KR20170022767A - Scheduling apparatus and method for charging and discharging energy storage system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 저장 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 효율적이고 최적화된 방식으로 전력의 충방전을 제어하는 에너지 저장 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage device, and more particularly, to an energy storage device and method for controlling charge and discharge of power in an efficient and optimized manner.
종래에서 가정이나 산업체에서 전력망(electric grid)으로부터 전력을 구입하여 사용하고, 전력망에서 책정한 요금제에 의해 사용한 만큼 요금이 계산된다. 근래에는 태양광 및/또는 풍력을 이용한 발전설비가 가정이나 산업체에 구비되는 경우가 있고, 전력망 제공자가 단일하지 않고 복수인 경우도 있다. 이렇게 다양한 에너지 환경 하에서, 에너지 저장 장치는 서로 다른 소스로부터의 전력을 통합하고 댁내 부하에 적절한 에너지를 공급하도록 하는 버퍼의 역할을 담당한다.Conventionally, electricity is purchased and used from an electric grid in a home or an industry, and a charge is calculated by the charge used by the electric grid. In recent years, power generation facilities using sunlight and / or wind power may be installed in homes or industries, and there may be a case where a plurality of power network providers are not single. Under these various energy environments, the energy storage device serves as a buffer to integrate power from different sources and to supply appropriate energy to the home load.
또한 전력 제공자 각각에 의해 여름과 겨울 또는 낮과 밤에 따라 전력 요금이 다르게 책정되는 변동 요금제 등과 같은 다양한 기술들이 제안되고 있다. 변동 요금제는 최근의 스마트 그리드 기술에 의해 가능해진 것으로, 예컨대 TOU(time-of-use) 요금제가 대표적이다. 이는 하루 중 언제 인지에 따라 2 ~ 3개, 예컨대 상대적으로 저렴한 ‘off-peak' 요금, 중간의 'mid-peak' 요금, 및 상대적으로 고가인 'on-peak' 요금과 같이 서로 다른 요금 레벨이 적용되도록 한다. 이러한 변동 요금제는 사용자로 하여금 저렴한 off-peak 요금이 적용되는 시간대에 전기를 사용하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.Various technologies have also been proposed, such as variable tariffs, where electricity rates are set differently by summer and winter or by day and night, respectively. Variable rates are made possible by the latest Smart Grid technology, for example, time-of-use (TOU) rates. This can be accomplished by assigning different charge levels, such as two or three, such as relatively inexpensive 'off-peak' rates, medium mid-peak rates, and relatively expensive 'on- . Such a variable rate scheme can have the effect of allowing the user to use the electricity at the time when the inexpensive off-peak charge is applied.
종래에 변동 요금제 하에서 효율적으로 에너지 사용이 가능하도록 하기 위하여 ESS의 충방전 스케줄링이 제안되어 있다. 예컨대, 대한민국 등록특허 제10-1281309호 에는, 부하 예측 데이터와 발전 예측 데이터를 분석하여, 저가의 발전을 증가시키고 LNG나 석유와 같은 고가의 발전을 저감시키도록, 에너지 저장 장치의 충방전을 조절하는 스케줄링 기술이 예시된다. 이와 같이 전력 충방전 스케줄을 위해 부하에서의 사용량 및 발전량과 관련된 예측 데이터가 입력으로 사용된다. 하지만, 현실적으로 특히 가정의 경우 사용량과 발전량의 패턴이 날마다 동일하지 아니하고 달라지므로, 예측된 사용량과 발전량으로부터 도출된 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄은 실제 사용량 및 발전량의 패턴과 차이가 있게 된다. 이러한 차이 때문에, 예컨대 스케줄링된 방전량에 비하여 현재 사용량이 더 적은 경우가 존재할 수 있다. 이와 같이 종래 예측된 사용량을 이용하는 스케줄링 기술에서는 정확한 사용량에 대한 예측이 불가능하므로 효율적인 전력 충방전 스케줄이 이루어지기 어렵다는 문제가 있었다.Conventionally, charging / discharging scheduling of ESS has been proposed in order to enable efficient use of energy under a variable rate system. For example, Korean Patent Registration No. 10-1281309 discloses a method and system for analyzing load prediction data and power generation prediction data to control charging and discharging of an energy storage device so as to increase low-cost power generation and reduce expensive power generation such as LNG and oil. A scheduling technique is exemplified. In this way, for the electric charge / discharge schedule, the prediction data related to the usage amount and the power generation amount in the load are used as inputs. In reality, however, the patterns of usage and generation vary from day to day, so that the energy storage schedule of the energy storage device derived from the predicted usage and power generation will differ from the actual usage and generation patterns. Due to this difference, for example, there may be cases where the current usage is less than the scheduled discharge amount. In the scheduling technique using the conventional usage amount as described above, it is difficult to predict an accurate usage amount, so that it is difficult to efficiently schedule the charge and discharge.
대한민국 등록특허 제10-1281309호 (2013.06.26 등록)Korean Registered Patent No. 10-1281309 (Registered on June 26, 2013)
대한민국 공개특허 제10-2011-0117469호 (2011.10.27 공개)Korean Patent Publication No. 10-2011-0117469 (published on October 27, 2011)
대한민국 공개특허 제10-2014-0077680호 (2014.06.24 공개)Korean Patent Publication No. 10-2014-0077680 (published on June 24, 2014)
대한민국 공개특허 제10-2014-0075617호 (2014.06.19 공개)Korean Patent Publication No. 10-2014-0075617 (published on June 19, 2014)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 특히 가정이나 산업체 내에 태양광이나 풍력 등을 이용하는 발전 설비가 없는 경우와 있는 경우 모두를 고려하여 TOU(time-of-use) 요금제와 같은 변동 요금제 하에서 효율적이고 최적화된 방식으로 에너지 저장 장치의 충방전을 제어할 수 있도록 하는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a variable rate system such as a time-of-use (TOU) plan in consideration of both cases where there is no power generation facility using solar light or wind power, And to provide a new energy storage device and method that can control charging and discharging of an energy storage device in an efficient and optimized manner under a low temperature environment.
구체적으로 본 발명은, 예컨대 1시간 단위로 24시간 동안의, 발전량과 사용량을 예측하고, 이렇게 예측된 발전량과 사용량에 기초하여 동적 프로그래밍(dynamic programming)을 통해 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄을 산출하는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Specifically, the present invention predicts the generation amount and the usage amount for 24 hours in units of one hour, calculates the charging / discharging schedule of the energy storage device through dynamic programming based on the estimated generation amount and the usage amount And to provide a new energy storage device and method.
또한 본 발명은, 예측된 발전량과 사용량에 기초하여 에너지 저장 장치의 복수 경로에 따른 충방전 스케줄을 산출한 후, 산출된 충방전 스케줄에 대해 에너지 저장 장치의 충방전 횟수와 같이 수명에 관련되는 요소를 고려하는 효율적인 역추적(backward tracing)에 의해 최적 경로의 충방전 스케줄을 도출하는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention also provides a method of calculating a charge / discharge schedule according to a plurality of paths of an energy storage device based on a predicted power generation amount and a usage amount, And to provide a new energy storage device and method for deriving a charge / discharge schedule of an optimum path by efficient backward tracing taking into account the power consumption of the battery.
나아가 본 발명은, 예측된 발전량과 사용량에 기초하여 도출된 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄이 실제 발전량과 사용량의 패턴과 차이가 있는 경우, 이러한 차이를 실시간으로 보정하는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Further, the present invention provides a new energy storage device and method for correcting such a difference in real time when the charge / discharge schedule of the energy storage device derived based on the predicted power generation amount and usage amount differs from the actual power generation amount and usage pattern The purpose of that is to do.
이러한 목적은 본 발명에 따라 제공되는 에너지 저장 장치, 방법 및 관련된 소프트웨어 프로그램에 의해 달성된다.This object is achieved by an energy storage device, a method and an associated software program provided in accordance with the present invention.
본 발명의 일 양상에 따른 에너지 저장 장치는 배터리, 및 충방전 스케줄링 모듈을 포함하고, 상기 충방전 스케줄링 모듈은 연산부 및 역추적부(backward tracing)를 포함하며, 상기 연산부는, 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 기초로 상기 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 상기 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하도록 구성되며 - 여기서 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성됨 -, 상기 역추적부는, 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 상기 배터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적하여 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 선택하도록 구성된다.An energy storage device according to an aspect of the present invention includes a battery and a charge and discharge scheduling module, wherein the charge and discharge scheduling module includes an operation unit and a backward tracing unit, Based on information on power generation predictions, usage forecasts, and power charges for a period, a minimum power cost that minimizes a sum of power costs over the plurality of time periods, and at least one minimum Wherein the at least one minimum power cost schedule is configured to generate power cost schedules, wherein each of the at least one minimum power cost schedule comprises power costs for the plurality of time intervals, Back-tracking based on maximizing the life of the battery so that the at least one minimum power cost And to select an optimal schedule among the schedules.
