KR20160025166A

KR20160025166A - 운행중인 차량에 v2g기술 적용 방법

Info

Publication number: KR20160025166A
Application number: KR1020140111969A
Authority: KR
Inventors: 임기돈
Original assignee: 임기돈
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-03-08

Abstract

(가) 기술분야
전력 수급 비상시 V2G(Vehicle-To-Grid)기술을 운행중인 차량에 적용하는 시스템에 관한 것이다.
(나) 해결하고자 하는 과제
현재의 V2G기술은 정차되어 있고 충전기가 연결되어 있는 차량으로 제한되어 있다.
따라서 본 고안은 전력 수급에 긴급한 문제가 생긴 상황에서 운행 중인 차량도 전력 수급에 참여할 수 있도록 하는 알고리즘을 제시한다.
(다) 과제의 해결 수단
상기의 목적을 달성하기 위하여 여름철 혹은 겨울철 급격한 전기 수요 증가로 전력 수급에 비상이 발생하게 되면 전력거래소에서는 전기 수급 안정화를 위해 V2G(Vehicle-To-Grid)를 이용할 것이다. 사전에 미리 계약 되어있는 차량의 경우는 바로 시스템에 연계 될 수 있다. 이에 더하여 운행 중인 차량에도 V2G참여를 독려하기 위해 차량의 운전자에게도 정보를 전달 할 필요가 있다. 이를 위해 전력거래소에서는 단계별 기준가격을 선정하여 운전자에게 그 정보를 전달하고, 전달된 정보와 운전자의 차량 정보 및 V2G 회원정보 등을 이용하여 각자에 맞는 보상가격이 계산 된다. 보상 가격에 따라 운전자는 V2G 참여의사를 결정할 것이다. 전력거래소에 운전자의 참여의사를 전달하면, 어플리케이션을 이용하여 운전에게 추천 충전소가 선정될 것이고, 운전자는 안내에 따라 V2G에 참여하게 된다. 물론 당시의 보상가격에 따라 V2G에 참여하지 않는 운전자가 있을 것이다. 하지만 전력 비상단계가 상승함에 따라 기준보상가격 또한 상승한다면, 그들의 의사가 변할 수 있으므로 그에 따른 정보를 다시 제공하여 위 과정을 되풀이한다.
(라) 발명의 효과
V2G의 범위를 운행 중인 차량으로 확대하여 전력의 유동성을 극대화 될 수 있을 것이다. 전력의 유동성이 보장된다면 현재 피크타임 대응 발전량을 줄일 수 있다.

Description

운행중인 차량에 V2G기술 적용 방법{The Method Of Applying Vehicle-To-Grid Technology For Operating Vehicle}

본 고안은 전력 수급 비상사태에서 V2G(Vehicle-To-Grid)기술을 운행 중인 차량에 적용하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 이를 바탕으로 전력 수급에 안정을 도모하고자 한다. 이를 전체적인 시스템인 알리즘으로 제시한 뒤 구체적인 해결방안으로 어플리케이션 및 보상등급을 제안함으로써 좀 더 구체적이고 적극적인 참여방법에 관한 것이다.

최근 5년간 최대전력 증가율은 경제성장과 더불어 6.4[%]의 높은 증가율을 나타내고 있다. 그러나 늘어나는 전력수요와 함께 발전설비 건설은 장기간 소요되는 공정으로 갑작스런 전력수요에 대처하지 못하는 사례가 90년대 초반에 있었고 향후에도 이 같은 상황은 나타날 것으로 예상된다. 예를 들어 '07년 전력수급 전망시 최대전력은 6,150만[kW],공급예비력은 604만[kW](9.8[%])로 운영되었는데 계획 대비 전력수요는 79만[kW] 증가와 화력 및 복합화력 발전기 불시 정지로 76만[kW] 감소를 나타내었으며, 이때의 공급예비력은 449만[kW](7.2[%])로 '97년 이후 가장 낮은 예비력을 기록하였다.

현재 우리나라는 2020년까지 원자력 발전소를 두 배로 건설하며 전기 에너지 수요 증가에 대한 대비책을 마련 중이다. 하지만, 지구온난화 문제와 친환경 에너지 개발에 대한 관심이 집중되면서 높은 수요에 대한 새로운 마련책이 시급하다.

현재의 V2G(Vehicle-To-Grid)기술은 정차되어 있고 충전기가 연결되어 있는 차량으로 제한되어 있다.

