, based on the SMP information, maintains the entire charge / discharge scheduling interval, and at the time of entering the next long period, the first SMP information and load data of the previous long- Rearward of the final point of time; And
c) after the relocation of the SMP information and the load data, obtaining the solution of the constraint condition related to the object function and the object function of the SMP shaving using the relocated input data by the controller;
d) using the SMP shaving algorithm by the control unit on the basis of the relocated input data, the obtained objective function of the SMP shaving and the solution of the constraint condition related to the objective function, and performing charge / discharge scheduling And performing a peak shaving operation of the mass storage battery energy storage system.
제1항에 있어서,
상기 단계 c)에서 상기 SMP 쉐이빙의 목적함수는 전력 구입 가격을 최소화하는 목적함수로서 다음과 같은 수식 관계로 표현되는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
Figure pat00024

여기서, C(k)는 SMP 정보,
Figure pat00025
는 k시점에서의 쉐이빙이 이루어진 부하 수준, M은 시작점, N은 끝점을 각각 나타낸다.
The method according to claim 1,
Wherein the objective function of the SMP shaving in the step c) is expressed as an objective function that minimizes a power purchase price, and is represented by the following equation.
Figure pat00024

Here, C (k) represents SMP information,
Figure pat00025
Denotes the load level at which the shaving is performed at point k, M denotes the starting point, and N denotes the end point.
제1항에 있어서,
상기 단계 c)에서 상기 제약 조건은 배터리의 충전과 방전 시의 SoC(state of charge)의 변화 특성을 보여주는 방전 차분 방정식을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
The method according to claim 1,
Wherein the constraint condition in the step c) includes a discharge differential equation showing a change characteristic of a state of charge (SoC) at the time of charging and discharging the battery.
제3항에 있어서,
상기 방전 차분 방정식은 다음과 같은 수식 관계로 표현되는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
Figure pat00026

여기서,
Figure pat00027
는 k시점에서의 배터리의 충전에너지,
Figure pat00028
는 배터리의 자연 방전 손실에 의한 자연 방전 손실 계수,
Figure pat00029
는 정상상태 부하 운전 시 BESS(battery energy storage system) 모델의 양방향 컨버터의 저항 성분에 의한 손실 계수,
Figure pat00030
는 배터리의 직렬저항에 의한 손실 계수,
Figure pat00031
는 k시점에서의 배터리의 방전전력,
Figure pat00032
는 단위 시간을 각각 나타낸다.
The method of claim 3,
Wherein the discharge differential equation is expressed by the following equation: &lt; EMI ID = 1.0 &gt;
Figure pat00026

here,
Figure pat00027
Is the charge energy of the battery at time k,
Figure pat00028
The natural discharge loss coefficient due to the natural discharge loss of the battery,
Figure pat00029
Is the loss factor due to the resistance component of the bidirectional converter of the battery energy storage system (BESS) model during steady state load operation,
Figure pat00030
Is the loss coefficient due to the series resistance of the battery,
Figure pat00031
Is the discharge power of the battery at time k,
Figure pat00032
Represents the unit time.
제1항에 있어서,
상기 단계 d)에서 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 실시간 운전에 적용가능한 PCS(power conditioning system) 모듈의 상태 정보 및 각 PCS 모듈에 속해 있는 배터리의 충전 상태 정보를 고려하여 충/방전 스케줄링을 수행하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
The method according to claim 1,
In performing the optimized charge / discharge scheduling in the step d), charge / discharge is performed in consideration of state information of a power conditioning system (PCS) module applicable to real time operation and charge state information of a battery belonging to each PCS module, Wherein the peak shaving operation is performed by using the peak shaving operation.
제1항에 있어서,
상기 단계 d)에서 상기 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함에 있어서, 첫 번째 장주기 시간단위에서는 1∼48 구간에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하고, 두 번째 장주기 시간단위에 해당하는 시점에서는 첫 번째 데이터를 제일 마지막 구간으로 이동시켜 생성된 1∼48 구간 데이터에 대하여 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 에너지 저장 시스템의 피크 쉐이빙 운영방법.
The method according to claim 1,
In performing the optimized charge / discharge scheduling in step d), charge / discharge scheduling optimized for 1 to 48 periods is performed in the first long-term time unit, Th data is shifted to the last period, and the optimized charge / discharge scheduling is performed on the generated 1 to 48-segment data.
KR1020140098200A 2014-07-31 2014-07-31 Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system KR101619335B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140098200A KR101619335B1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140098200A KR101619335B1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160017682A true KR20160017682A (en) 2016-02-17
KR101619335B1 KR101619335B1 (en) 2016-05-11