일 실시예에 있어서, 상기 역추적부는, 상기 최적 스케줄을 구성하는, 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들을 각각 달성하는 배터리 잔량들의 값을 결정하도록 더 구성된다.In one embodiment, the backtrace component is further configured to determine a value of battery remaining quantities, each of which achieves power costs for the plurality of time intervals constituting the optimal schedule.
일 실시예에 있어서, 상기 연산부는, 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 그 이전 시간 구간에서의 전력 비용과의 점화식 형태로 아래의 식에 따라 계산함으로써 상기 최소 전력 비용과 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하도록 더 구성된다:In one embodiment, the computing unit calculates the power cost in the current time period in an ignition form with the power cost in the previous time period according to the following formula, so that the minimum power cost and the at least one minimum power And is further configured to generate a cost schedule:
여기서, Pc는 충전 전력량을 나타내고, Pd는 방전 전력량을 나타내고, x는 해당 시간의 충전량(양의 값인 경우) 또는 방전량(음의 값인 경우)을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내는 인덱스이고, cost(t, x, w)는 이전 시간 구간(t-1)에서의 배터리 잔량이 x 였던 것이 현재의 시간 구간(t)에서의 배터리 잔량이 w가 되었을 때의 비용을 나타내고, D[t, w]는 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 나타내고, D[t-1, x]는 이전 시간 구간에서의 배터리 잔량을 나타냄 -.Here, P c represents a charged power amount, P d represents a discharge power amount, x represents a charging amount (positive value) or discharge amount (negative value) of the corresponding time, t is an index indicating a time period , cost (t, x, w) represents the cost when the battery remaining amount at the previous time interval t-1 is x, the battery remaining amount at the current time interval t becomes w, and D [t , w] represents the power cost in the current time interval, and D [t-1, x] represents the remaining battery power in the previous time interval.
일 실시예에 있어서, 상기 역추적부는 현재의 시간 구간에서의 배터리 잔량 w에서 가까운 x 값부터 차례로 계산할 수 있다. In one embodiment, the back-tracking unit may sequentially calculate x values close to the remaining battery power w in the current time interval.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 시간 구간에 대한 실측 발전량들, 실측 사용량들 및 실측 배터리 잔량들에 관한 정보에 기초하여, 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하도록 구성된 보정부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, a correction unit configured to correct the charging / discharging operation of the battery based on the optimum schedule based on information on actual generation amounts, actual usage amounts, and actual battery remaining amounts for the plurality of time periods .
일 실시예에 있어서, 상기 발전량 예측치들은 0으로 고정될 수 있다. In one embodiment, the power generation predictions may be fixed to zero.
일 실시예에 있어서, 상기 보정부는 (1) 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, 상기 해당 시간 구간에서의 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 높지 않은 경우, (a) 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 더 큰 경우 상기 최적 스케줄을 수정하지 않고, (b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the correcting unit may be configured to: (1) if the power rate for each time interval of the plurality of time intervals is higher than the middle rate corresponding to the middle of the power rates of the plurality of time intervals, (2) if the power charge for the corresponding time period is not higher than the intermediate charge, (a) comparing the target SOC with the current SOC, and (B) comparing the target SOC with the current SOC, and if the target SOC is equal to or less than the target SOC, discharging the battery by the actual usage amount for the corresponding time period And to modify the optimal schedule.
일 실시예에 있어서, 상기 보정부는, 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대해, 해당 발전량 예측치와 해당 실측 발전량의 차이 그리고 해당 사용량 예측치와 해당 실측 사용량의 차이에 따라 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하도록 더 구성되며, 상기 보정부는 (1) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, (a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금인 경우, (a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, (i) 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크면 상기 배터리가 충방전을 하지 않고 현 상태를 유지하고, (ii) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크지 않은 경우, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하며, (3) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 낮은 경우, (a) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크면, (i)상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀 값이 상기 해당 시간 구간에 대한 상기 발전량 예상치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예상치를 뺀 값보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (ii) 그 외의 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 발전량 예상치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예상치를 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우, (i) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고, (ii) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 작으면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the correcting unit corrects, for each time period of the plurality of time periods, the difference between the estimated power generation amount and the actual generated power generation amount, the difference between the used amount predicted value and the actually used usage amount, (1) when a power charge for the corresponding time period is higher than an intermediate charge corresponding to an intermediate power rate of the plurality of time periods, (a) the charge / And corrects the optimum schedule so that the battery is charged by subtracting the actual usage amount from the actual generation amount if the actual generation amount for the corresponding time period is larger than the actual usage amount for the corresponding time period, and (b) If the actual power generation amount is not larger than the actual usage amount for the corresponding time period, (2) when the electric power charge for the corresponding time interval is the intermediate rate, (a) the actual time measurement for the corresponding time interval (B) if the actual generation amount for the corresponding time period is less than the actual generation amount for the corresponding time period, if the generation amount is larger than the actual usage amount for the corresponding time period, (Ii) if the target SOC is not greater than the current SOC, if the target SOC is not greater than the current SOC, When the battery is discharged by the amount of actual generation power for the corresponding time period minus the actual usage amount for the corresponding time period (I) if the target SOC is greater than the current SOC, (i) if the target SOC is greater than the current SOC, (iii) if the target SOC is greater than the current SOC, If a value obtained by subtracting an actual use amount of the corresponding time section from an actual power generation amount is greater than a value obtained by subtracting an expected use amount for the corresponding time section from the power generation amount estimate for the corresponding time section, (Ii) if it is determined that the battery is being charged, subtracting the expected usage amount for the corresponding time period from the estimated generation amount for the corresponding time period, and (B) comparing the target SOC with the current SOC, (I) if the actual power generation amount for the corresponding time period is larger than the actual generation amount for the corresponding time period, the actual generation amount for the corresponding time period is subtracted from the actual usage amount for the corresponding time period (Ii) if the actual power generation amount for the corresponding time period is smaller than the actual usage amount for the corresponding time period, the control unit corrects the optimum schedule for the corresponding time period And to correct the optimal schedule so as to discharge the battery by subtracting the actual usage amount for the battery.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법이 제공된다. 본 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법은 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 입력받는 단계; 상기 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 상기 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하는 단계 - 여기서 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성됨 -, 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 상기 배터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적하여 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a charge / discharge control method for an energy storage device. The charge / discharge control method of the present energy storage device includes: receiving information on power generation predictions, usage prediction values, and power charges for a plurality of time periods of one day; Generating at least one minimum power cost schedule that meets the minimum power cost and the minimum power cost at which the sum of the power costs over the plurality of time intervals is minimized, And generating an optimal schedule among the at least one minimum power cost schedule by backtracking the at least one minimum power cost schedule based on maximizing the life of the battery Step < / RTI >
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다. 에너지 저장 장치의 충방전 제어를 위한 프로그램은 명령어들을 포함하고, 상기 명령어들은 컴퓨터에 의해 실행될 때 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 입력받는 단계; 상기 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 상기 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하는 단계 - 여기서 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성됨 -, 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 상기 배터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적하여 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 생성하는 단계를 수행한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for charge / discharge control of an energy storage device. A program for charge / discharge control of an energy storage device includes instructions that when executed by a computer, receive information on power generation predictions, usage estimates and power charges for a plurality of time periods of a day ; Generating at least one minimum power cost schedule that meets the minimum power cost and the minimum power cost at which the sum of the power costs over the plurality of time intervals is minimized, And generating an optimal schedule among the at least one minimum power cost schedule by backtracking the at least one minimum power cost schedule based on maximizing the life of the battery .
본 발명에 따르면, 가정이나 산업체 내에 태양광이나 풍력 등을 이용하는 발전 설비가 없는 경우와 있는 경우 모두를 고려하여 TOU(time-of-use) 요금제와 같은 변동 요금제 하에서 효율적이고 최적화된 방식으로 에너지 저장 장치의 충방전을 제어할 수 있도록 하는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in the case where there is no power generation facility using solar or wind power in the home or industry, energy storage in an efficient and optimized manner under a variable rate such as time-of-use (TOU) It is possible to provide a new energy storage device and method that can control charging and discharging of the device.
구체적으로 본 발명은, 발전량 예측치와 사용량 예측치에 기초하여 동적 프로그래밍(dynamic programming)을 통해 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄을 산출함으로써, 변동 요금제하에서 전력 발전설비가 없는 경우뿐만 아니라 전력 발전 설비를 가지는 경우에도 적용될 수 있는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Specifically, the present invention calculates a charging / discharging schedule of an energy storage device through dynamic programming based on a power generation predicted value and a usage predicted value, so that not only when there is no power generation facility under a variable rate, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
또한 본 발명은, 발전량 예측치와 사용량 예측치에 기초하여 에너지 저장 장치의 복수 경로에 따른 충방전 스케줄을 산출한 후, 산출된 충방전 스케줄에 대해 에너지 저장 장치의 충방전 횟수와 같이 수명에 관련되는 요소를 고려하는 효율적인 역추적에 의해 최적 경로의 충방전 스케줄을 도출함으로써, 전력 저장을 위한 배터리 비용을 절감하면서 전력 사용 요금을 최적화할 수 있는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention also provides a method of calculating a charge / discharge schedule based on a plurality of paths of an energy storage device based on a power generation predicted value and a usage predicted value and then calculating a charge / It is possible to provide a new energy storage device and method that can optimize the power usage charge while reducing the battery cost for power storage by deriving the charge / discharge schedule of the optimal path by efficient backtracking considering the power consumption.