따라서 본 고안은 전력 수요가 급변하여 전력 수급에 긴급한 문제가 생긴 상황에서 운행 중인 차량도 전력 수급에 참여할 수 있도록 하여 전력 문제에 대해 효과적으로 대처하도록 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 여름철 혹은 겨울철 급격한 전기 수요 증가로 전력 수급에 비상이 발생하게 되면 전력거래소에서는 전기 수급 안정화를 위해 V2G(Vehicle-To-Grid)를 이용할 것이다. 사전에 미리 계약 되어있는 차량의 경우는 바로 시스템에 연계 될 수 있다. 이에 더하여 운행 중인 차량에도 V2G참여를 독려하기 위해 차량의 운전자에게도 정보를 전달 할 필요가 있다. 이를 위해 전력거래소에서는 단계별 기준가격을 선정하여 운전자에게 그 정보를 전달하고, 전달된 정보와 운전자의 차량 정보 및 V2G 회원정보 등을 이용하여 각자에 맞는 보상가격이 계산 된다. 보상 가격에 따라 운전자는 V2G 참여의사를 결정할 것이다. 전력거래소에 운전자의 참여의사를 전달하면, 어플리케이션을 이용하여 운전에게 추천 충전소가 선정될 것이고, 운전자는 안내에 따라 V2G에 참여하게 된다. 물론 당시의 보상가격에 따라 V2G에 참여하지 않는 운전자가 있을 것이다. 하지만 전력 비상단계가 상승함에 따라 기준보상가격 또한 상승한다면, 그들의 의사가 변할 수 있으므로 그에 따른 정보를 다시 제공하여 위 과정을 되풀이한다.

본 고안에 따르면, V2G(Vehicle-to-Grid)의 범위를 운행 중인 차량으로 확대하여 전력의 유동성을 극대화 될 수 있을 것이다. 전력의 유동성이 보장된다면 현재 피크타임 대응 발전량을 줄일 수 있다. 그리고 전력 예비율을 현재보다 낮출 수 있게 되면 경제적인 전력 운영이 가능해진다. 또한 전력의 유동성이 보장 된다면 전기 품질 및 신뢰도 역시 높아질 것이라고 예상된다.

또한 본 고안은, 전자의 입장에서는 심야에 저렴하게 저장한 전력을 합리적인 가격에 판매 할 수 있으므로 운전자 입장에서는 새로운 수익모델이 될 수 있다.

도면 1은 운행중인 전기자동차에 대한 확장된 V2G(Vehicle-To-Grid)시스템 알고리즘이다.
도면 2는 전력거래소와 스마트폰 간의 정보 교환 어플리케이션이다.

본 고안의 실시에는 여러가지 형태로 변혈될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 서술하는 알고리즘으로 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 알고리즘에는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.

도면 1에서, 급격한 전기 수요 증가로 전력수급비상발생(110)하면 사전에 미리 계약 되어있는 차량에 경우 바로 시스템에 연계된다. 모든 차량에 V2G(Vehicle-To-Grid)참여를 위해 운전자에게 정보를 전달 할 필요가 있고 전력거래소에서 단계별 기준보상가격(120)을 선정하여 운전자에게 전달하고 운전자의 차량 정보 및 V2G 회원정보 등을 통합하여 각자에 맞는 회원별 보상가격이 산정(130)된다. 보상 가격에 따라서 운전자는 V2G참여여부를 결정하게 되며 전력거래소에 운전자의 참여의사를 전달(210)하면 어플리케이션을 통해 운전자에게 추천 충전소 위치(220)가 전달되어 운전자는 V2G참여(230)하게 된다.

물론 그 순간의 보상가격(130)에 따라 V2G에 참여하지 않는 운전자가 있겠지만, 전력비상단계가 격상(320)됨에 따라 기준보상가격(120)이 상승한다면 운전자의 V2G참여여부(140)는 달라질 수 있다. 이와 같은 알고리즘의 반복을 통해 전력수급을 안정화(310) 시킨다.

본 고안의 기준보상가격산산정(120)은 한정된 방법으로 선정된다고 해석해서는 안되며, 평균적인 지식을 가진 자에게 설명하기 위하여 제공되어 지는 것이다.

이하, 상황예시를 통해 본 고안의 기준보상가격산정(120)을 설명하고자 한다.

현재 통용되고 있는 전기자동차의 배터리 제원은 16kWh~40kWh의 용량, 리튬이온 계열 배터리의 경우 3000~5000번의 충방전 가능, 가격은 평균적으로 2000만원 상당이다. 이를 고려하여 2가지 경우의 예를 들어보았다.

상황1: 회원등급 4등급(가지), 전력 수급 비상단계 준비단계(1단계), 충전 가능량의 경우 남은 배터리 잔량에서 목적지까지 필요한 전력의 양을 뺀 값으로 했으며 예시의 경우 남은 배터리 잔량을 20kWh, 목적지까지 필요한 전력의 양을 10kWh로 설정했다.