Family

ID=55457094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140098200A KR101619335B1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101619335B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110176765A (en) * 2019-05-30 2019-08-27 东北电力大学 A kind of energy storage peak shaving of time-of-use tariffs driving Optimization Scheduling a few days ago
CN115764849A (en) * 2022-11-11 2023-03-07 国网安徽省电力有限公司芜湖市繁昌区供电公司 Hybrid energy storage capacity optimal configuration method and configuration system thereof
CN117578532A (en) * 2024-01-15 2024-02-20 深圳市思特克电子技术开发有限公司 Intelligent electric power peak shaving system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111290358B (en) * 2020-03-20 2021-05-18 北京理工大学 Product energy-saving scheduling optimization method for flexible manufacturing system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281309B1 (en) 2012-03-16 2013-07-03 한국전력공사 Apparatus and method for scheduling energy storage device
KR20140067746A (en) 2012-11-27 2014-06-05 에스케이씨앤씨 주식회사 Method for transferring mode of new renewable energy grid-connected energy storage device and apparatus thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4087774B2 (en) * 2003-10-21 2008-05-21 日本電信電話株式会社 Distributed energy system operation plan creation device and creation method
JP2011114945A (en) 2009-11-26 2011-06-09 Fuji Electric Systems Co Ltd Power supply planning system, and program of the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281309B1 (en) 2012-03-16 2013-07-03 한국전력공사 Apparatus and method for scheduling energy storage device
KR20140067746A (en) 2012-11-27 2014-06-05 에스케이씨앤씨 주식회사 Method for transferring mode of new renewable energy grid-connected energy storage device and apparatus thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110176765A (en) * 2019-05-30 2019-08-27 东北电力大学 A kind of energy storage peak shaving of time-of-use tariffs driving Optimization Scheduling a few days ago
CN110176765B (en) * 2019-05-30 2022-03-18 东北电力大学 Energy storage peak regulation day-ahead optimization scheduling method driven by peak-valley electricity price
CN115764849A (en) * 2022-11-11 2023-03-07 国网安徽省电力有限公司芜湖市繁昌区供电公司 Hybrid energy storage capacity optimal configuration method and configuration system thereof
CN117578532A (en) * 2024-01-15 2024-02-20 深圳市思特克电子技术开发有限公司 Intelligent electric power peak shaving system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101619335B1 (en) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5537304B2 (en) Information processing apparatus and program thereof
JP5271329B2 (en) Battery management system
KR102008922B1 (en) System and Method of Simplified Robust Optimal Operation of Microgrids by Band of Wirtual Equivalent Load Variation Considering the Uncertainty of Renewable Generation and Loads
CN105684257A (en) Microgrid energy management system and method for controlling operation of a microgrid
JP6909896B2 (en) Power control device, power control method and power control program
US9866026B2 (en) Method of managing electric power, power management device and program
KR101619335B1 (en) Method for managing peak shaving in large scale battery energy storage system
Paliwal et al. Optimal sizing and operation of battery storage for economic operation of hybrid power system using artificial bee colony algorithm
Karmiris et al. Peak shaving control method for energy storage
CN110854932A (en) Multi-time scale optimization scheduling method and system for AC/DC power distribution network
US11193984B2 (en) Method and device for the service life-optimized usage of an electrochemical energy store
Gonzalez‐Gonzalez et al. Hybrid battery‐ultracapacitor storage system sizing for renewable energy network integration
Wang et al. An improved min-max power dispatching method for integration of variable renewable energy
Zhou et al. Interval optimization combined with point estimate method for stochastic security-constrained unit commitment
Zhang et al. Sequence control strategy for hybrid energy storage system for wind smoothing
Jabir et al. Optimal battery and fuel cell operation for energy management strategy in MG
CN109075397A (en) The method and apparatus of electrochemical energy accumulator is optimally used for the service life
Cui et al. An optimal energy co-scheduling framework for smart buildings
Mégel et al. Reducing the computational effort of stochastic multi-period DC optimal power flow with storage
WO2016190271A1 (en) Power supply control device, power supply system, power supply control method, and program
CN113112141A (en) Energy optimization scheduling method and device for comprehensive energy system
Zhang et al. Scheduling wind‐battery energy storage hybrid systems in time‐of‐use pricing schemes
Raj et al. Analysis of unit commitment problem through Lagrange relaxation and priority listing method
JP2017042032A (en) Method for managing energy production of energy system, and related management device
Xu et al. Optimal dispatch of unreliable electric grid-connected diesel generator-battery power systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 4