나아가 본 발명은, 발전량 예측치와 사용량 예측치에 기초하여 도출된 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄이 실측 발전량과 사용량의 패턴과 차이가 있는 경우, 이러한 차이를 실시간으로 보정함으로써, 효율적으로 에너지 저장 장치의 충방전을 제어할 수 있는 새로운 에너지 저장 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Further, in the case where the charging / discharging schedule of the energy storage device derived based on the power generation predicted value and the usage predicted value is different from the actually generated power and the usage pattern, this difference can be corrected in real time, A new energy storage device and method capable of controlling discharge can be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치가 설치된 수용가(consumer)의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄링 장치가 적용되는 시스템을 예시하는 개략적인 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 에너지 저장 장치에서 배터리를 충방전하는 스케줄링하는 충방전 스케줄링 모듈의 구성을 예시하는 개략적인 블록도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 스케줄링 모듈의 연산부, 역추적부 및 보정부에서 실행되는 충방전 스케줄링 방법의 과정을 예시하는 개략적인 흐름도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 동적 프로그래밍을 직관적으로 설명하기 위한 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 동적 프로그래밍의 구체적인 과정을 예시하는 수도 코드(pseudo-code)
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 역추적의 구체적인 과정을 예시하는 수도 코드
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 발전량이 없는 경우 실시간 보정 과정을 예시하는 개략적인 흐름도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 발전량이 있는 경우 실시간 보정 과정을 예시하는 개략적인 흐름도1 is a schematic configuration diagram of a consumer equipped with an energy storage device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a system to which a charging / discharging scheduling apparatus of an energy storage apparatus according to an embodiment of the present invention is applied
3 is a schematic block diagram illustrating the configuration of a charge and discharge scheduling module for scheduling charging and discharging of a battery in an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic flow chart illustrating a process of a charging / discharging scheduling method executed in an operation unit, a back trace unit, and a correction unit of a charge / discharge scheduling module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for intuitively explaining dynamic programming used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a pseudo-code illustrating a concrete procedure of dynamic programming used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7,
FIG. 8 is a schematic flow chart illustrating a real-time correction process when there is no power generation amount used in the electric charge / discharge scheduling method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic flow chart illustrating a real-time correction process when power generation amount is used in the electric charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention;
본 발명의 이점들과 특징들 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of attaining them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도에서 사용된 것이 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐이고, 이러한 용어의 사용에 의해 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성이 배제되는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. For example, an element expressed in singular < Desc / Clms Page number 5 > terms should be understood to include a plurality of elements unless the context clearly dictates a singular value. In addition, in the specification of the present invention, it is to be understood that terms such as "include" or "have" are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, The use of the term does not exclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof.
본 명세서에 기재된 실시예에 있어서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 기능적 부분을 의미하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.As used herein, the term " module " or " module " means a functional part that performs at least one function or operation, and may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of 'modules' or a plurality of 'parts' may be integrated into at least one module except for 'module' or 'module' which needs to be implemented by specific hardware, and may be implemented by at least one processor.
덧붙여, 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, all terms used herein, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the related art and may be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the specification of the present invention It does not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions will not be described in detail if they obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치가 설치된 수용가(consumer)의 개략적인 구성도를 나타낸다. FIG. 1 shows a schematic diagram of a consumer equipped with an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
수용가에 설치된 에너지 저장 장치(100)는 에너지 이용 효율을 높이기 위해서 에너지를 저장하여 보유하고 에너지 사용이 높거나 전력 요금이 비싼 시간대 또는 사용자에 선택에 의해 저장된 에너지를 수용가로 공급한다. 에너지 저장 장치(100)는 개별적으로 설치되어 에너지 사용이 낮거나 전력 요금이 상대적으로 저렴한 시간대에 외부 전력망(10)으로부터 전력을 공급 받아 저장할 수도 있고, 신재생에너지원과 결합하여 신재생에너지 발전 설비가 생산한 전력을 저장할 수도 있다. 도 1에서는 예시적으로 태양광 발전 설비(20)와 에너지 저장 장치(100)가 연결되어 태양광 발전 설비(20)가 생산한 전력을 에너지 저장 장치(100)에 저장하는 구성으로 도시되어 있다. An
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄링 장치가 적용되는 시스템을 예시하는 개략적인 블록도이다. FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a system to which a charging / discharging scheduling apparatus of an energy storage apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 발전기(22), 부하(24), 및 외부 전력망(26)과 연결된 에너지 저장 장치(100)를 포함하는 전력 시스템이 예시된다. 에너지 저장 장치(100)는 충방전이 가능한 배터리(120), 충방전 스케줄을 생성하여 충방전을 제어하는 충방전 스케줄링 모듈(140)을 포함한다. 본 발명에 따라 충방전 스케줄링 모듈(140)은 변동 요금제 하에서 최적화된 방식으로 배터리(120)의 충방전 스케줄을 생성할 수 있다.2, a power system including an
만약 발전기(22)가 없고, 외부 전력망(26)으로 판매하는 전력도 없으며, 오직 외부 전력망(26)으로부터 전력을 구매하는 경우에, 가장 저렴하게 에너지를 소비하도록 에너지 저장 장치의 충방전을 스케줄링하는 문제는 아래 수학식 1과 같이 정식화될 수 있다:If there is no
위 수학식 1에서, 는 i번째 시간 구간(time interval)의 전력 구매 단가이고, 는 i번째 시간 구간의 충전량 또는 방전량이다. 가 양의 값이면 충전량을 의미하고 음의 값이면 방전량을 의미한다. 는 부하에서 소비되는 사용량이다. 는 배터리의 용량이다. 는 충전 전력이고, 는 방전 전력이다.In Equation (1) above, Is the power purchase price of the i < th > time interval, Is the charge amount or the discharge amount of the i-th time section. A positive value means a charge amount, and a negative value means a discharge amount. Is the amount consumed in the load. Is the capacity of the battery. Is the charging power, Is the discharge power.
이 예에서, 배터리는 일정한 전력량으로 충전되고 방전되는 것으로 가정한다. 그러면 선형 프로그래밍(linear programming) 문제로 되고, 이 경우, 최적 해는 오직 전력 구매 단가 에만 의존한다. 심플렉스 메소드와 같은 선형 프로그래밍 기법과 동적 프로그래밍(dynamic programming) 기법이 이러한 문제를 풀기 위하여 적용될 수 있다.In this example, it is assumed that the battery is charged and discharged at a constant amount of power. This results in a linear programming problem, in which case the optimal solution is only the power purchase unit Lt; / RTI > Linear programming techniques such as simplex methods and dynamic programming techniques can be applied to solve this problem.
한편, 가정 내에 태양열 발전기와 같은 발전기(22)가 존재하면, 이제는 외부 전력망(26)으로부터 전력을 구매하는 것뿐만 아니라, 전력을 판매할 수도 있다. 전력 판매 단가는 국가 정책에 따라 정부, 전력 생산자, 소비자 사이의 이해 관계에 다양하게 정해질 수 있다. 전력 판매 단가 는 전력 구매 단가 보다 작게 또는 동일하게, 또는 0(zero)로 정해질 수 있다.On the other hand, if there is a
예컨대, 전력 판매 단가 가 전력 구매 단가 와 동일하게 책정된 경우에, 즉 = 이고, 발전량 가 0이 아닐 때, 가장 저렴하게 에너지를 소비하도록 ESS의 충방전을 스케줄링하는 문제는 아래 수학식 2와 같이 정식화될 수 있다:For example, Power purchase price Is the same as = And the power generation amount Is non-zero, the problem of scheduling the charging and discharging of the ESS to consume the least energy can be formulated as: < RTI ID = 0.0 >
위 수학식 2에서, 는 i번째 시간 구간의 전력 구매 단가이고, 는 i번째 시간 구간의 충전량 또는 방전량이다. 가 양의 값이면 충전량을 의미하고 음의 값이면 방전량을 의미한다. 는 부하에서 소비되는 사용량이다. 는 발전기에서 생산되는 발전량이다. 는 배터리(120)의 용량이다. 는 충전 전력이고, 는 방전 전력이다.In the above equation (2) Is the power purchase price of the i < th > time period, Is the charge amount or the discharge amount of the i-th time section. A positive value means a charge amount, and a negative value means a discharge amount. Is the amount consumed in the load. Is the amount of power generated by the generator. Is the capacity of the
수학식 2에서 정식화된 문제는 상술한 수학식 1의 발전량이 없는 경우와 같이 선형 프로그래밍 문제로 되고, 최적 해는 오직 전력 구매 단가 에만 의존한다. 심플렉스 메소드와 같은 선형 프로그래밍 기법과 동적 프로그래밍 기법이 이러한 문제를 풀기 위하여 적용될 수 있다.The problem formulated in Equation (2) becomes a linear programming problem as in the case where the power generation amount of Equation (1) does not exist, and the optimal solution is only the power purchase unit Lt; / RTI > Linear and dynamic programming techniques such as simplex methods can be applied to solve this problem.