먼저 기준 보상 가격(120)을 책정하면

원/kWh이 되며 회원 보상 가격을 선정하면 4등급이므로 4를 곱한다. 따라서 회원 보상 가격(130)은

원/kWh이 되어 운전자에게 전송된다. 이 때 운전자가 참여하겠다는 의사(140)를 밝힐 경우 충전가능량 10kWh를 곱해서 5000원을 보상 받게 된다.

상황2.1: 상황1에서 참여(140)를 거부할 경우 전력 수급 비상단계가 격상(320)되지 않을 경우 상황이 종료된다.

상황2.2: 전력 수급 비상단계가 격상(320)될 경우 기준보상 가격이 재설정(120) 되어 운전자에게 참여의사(140)를 다시 묻게 된다. 회원등급 4등급(가지), 전력 수급 비상단계 격상 관심단계(2단계), 충전 가능량 10kWh을 고려하여 다시 기준 보상 가격(120)을 책정하면

이 되면 회원 보상 가격을 선정(130)하면

원/kWh가 된다. 따라서 운전자가 참여의사(140)를 밝힐 경우 10kWh 공급시 10000원을 보상 받게 된다.

본 고안의 실행을 위해 현재 널리 사용되고 있는 스마트폰을 이용하여 시스템 구성을 하고자 한다. 필요한 구성으로 전력거래소와 스마트폰 간의, 그리고 스마트폰과 EV 간의 정보 교환이 있다. V2G를 이용하기 위해서는 차량의 배터리 잔량 및 연비(km/kWh)에 대한 정보가 필요하다. 이를 이용하여 목적지까지 필요한 배터리 양과 여유분 산출이 가능하고, 이를 통하여 운전자가 V2G 참여를 위한 정보를 얻을 수 있다. 연결방법으로 근거리 무선통신에 적합한 Blue-tooth 기술을 이용할 수 있다.

이하, 도면 2를 참고하여 전력거래소와 전기자동차 운전자간의 통신을 설명하고자 한다. 스마트폰의 어플리케이션을 통해 통신망을 이용, 전력거래소와 정보교환을 할 수 있다. 운전자는 전력거래소로부터 가격정보(100), 전력수급현황, 충전소 충전현황에 대한 정보를 얻을 수 있다.

내정보(110)에서는 충전기록(차량이 공급받은 누적 전력량에 대한 정보, 그리고 과거 충전 내역에 대한 정보), V2G 기록(전력망에 공급한 누적 전력량에 대한정보, 과거 V2G 내역에 대한 정보 제공), 요금 정산(월 별 혹은 임의의 기간 별 충전 및 V2G 요금에 대한 정보 제공 및 현재까지 충전한 전력에 대한 누적 금액 제공)등을 제공한다. 또한, 충전소 검색(120)에서는 국내의 충전소 위치와 충전시설의 이용현황에 대한 정보제공과 추천 충전소에 대한 안내를 한다. 또한, 내 차량 정보(130)에서는 배터리 잔량, 현재의 배터리 잔량으로 주행 가능한 거리에 대한 정보를 알려준다.

따라서 비상상황 발생 시 전력거래소에서는 단계별 V2G가격정보(100)를 스마트폰에 제공할 것이고, 스마트폰 어플리케이션에서 자체적으로 차량의 배터리 잔량 및 목적지 정보(130)를 이용하여 공급 가능한 전력량을 계산한다. 이를 통해 운전자가 V2G 이용 시 얻을 수 있는 금전적 이익(110)이 산출 될 것이고, 운전자는 그 정보를 토대로 V2G 참여 여부를 결정 할 것이다. 참가를 원하는 경우 어플리케이션 내 충전소 위치 시스템(120)을 이용하여 근처의 이용 가능한 추천 충전소를 안내하게 된다.

Claims

전력 수급 비상 발생시 전력 수급 안정화를 위해 운전자의 V2G(Vehicle-To-Grid)참여 여부를 확인하는 V2G 알고리즘 방식;과, 운전자에게 기준보상가격을 제공하고 참여 여부를 확인받는 이동 무선 통신시스템의 통신 방법;으로
상기 운전자의 V2G참여를 통해 상기 전력 수급 안정화를 위해 요구되는 전력량을 수급 받지 못 할 경우, 전력 수급 비상 단계가 격상이 되었을 때 상기 기준보상가격을 재 산정하는 V2G 알고리즘 시스템;
상기 이동 무선 통신시트템은 W-CMDA타입, WiBro방식, LTE방식인 이동 무선 통신 시스템의 통신 방법.