다른 예를 들어, 전력 판매 단가 가 전력 구매 단가 와 다르게 책정될 수 있다. 전력 판매가를 전력 구매가보다 싸게 책정하면, 소비자는 자가 발전된 전력을 판매하지 않고 대부분 스스로 소비하려고 할 것이다. 정부 입장에서는 에너지 절약을 유도할 수 있다는 이점이 있다. 반대로 전력 판매가를 전력 구매가보다 비싸게 책정하면, 전력 생산자 입장에서는 피크 시간대의 전력 공급의 안전성을 추가할 수 있다.For another example, Power purchase price Can be set differently. If the electricity price is lower than the electricity price, the consumer will try to consume most of the electricity without selling it. The government has the advantage of saving energy. Conversely, if the electricity price is set higher than the electric power purchase price, it is possible for the electric power producer to add the safety of the electric power supply at the peak time.
이와 같이 전력 판매가와 전력 구매가를 서로 다르게 책정한 경우에, 즉 과 이 서로 다르고, 발전량 가 0이 아닐 때, 가장 저렴하게 에너지를 소비하도록 에너지 저장 장치(100)에서 배터리(120)를 충방전하는 스케줄링하는 문제는 아래 수학식 3과 같이 정식화될 수 있다:In the case where the electricity price and the electric power purchase price are different from each other, and Are different from each other, The problem of scheduling the charging and discharging of the
위 수학식 3에서, 는 i번째 시간 구간의 전력 구매 단가이고, 는 i번째 시간 구간의 전력 판매 단가이다. 는 i번째 시간 구간의 충전량 또는 방전량이다. 가 양의 값이면 충전량을 의미하고 음의 값이면 방전량을 의미한다. 는 부하에서 소비되는 사용량이다. 는 발전기에서 생산되는 발전량이다. 는 배터리(즉, 도 2의 배터리(120)에 대응)의 용량이다. 는 충전 전력이고, 는 방전 전력이다. 또한, 수학식 3에서 는 인디케이터 함수이다. 즉 가 존재하면 의 값은 1이고, 가 존재하지 아니하면 의 값은 0이다.In the above equation (3) Is the power purchase price of the i < th > time period, Is the electricity selling unit price of the i-th time period. Is the charge amount or the discharge amount of the i-th time section. A positive value means a charge amount, and a negative value means a discharge amount. Is the amount consumed in the load. Is the amount of power generated by the generator. (I.e., corresponding to the
이 경우 목적 함수의 선형성이 성립하지 않으므로 선형 프로그래밍을 적용할 수 없다. 따라서 동적 프로그래밍이나 다른 비선형 프로그래밍 방법을 적용하여 문제를 해결하여야 한다.In this case, linear programming can not be applied since the linearity of the objective function is not established. Therefore, dynamic programming or other nonlinear programming methods must be applied to solve the problem.
또 다른 예로서, 아예 전력을 판매할 수 없도록 하는 경우가 존재할 수 있다. 이것은 가정내 전력 자가 소비를 강하게 유도하기 위해 현재 유럽에서 이러한 정책을 사용하고 있다. 이런 경우, 가정 내 자가 발전된 전력으로 배터리를 완전히 충전시키고도 남는 전력이 존재한다면, 아무런 금전적 보상없이 전류가 외부 전력망으로 흘러나가게 된다.As another example, there may be cases where power can not be sold at all. It is currently using this policy in Europe to strongly drive consumer electricity consumption in the home. In this case, if there is power remaining in the battery even though the battery is fully charged by self-generated power in the home, the current will flow to the external power grid without any financial compensation.
이와 같이 전력 판매가를 0으로 책정한 경우에, 즉 = 0 이고, 발전량 가 0이 아닐 때, 가장 저렴하게 에너지를 소비하도록 에너지 저장 장치(100)에서 배터리(120)를 충방전하는 스케줄링하는 문제는 아래 수학식 4와 같이 정식화될 수 있다:In the case where the power sale price is set to zero in this way, = 0, and the power generation amount The problem of scheduling the charging and discharging of the
위 수학식 4에서, 는 i번째 시간 구간의 전력 구매 단가이고, 는 i번째 시간 구간의 충전량 또는 방전량이다. 가 양의 값이면 충전량을 의미하고 음의 값이면 방전량을 의미한다. 는 부하에서 소비되는 사용량이다. 는 발전기에서 생산되는 발전량이다. 는 배터리(즉, 도 1의 전력 저장부(16)에 대응)의 용량이다. 는 충전 전력이고, 는 방전 전력이다. 또한, 수학식 4에서 는 인디케이터 함수이다. 즉 가 존재하면 의 값은 1이고, 가 존재하지 아니하면 의 값은 0이다.In Equation (4) above, Is the power purchase price of the i < th > time period, Is the charge amount or the discharge amount of the i-th time section. A positive value means a charge amount, and a negative value means a discharge amount. Is the amount consumed in the load. Is the amount of power generated by the generator. (I.e., corresponding to the power storage unit 16 in Fig. 1). Is the charging power, Is the discharge power. In
이 경우 목적 함수의 선형성이 성립하지 않으므로 선형 프로그래밍을 적용할 수 없다. 따라서 동적 프로그래밍이나 다른 비선형 프로그래밍 방법을 적용하여 문제를 해결하여야 한다.In this case, linear programming can not be applied since the linearity of the objective function is not established. Therefore, dynamic programming or other nonlinear programming methods must be applied to solve the problem.
위의 수학식 4의 경우가 미래에 가장 채택될 가능성이 높은 요금 정책이라고 볼 수 있다. 이하에서는, 이와 같이 판매 가격을 0으로 책정한 경우를 중심으로 본 발명에 따라 동적 프로그래밍을 이용하는 스케줄링을 이용하는 실시예를 설명한다. 하지만, 해당 기술 분야의 지식을 가진 자라면, 본 발명이 설명되는 실시예로만 제한될 필요는 없으며, 상술한 다양한 경우 모두에 대해 본 발명에 따른 동적 프로그래밍을 이용하는 스케줄링 기법이 적용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.The above equation (4) can be considered as the most likely policy to be adopted most in the future. Hereinafter, an embodiment using scheduling using dynamic programming according to the present invention will be described, focusing on the case where the selling price is set to zero as described above. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described and that a scheduling technique using dynamic programming according to the present invention can be applied to all of the various cases described above will be.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)에서 배터리(120)를 충방전하는 스케줄링하는 충방전 스케줄링 모듈(140)의 구성을 예시하는 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram illustrating the configuration of a charge and discharge
충방전 스케줄링 모듈(140)는 연산부(142), 역추적부(backward tracing; 144), 및 보정부(146)를 포함할 수 있다.The charge /
연산부(142)는, 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량(g) 예측치들, 사용량(l) 예측치들, 및 전력 요금들(p)에 관한 정보를 기초로 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 발전량(g) 예측치들, 사용량(l) 예측치들은 스케줄링하는 기간이 특정일을 1시간 단위로 분할하여 24개의 시간 구간(i)를 가지는 24시간인 경우, 이 스케줄링 기간인 24시간 동안의 발전량(g)과 사용량(l)에 대한 예측치일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발전량(g) 예측치들, 사용량(l) 예측치들은 과거의 데이터에 기반하여 산출된 것일 수 있다. 예컨대, 발전량(g) 예측치들, 사용량(l) 예측치들은 단순하게 과거 한 달 동안의 해당 시간대의 발전량과 사용량을 평균함으로써 산출된 것일 수 있다. 이 외에도 예측치를 산출하기 위한 다양한 방식이 이용될 수 있지만, 본 발명에서 사용하는 입력 데이터의 예측치를 산출할 때, 기존 또는 미래의 다양한 예측 방식을 제한 없이 이용할 수 있다.The
연산부(142)는 본 발명의 일 실시예에 따라 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 그 이전 시간 구간에서의 전력 비용과의 점화식 형태로 계산함으로써 최소 전력 비용과 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 연산부(142)는 점화식 형태로의 계산을 동적 프로그래밍으로 처리할 수 있다. The
연산부(142)에 의해 생성된 최소 전력 비용 스케줄 각각은 배터리(120)의 충방전 스케줄에 대응하며, 최소 전력 비용을 기준으로 하기 때문에, 복수의 최소 전력 비용 스케줄이 생성될 수 있다. 예컨대, 배터리의 충방전을 한번 반복하는 스케줄과 배터리의 충방전없는 스케줄이 모두 일정한 최소 요금 기준을 만족하는 해로서 찾아질 수 있다. 하지만, 배터리의 수명을 고려할 때는 충방전 횟수가 적은 것이 유리하다.Each of the minimum power cost schedules generated by the
역추적부(144)는 본 발명의 일 실시예에 따라 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 매터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적하여 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 선택하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서 역추적부(144)는 최적 스케줄을 구성하는 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들을 각각 달성하는 배터리 잔량들의 값을 결정하도록 더 구성 될 수 있다. 일 실시예에 있어서 역추적부(144)는 현재의 시간 구간에서의 배터리 잔량 w에서 가까운 이전 시간 구간(t-1)에서의 배터리 잔량 x부터 차례로 계산 할 수 있다. The
보정부(146)는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 시간 구간에 대한 실측 발전량들, 실측 사용량들 및 실측 배터리 잔량들에 관한 정보에 기초하여, 최적 스케줄에 의한 배터리의 충방전 동작을 보정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치는 0으로 고정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the correcting
일 실시예에서, 연산부(142), 역추적부(144) 및 보정부(146) 각각은 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers) 및 마이크로 프로세서 (microprocessors) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment, each of the
일 실시예에서, 연산부(142), 역추적부(144) 및 보정부(146) 각각은 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행하게 하는, 하드웨어 플랫폼(hardware platform) 상에서 실행 가능한 펌웨어 (firmware)/소프트웨어 코드(software codes)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 애플리케이션(software applications)에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 연산부(142), 역추적부(144) 및 보정부(146) 각각의 자체 메모리에 저장되거나 별도의 저장부(도시되지 않음)에 저장한 후 호출되어 실행될 수 있다.In one embodiment, each of the
도 4는 충방전 스케줄링 모듈(140)의 연산부(142) 및 역추적부(144)에서 실행되는 충방전 스케줄링 방법의 과정을 예시하는 개략적인 흐름도이다. 4 is a schematic flowchart illustrating a charging / discharging scheduling method executed by the
충방전Charging and discharging
스케줄 산출 단계(420) In the
일 실시예에 있어서, 발전량(g) 및 사용량(l)의 예측치, 미리 예고된 요금 정보(p)에 대한 정보를 기초로 충방전 스케줄을 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 충방전 스케줄 산출 단계는 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 기초로 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성될 수 있다.In one embodiment, the charge / discharge schedule can be calculated on the basis of the predicted value of the power generation amount g and the
일 실시예에 있어서, 시간 구간 t에서 배터리(120)의 잔량이 w일 때 최소 전력 비용 D[t,w]는 이전 시간의 최소 비용들과의 점화식 형태로 다음 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.In one embodiment, the minimum power cost D [t, w] when the remaining amount of the
위 수학식 5에서, 여기서, Pc는 충전 전력량을 나타내고, Pd는 방전 전력량을 나타내고, x는 해당 시간의 충전량(양의 값인 경우) 또는 방전량(음의 값인 경우)을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내는 인덱스이고, cost(t, x, w)는 이전 시간 구간(t-1)에서의 배터리 잔량이 x 였던 것이 현재의 시간 구간(t)에서의 배터리 잔량이 w가 되었을 때의 비용을 나타내고, D[t, w]는 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 나타내고, D[t-1, x]는 이전 시간 구간에서의 배터리 잔량을 나타낼 수 있다.In the above equation (5), wherein, P c denotes a charging electric power, P d represents a discharge electric energy, x denotes the charge of the time (if positive value) or a discharge amount (if the value of the notes), t is Cost (t, x, w) is an index indicating a time interval when the battery remaining amount at the previous time interval t-1 is x and the remaining battery amount at the current time interval t is w D [t, w] represents the power cost in the current time interval, and D [t-1, x] represents the battery remaining amount in the previous time interval.
일 실시예에 있어서, 충방전 스케줄 산출 단계는, 발전량(g) 예측치, 사용량(l) 예측치, 및 전력 요금(p) 정보에 기초하여 동적 프로그래밍(dynamic programming)을 이용하여 최소 전력 비용이 되도록 하는 최소 전력 비용 스케줄을 찾아낼 수 있다. 일 실시예에 있어서 동적 프로그래밍을 이용하여 최소 전력 비용 스케줄을 찾아낼 수 있다.In one embodiment, the charging and discharging schedule calculating step may be such that the minimum power cost is obtained by using dynamic programming based on the power generation amount (g) prediction value, the usage amount (1) prediction value, The minimum power cost schedule can be found. In one embodiment, dynamic programming can be used to find the minimum power cost schedule.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 동적 프로그래밍을 직관적으로 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic diagram for intuitively explaining dynamic programming used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 동적 프로그래밍의 단순한 예가 직관적으로 그래프로서 도시된다. 도시된 예에서, 배터리는 초기 충전량이 0kWh이고, 1kW로 충전 및 방전되며 최대 2kWh 충전될 수 있는 것으로 가정한다. 그래프에서 수평축은 배터리의 충전 상태를 3개의 포인트, 즉 0kWh, 1kWh, 2kWh로 표시되어 있다. 그래프에서 수직축은 5개의 시간 포인트 0, 1, 2, 3, 4가 표시되어 있다. 예측된 발전량 및 사용량에 따라, 배터리의 상태는 시간 포인트가 증가함에 따라 상태 0kWh, 1kWh, 또는 2kWh로 이동하게 되며, 시간에 따라 배터리가 충방전을 반복함에 따라 배터리 상태의 변화는 특정 경로를 생성한다. 이러한 경로 각각은 배터리의 충방전 스케줄에 대응한다. Referring to FIG. 5, a simple example of dynamic programming is shown intuitively as a graph. In the example shown, the battery is assumed to have an initial charge of 0 kWh, charge and discharge at 1 kW and charge up to 2 kWh. In the graph, the horizontal axis shows the battery's charge status as three points: 0kWh, 1kWh, 2kWh. In the graph, the vertical axis shows five
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 동적 프로그래밍의 구체적인 과정을 예시하는 수도 코드(pseudo-code)이다.FIG. 6 is a pseudo-code illustrating a concrete procedure of dynamic programming used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, "Fill DP matrix" 부분에 대해서, D[t, w]는 t 시간 구간에서 배터리 잔량이 w일 때의 최소 비용을 나타낸다. cost(t, x, w)는 t-1 시간 구간에서 배터리 잔량 x 였던 것이 t 시간에서 배터리 잔량 w가 되었을 때의 비용을 나타낸다. Referring to FIG. 6, for the "Fill DP matrix" portion, D [t, w] represents the minimum cost when the battery remaining amount is w in the t time period. Cost (t, x, w) represents the cost when battery residual quantity x at time t-1 becomes battery residual quantity w at time t.
일 실시예에 있어서 동적 프로그래밍은, t=1에서 시작하여 t=24까지, 즉 D[1, w] 에서 시작하여 D[24, w]까지를 차례로 계산한다. w의 값은 미리 정해져 있다고 가정한다. 예를 들면 배터리 용량 C가 2kWh 이고, 배터리 잔량을 1kWh 단위로 표현할 경우 가능한 w값은 0, 1, 2이다. 이 경우 초기값으로 D[1, 0], D[1, 1], D[1, 2]의 값을 먼저 계산한다. P_c = 1이고 초기 시간의 배터리 잔량은 0이라고 가정할 때, w = 0, 1의 경우 D[1, w] = cost(1, 0, w)이다. 그리고 w = 2일 경우는 불가능하므로 (한 시간에 충전할 수 있는 양이 1이므로 2가 될 수는 없음) 무한대의 값이 저장된다. 그 후, D[2, w] ~ D[24, w] 까지를 채운다. 계산이 필요한 대상 w의 값은 0에서 C까지다.In one embodiment, the dynamic programming starts at t = 1 and starts at t = 24, i.e. starting at D [1, w] and then up to D [24, w]. It is assumed that the value of w is predetermined. For example, if the battery capacity C is 2kWh and the battery remaining amount is expressed in 1kWh, w values are 0, 1, and 2, respectively. In this case, the values of D [1, 0], D [1, 1] and D [1, 2] are calculated first as initial values. (1, 0, w) for w = 0, 1, assuming that P_c = 1 and the remaining battery power at initial time is 0. And since w = 2, it is not possible (since the amount that can be charged per hour is 1, it can not be 2). Then, D [2, w] to D [24, w] are filled. The value of the object w that needs to be calculated is from 0 to C.
주어진 t, w에 대해 D[t,w]의 값을 무한대로 놓은 후 x의 값을 max(w - P_c, 0) ~ min(x + P_c, C)로 하여 D[t-1, x] + cost(t, x, w) 값을 계산하여 이 값이 기존에 저장된 값보다 작으면 값을 갱신한다(위 수학식 5의 점화식 이용). x의 의미는 바로 이전 시간의 배터리 잔량이다. 일실시예에 따라, 도 5에 도시된 예제에서 w = 2일 때 가능한 이전 시간 배터리 잔량 x값은 1, 2만 되고 0은 안 된다. 0에서 2로 한 시간만에 변화할 수 없기 때문에 고려할 필요가 없다.(T-1, x) by setting the value of x to be max (w - P_c, 0) to min (x + P_c, C) after setting the value of D [t, w] + cost (t, x, w) is calculated, and if the value is smaller than the previously stored value, the value is renewed (using the recurrence formula of the above equation (5)). The meaning of x is the battery level of the previous time. According to one embodiment, in the example shown in FIG. 5, the previous time battery remaining x value when w = 2 is 1, 2, and not 0. Since it can not change from 0 to 2 within one hour, there is no need to consider it.
일 실시예에 있어서, D[t,w] 값이 갱신될 때 I[t,w]에 x 값을 저장해둘 수 있다. x값은 [t,w]의 최소값이 달성될 때 이전 시간의 배터리 잔량을 의미할 수 있다. 일 실시예에 있어서, I[24,w]에서 차례로 따라가면 최적 스케줄을 구할 수 있다.In one embodiment, the x value can be stored in I [t, w] when the value of D [t, w] is updated. The x value can mean the remaining battery time at the previous time when the minimum value of [t, w] is achieved. In one embodiment, the optimal schedule can be obtained by following I [24, w] sequentially.
도 6의 수도 코드 중 "Get final energy" 부분은 마지막 시간인 D[24, w] 중 최소 비용을 달성하는 w를 찾는 코드이다.The "Get final energy" part of the numerical code of FIG. 6 is a code for finding w that achieves the minimum cost of the last time D [24, w].
한편, 도 6의 수도 코드 중 "Get optimal scheduling solution opt" 부분은 최적 스케줄을 구하기 위해 저장한 I[t,w] 배열을 이용할 수 있다. I[24, finalenergy]로부터 값을 역추적한다. I[24, finalenergy]에 저장된 값을 preindex로 놓고 다시 I[23, preindex]에 있는 값을 찾고 이 값을 다시 preindex로 하여 I[22, preindex]를 찾는다. 이런 방식으로 I[1, preindex]까지 추적할 수 있다. 찾아진 값들은 opt[24] ~ opt[1]에 차례로 저장되고 이 값들이 최적 스케줄이 된다. 여기서, 스케줄은 각 시간에 해당하는 배터리 잔량들의 배열을 의미하며, 하나의 경로로서 표현될 수 있다.On the other hand, among the numeric codes shown in FIG. 6, the "Get optimal scheduling solution opt" part can use the stored I [t, w] array to obtain an optimal schedule. Retrieve the value from I [24, finalenergy]. I [24, finalenergy] is set to preindex, and the value in I [23, preindex] is found again, and this value is reindexed to find I [22, preindex]. In this way, I [1, preindex] can be traced. The retrieved values are stored in opt [24] through opt [1] in turn, and these values become the optimal schedule. Here, the schedule means an array of battery residual amounts corresponding to each time, and can be expressed as one path.
역추적 연산 단계(440)The backtrace operation step (440)
다시 도 4를 참고하여, 역추적 연산 단계(440)를 살펴본다. Referring back to FIG. 4, a
일 실시예에 따른 동적 프로그래밍은 단지 목적 함수를 최소화하는 해(최소 전력 비용 스케줄)를 도출하는 데에만 집중하고 있어서, 최소 전력 비용이 같다면, 해(스케줄)가 어떤 성질을 가지고 있는지는 상관하지 않는다. 예를 들어, 스케줄 (3, -3, 3, ...)과 스케줄 (3, 0, 0, ...)이 같은 최소 전력 비용을 가진다고 하면, 스케줄 (3, -3, 3, ...)은 충방전을 한번 반복했고, 스케줄 (3, 0, 0, ...)은 충방전 없이 배터리 상태를 유지할 수 있다. 후자가 배터리 수명을 고려할 때는 더 좋은 해임에도 불구하고, 최소 전력 비용이 같기 때문에 단순히 첫 번째 해인 전자를 최적해로 도출할 수 있다.The dynamic programming according to an embodiment is only focused on deriving a solution that minimizes the objective function (minimum power cost schedule), so that it does not matter what property the solution (schedule) has if the minimum power cost is the same . For example, if schedules (3, -3, 3, ...) and schedules (3, 0, 0, ...) have the same minimum power cost, schedules (3, -3, .) Can repeat the charging and discharging once, and the schedule (3, 0, 0, ...) can maintain the battery state without charge and discharge. When the latter considers the battery life, the first harmonic of the electrons can be simply derived as the optimal solution because of the same minimum power cost, despite better rejection.
일 실시예에 있어서, 찾아진 경로 각각은 최소 전력 비용 스케줄에 대응하며, 최소 전력 비용을 기준으로 하기 때문에, 단일한 경로가 아니라 복수의 경로를 찾을 수 있다. 예컨대, 배터리의 충방전을 한번 반복하는 스케줄과 배터리의 충방전없는 스케줄이 모두 일정한 최소 요금 기준을 만족하는 해로서 찾아질 수 있다. 하지만, 배터리의 수명을 고려할 때는 충방전 횟수가 적은 것이 유리하다. 이러한 점을 고려해서 배터리의 무분별한 충방전을 막기 위한 효과적인 역추적 기법이 필요하다. In one embodiment, each of the searched paths corresponds to a minimum power cost schedule and is based on a minimum power cost, so multiple paths can be found rather than a single path. For example, a schedule for repeating the charging / discharging of the battery once and a schedule without charge / discharge of the battery can all be found as a solution satisfying a constant minimum charge criterion. However, when considering the life of the battery, it is advantageous that the number of charging / discharging is small. Taking this into account, an effective backtracking technique is needed to prevent unintentional charging and discharging of the battery.
역추적 연산 단계에서는 연산 단계(304)에서 찾아낸 경로(즉, 스케줄)가 복수일 때, 각 경로를 배터리 수명이 최소화되는 것을 기준으로 역추적하여 최적의 단일 경로를 선택할 수 있다. In the trace back operation step, when there are a plurality of paths (i.e., schedules) found in the operation step 304, the optimal path can be selected by tracing each path based on the minimization of battery life.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 스케줄링 모듈(140)에서의 역추적 연산의 구체적인 과정을 예시하는 수도코드이다. FIG. 7 is a numeric code illustrating a concrete procedure of the backtrace operation in the charge /
도 7을 참조하면, D[2, w] ~ D[24, w] 값을 차례로 채울 때 계산이 필요한 대상 w의 값은 0에서 C까지다. 도 4에 도시된 예제의 경우 0, 1, 2까지이다. 주어진 t, w에 대해 D[t,w]의 값을 무한대로 놓은 후 x의 값을 max(w-P_c,0) ~ min(x + P_c, C)로 하여 D[t-1, x] + cost(t, x, w) 값을 계산하여 이 값이 기존에 저장된 값보다 작으면 값을 갱신한다.Referring to FIG. 7, when the values of D [2, w] to D [24, w] are filled in order, In the example shown in FIG. 4, it is 0, 1, and 2. (T-1, x) by setting the value of x as max (w-P_c, 0) to min (x + P_c, C) after setting the value of D [t, w] + cost (t, x, w) is calculated. If this value is smaller than the previously stored value, the value is updated.
일 실시예에 있어서, 현재의 시간 구간에서의 배터리 잔략 w에서 가까운 x 값부터 차례로 계산할 수 있다. 상태들을 단순히 작은 값부터 큰 값의 순서, 또는 큰 값부터 작은 값의 순서와 같이 단순히 순차적으로 확인하면 여러 개의 상태가 최소 비용을 만들 수 있는 경우 무조건 가장 작은 값 또는 가장 큰 값을 택하게 된다. 그러나 실제로 가장 좋은 상태 값은 현재 시간 포인트에서의 상태와 다음 시간 포인트에서의 상태 사이의 차이가 가장 작은 값이다. 그 차이가 작다는 것은 이전 시간에서 현재로 넘어오면서 배터리 충방전량이 작다는 것을 의미한다. 따라서, 역추적할 때 상태 탐색 순서를 바꾸어서, 근접 값부터 탐색한다. In one embodiment, it is possible to calculate in order from the x value close to the battery offset w in the current time interval. Simply checking the states sequentially, such as from a small value to a large value, or from a large value to a small value, the unconditionally the smallest value or the largest value is selected if several states can make the least cost. In practice, however, the best state value is the smallest difference between the state at the current time point and the state at the next time point. The fact that the difference is small means that the amount of charge and discharge of the battery is small from the previous time to the present. Therefore, when tracing backward, the state search order is changed to search from the proximity value.
예를 들어, max(w-P_c,0) ~ min(x + P_c, C) 사이의 x값에 대해 계산을 수행해야 하는데 이를 계산하는 순서를 바꾸어 충방전 회수를 줄일 수 있다. 즉 가장 작은 값인 max(w-P_c,0)부터 가장 큰 값인 min(x + P_c, C)까지 차례로 계산하지 않고, w에서 가장 가까운 값부터 차례로 계산한다. 도 5에 도시된 예로 들면, w=1일 때 x = 0, 1, 2의 차례로 계산하는 것이 아니라, x = 1, 0, 2의 순서로 계산한다. 즉 1에서 시작해서 줄어드는 방향으로, 그 다음 1에서 시작해서 증가하는 방향으로 계산한다.For example, it is necessary to perform calculations for x values between max (w-P_c, 0) and min (x + P_c, C), but it is possible to reduce the number of charge and discharge by changing the order of calculation. That is, the calculation is performed in order from the closest value in w, not sequentially from the smallest value max (w-P_c, 0) to the largest value min (x + P_c, C). In the example shown in FIG. 5, x = 1, 0, 2 are calculated in the order of x = 0, 1, and 2 instead of w = 1. Starting from 1, decreasing starting from 1, then starting from 1 and increasing.
충방전Charging and discharging 스케줄 보정 단계(460) The schedule correction step (460)
다시 도 4를 참조하여 충방전 스케줄 보정 단계(460)를 살펴본다. Referring again to FIG. 4, a charge / discharge
충방전 스케줄 보정 단계는 예측치에 따라 생성된 스케줄을 실측 정보에 기초하여 실시간으로 보정하는 단계이다. 최소 전력 비용 스케줄을 산출하고 최적 스케줄을 선택하는 것은 예측된 발전량 및 사용량에 기초하고 있다. 현실적으로 실제 발전량 및 사용량과 정확하게 동일한 값을 가지도록 예측하는 것은 불가능하다. 따라서 부정확한 예측에 의해 오히려 비용 손해가 발생할 수 있다. 따라서 부정확한 예측치에 따라 생성된 스케줄을 실시간으로 보정하는 단계가 필요하다.The charge / discharge schedule correction step is a step of correcting the schedule generated in accordance with the predicted value in real time based on the actual information. The calculation of the minimum power cost schedule and the selection of the optimal schedule are based on the predicted power generation and consumption. It is practically impossible to predict to have exactly the same value as the actual power generation amount and the usage amount. Therefore, it is possible to incur cost loss rather than by inaccurate prediction. Therefore, it is necessary to correct the generated schedule in real time according to the incorrect predicted value.
보정 단계는 배터리의 충전 상태(SOC, state of charge)와 발전량과 사용량의 차이(net)에 기초하여, 스케줄에 따른 방전/충전 제어를 보정할 수 있다.The correction step can correct the discharge / charge control according to the schedule based on the state of charge (SOC) of the battery, the difference (net) between the generated amount and the used amount.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는, 발전량이 없는 경우 실시간 보정 과정을 예시하는 개략적인 흐름도이다.FIG. 8 is a schematic flowchart illustrating a real-time correction process in the absence of power generation, used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention.
예측치 오차로 생길 수 있는 가장 큰 문제는 현재의 사용량보다 더 많이 방전할 수 있다는 것이다. 발전량이 0이므로 사용량보다 더 많은 양을 방전하게 되면 무조건 손해다. 따라서 실시간 보정 과정(700)을 통해 정확히 사용량(부하) 만큼만 방전하도록 수정한다. 충전할 때는 스케줄에 의해 정해진 양만큼 충전한다.The biggest problem with forecast errors is that you can discharge more than your current usage. If the amount of electricity generated is 0, discharging more than the amount of usage will damage it unconditionally. Therefore, it is corrected to discharge only the amount of usage (load) exactly through the real-time correction process 700. When charging, charge the amount determined by the schedule.
도 8을 참조하면, 발전량이 없는 경우 실시간 보정 과정(800)이 도시된다. 예시된 경우는, 3가지 요금 레벨 상, 중간, 하의 경우에 대해 도시한다. 타겟SOC는 스케줄에 따른 배터리 잔량을 의미하고, 현재SOC는 실측 배터리 잔량을 의미한다. 요금이 높은 시간대(802)는 무조건 사용량(부하) 만큼만 방전하도록 수정한다(804). 요금이 낮은 시간대(812)는 타겟SOC와 현재SOC를 비교하여(814), 타겟SOC가 더 큰 경우(814의 Yes)에는 스케줄대로 충전하고(816), 타겟SOC가 더 크지 않은 경우(814의 No)에는 사용량(부하) 만큼만 방전하도록 수정한다(818). 요금이 중간인 시간대(822)는 타겟SOC와 현재SOC를 비교하여(824), 타겟SOC가 더 큰 경우(824의 Yes)에는 스케줄대로 충전하고(826), 타겟SOC가 더 크지 않은 경우(824의 No)에는 사용량(부하) 만큼만 방전하도록 수정한다(828).Referring to FIG. 8, a real-time correction process 800 is shown in the absence of power generation. Illustrated cases are shown for three fare levels, middle and lower. The target SOC means the battery remaining amount according to the schedule, and the present SOC means the actual battery remaining amount. The
일 실시예에 있어서, 보정 단계는 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대한 전력 요금이 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, 해당 시간 구간에서의 실측 사용량만큼 배터리를 방전시키도록 최적 스케줄을 수정하고, 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 중간 요금보다 높지 않은 경우, 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 타겟 SOC가 더 큰 경우 최적 스케줄을 수정하지 않고, 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 타겟 SOC가 같거나 작은 경우 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량만큼 배터리를 방전시키도록 최적 스케줄을 수정할 수 있다. In one embodiment, if the power charge for each time interval of the plurality of time intervals is higher than the middle rate corresponding to the middle of the power rates of the plurality of time intervals, If the target SOC is greater than the target SOC and the target SOC is greater than the median charge, the target SOC is compared with the current SOC if the target SOC is greater than the median charge, SOC are compared with each other, and if the target SOC is equal to or smaller than the target SOC, the optimum schedule can be modified so as to discharge the battery by the actual usage amount for the corresponding time period.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충방전 스케줄 방법에서 사용하는 발전량이 있는 경우 실시간 보정 과정을 예시하는 개략적인 흐름도이다.9 is a schematic flowchart illustrating a real-time correction process when there is an amount of power used in the energy charge / discharge scheduling method according to an embodiment of the present invention.
이 경우는 발전량과 사용량을 함께 고려해야 한다. 일단 방전할 때는 정확히 -net(=사용량-발전량) 만큼만 방전하도록 해야 한다. 그러나 발전량이 사용량보다 더 적을 것으로 예측해서 스케줄에서 방전을 지시했는데, 실제로는 발전량이 사용량보다 더 많을 수 있다. 이런 경우는 방전을 하는 것이 아니라, net(= 실제 발전량 - 실제 사용량) 만큼 충전을 한다. 충전할 때, 요금이 저렴한 경우 스케줄에서 지시한 양만큼 충전해도 크게 문제가 없다. 그러나 중간 요금 구간부터 충전은 발전량 예측의 오차가 컸을 경우 문제가 될 수 있다. 발전량이 많을 것으로 예측해 많은 양의 충전을 지시했는데 실제로는 발전량이 적었다면 쓸데없이 많은 전력을 외부 전력망으로부터 구매하여 충전하게 된다. 따라서 원래 스케줄보다 비싼 가격에 전력을 구매하게 되는 결과로 된다. 이런 점을 고려하여, 중간 가격 구간일 때 충전은 정확히 net(=발전량-사용량) 만큼만 하고, 사용량이 더 많을 경우는 충전도 방전도 하지 않는 뉴트럴(neutral) 상태로 유지한다.In this case, both the generation amount and the usage amount should be considered. Once discharged, you must discharge exactly -net (= usage - power generation). However, we predicted that the power generation would be less than the usage, and the discharge was instructed in the schedule. In reality, the power generation amount may be more than the usage amount. In this case, do not discharge, but charge net (= actual power generation - actual usage). When charging, if the charge is cheaper, there is no big problem even if it charges by the amount indicated in the schedule. However, charging from the middle rate zone can be a problem if the power generation forecast error is large. If a large amount of electricity is predicted to be generated by a large amount of electric power, and if the electric power generation amount is actually small, the unnecessary power is purchased from the external electric power network and charged. This results in purchasing power at a higher price than the original schedule. In consideration of this point, the charge is maintained only in the net state (= generation amount-consumption amount) at the mid-price section, and in the neutral state where neither the charge nor the discharge is discharged.
도 9를 참조하면, 발전량이 있는 경우 실시간 보정 과정(900)이 도시된다. 일 실시예에 있어서, 전력 비용이 3가지 요금인 레벨 상, 중간, 하의 경우에 대해 도시한다. 타겟SOC는 스케줄에 따른 배터리 충전량을 의미한다. 요금이 높은 시간대(902)는 실제 net(실제 발전량 - 실제 사용량)가 0보다 큰지를 판단하고(904), 긍정인 경우(904의 Yes) net만큼 충전하며, 부정인 경우(904의 No) -net만큼만 방전하도록 수정한다(908).Referring to FIG. 9, a real-
요금이 낮은 시간대(912)는 타겟SOC와 현재SOC를 비교하여(913), 타겟SOC가 더 큰 경우(913의 Yes)에는 실측 net와 스케줄 net (스케줄 발전량 - 스케줄 사용량)과 비교한다(914). 만약 실제 net가 스케줄 net 보다 크면(914의 Yes), 실제 net만큼 충전하고(915), 만약 실제 net가 스케줄 net 보다 더 크지 않은 경우(914의 No)에는 스케줄 net 만큼만 충전하도록 수정한다(918).The
요금이 중간인 시간대(922)는 실제 net가 0보다 큰지를 판단하고(923), 긍정인 경우(923의 Yes) net만큼 충전하며, 부정인 경우(923의 No) 타겟SOC와 현재SOC를 비교한다(924). 비교 결과 타겟SOC가 더 큰 경우(924의 Yes)에는 충전도 하지 않고 방전도 하지 않는 뉴트럴 상태를 유지하고(926), 타겟SOC가 더 크지 않은 경우(924의 No)에는 실제 net 만큼만 방전하도록 수정한다(928).The
일 실시예에 있어서, 보정하는 단계는 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대해, 해당 발전량 예측치와 해당 실측 발전량의 차이 그리고 해당 사용량 예측치와 해당 실측 사용량의 차이에 따라 최적 스케줄에 의한 배터리의 충방전 동작을 보정할 수 있다. In one embodiment, the step of correcting may include, for each time period of the plurality of time periods, a difference between the power generation predicted value and the corresponding actual generation amount, a difference between the used amount predicted value and the actual usage amount, The discharge operation can be corrected.
일 실시예에 있어서, 보정하는 단계는 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 실측 발전량에서 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 충전시키도록 최적 스케줄을 수정하고, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, 실측 발전량에서 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 방전시키도록 최적 스케줄을 수정하고, 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 중간 요금인 경우, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 실측 발전량에서 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 충전시키도록 최적 스케줄을 수정하고, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크면 배터리가 충방전을 하지 않고 현 상태를 유지하고, 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크지 않은 경우, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 방전시키도록 최적 스케줄을 수정하며, 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 중간 요금보다 낮은 경우, 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크면, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀 값이 해당 시간 구간에 대한 발전량 예측치에서 해당 시간 구간에 대한 사용량 예측치를 뺀 값보다 크면, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 충전하도록 최적 스케줄을 수정하고, 그 외의 경우 해당 시간 구간에 대한 발전량 예측치에서 해당 시간 구간에 대한 사용량 예측치를 뺀만큼 배터리를 충전하도록 최적 스케줄을 수정하고, 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 타겟 SOC가 같거나 작은 경우, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 충전하도록 최적 스케줄을 수정하고, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 작으면, 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 배터리를 방전시키도록 최적 스케줄을 수정할 수 있다. In one embodiment, the step of calibrating comprises the steps of: if the power charge for the corresponding time period is higher than the intermediate rate corresponding to the middle of the power rates of the plurality of time periods, If the actual power generation amount is larger than the usage amount, the optimum schedule is adjusted so as to charge the battery by subtracting the actual usage amount from the actual generation amount. If the actual generation amount for the corresponding time period is not larger than the actual usage amount for the corresponding time period, If the actual electricity generation amount for the corresponding time section is larger than the actual usage amount for the corresponding time section and the actual usage amount is subtracted from the actual usage amount for the corresponding time section Correct the optimal schedule to charge the battery as much as possible, If the target SOC is greater than the current SOC, the battery does not charge and discharge and the current state is maintained. If the target SOC is not greater than the current SOC, If the target SOC is greater than the current SOC when the power charge for the corresponding time interval is lower than the intermediate charge, and if the target SOC is greater than the current SOC, If the value obtained by subtracting the actual use amount of the corresponding time section from the actual generation amount with respect to the time section is greater than the value obtained by subtracting the usage amount prediction value with respect to the corresponding time section from the power generation amount prediction value with respect to the relevant time section, You can modify the optimal schedule to charge the battery by subtracting the actual usage for The target SOC is compared with the current SOC, and if the target SOC is equal to or smaller than the target SOC, The optimum schedule is corrected so as to charge the battery by subtracting the actual use amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period, and the actual schedule for the corresponding time period is measured If the power generation amount is smaller than the actual usage amount for the time period, the optimum schedule can be modified to discharge the battery by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따라 에너지 저장 장치 충방전 스케줄링을 위한 컴퓨터 실행가능 소프트웨어 프로그램이 제공된다. 위에서 도면을 참조하여 상술한 에너지 저장 장치의 충방전 스케줄링 방법은, 프로세서, 메모리, 입출력 장치를 포함하는 컴퓨팅 장치의 프로세서에 의해 수행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 개인용 컴퓨터, 서버, 클라우드 컴퓨터, 노트북, 타블렛 PC, 스마트폰, 범용 컴퓨팅 장치, 특수 목적 컴퓨팅 장치, 단일 컴퓨팅 장치, 복수의 컴퓨팅 장치가 협력하는 분산 컴퓨팅 환경의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 소프트웨어 프로그램은 독립적인 애플리케이션, 애플릿, 애드온, 인스트럭션, 모듈 등의 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 컴퓨팅 장치 내의 메모리, 하드디스크, USB, 광디스크 등의 저장 장치 상에 쓰여져 저장될 수 있고, 신호 형태로 변형되어 통신망을 통해 전송될 수도 있다.A computer executable software program for energy storage charge / discharge scheduling is also provided in accordance with another embodiment of the present invention. The charging / discharging scheduling method of the energy storage device described above with reference to the drawings can be implemented as a computer-executable software program that can be executed by a processor of a computing device including a processor, a memory, and an input / output device. A computing device may include a computing device in a distributed computing environment in which a plurality of computing devices cooperate, such as a personal computer, a server, a cloud computer, a notebook, a tablet PC, a smart phone, a general purpose computing device, a special purpose computing device, . The computer-executable software program may exist in various forms, such as an independent application, an applet, an add-on, an instruction, a module, etc. and may be written and stored on a storage device such as a memory, a hard disk, a USB, an optical disk, And may be transmitted through a communication network.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있고, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course, fall within the scope of the present invention.
22 : 댁내 발전기
24 : 댁내 부하
26 : 외부 전력망
100 : 에너지 충방전 시스템
120 : 배터리
140 : 충방전 스케줄 모듈22: Household generator
24: Household load
26: External power grid
100: Energy charge / discharge system
120: Battery
140: charge / discharge schedule module
Claims (17)
배터리, 및
충방전 스케줄링 모듈을 포함하고,
상기 충방전 스케줄링 모듈은 연산부 및 역추적부(backward tracing)를 포함하며,
상기 연산부는, 하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 기초로 상기 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 상기 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하도록 구성되며 - 여기서 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성됨 -,
상기 역추적부는, 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 상기 배터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적하여 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 선택하도록 구성된, 에너지 저장 장치.As an energy storage device,
Battery, and
A charge / discharge scheduling module,
The charge / discharge scheduling module includes an operation unit and a backward tracing unit,
The calculation unit may calculate a minimum power cost that minimizes a sum of power costs over the plurality of time intervals based on information on power generation amount predictions, usage amount predictions, and power charges for a plurality of time periods of one day, Wherein each of the at least one minimum power cost schedule comprises power costs for the plurality of time intervals, and wherein the at least one minimum power cost schedule comprises at least one power cost schedule for the plurality of time periods,
Wherein the backtracking unit is configured to backtrack the at least one minimum power cost schedule based on maximizing the life of the battery to select an optimal schedule among the at least one minimum power cost schedule.
상기 역추적부는, 상기 최적 스케줄을 구성하는, 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들을 각각 달성하는 배터리 잔량들의 값을 결정하도록 더 구성된, 에너지 저장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the back-tracking unit is further configured to determine a value of battery remaining quantities, each of which achieves power costs for the plurality of time intervals constituting the optimal schedule.
상기 연산부는, 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 그 이전 시간 구간에서의 전력 비용과의 점화식 형태로 아래의 식에 따라 계산함으로써 상기 최소 전력 비용과 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하도록 더 구성되는, 에너지 저장 장치
- 여기서, Pc는 충전 전력량을 나타내고, Pd는 방전 전력량을 나타내고, x는 해당 시간의 충전량(양의 값인 경우) 또는 방전량(음의 값인 경우)을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내는 인덱스이고, cost(t, x, w)는 이전 시간 구간(t-1)에서의 배터리 잔량이 x 였던 것이 현재의 시간 구간(t)에서의 배터리 잔량이 w가 되었을 때의 비용을 나타내고, D[t, w]는 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 나타내고, D[t-1, x]는 이전 시간 구간에서의 배터리 잔량을 나타냄 -.The method according to claim 1,
Wherein the operation unit is further operable to calculate the minimum power cost and the at least one minimum power cost schedule by calculating the power cost in the current time period in an ignition form with the power cost in the previous time period according to the following equation The energy storage device
- wherein, P c denotes a, P d is the discharge amount of power indicates a charging electric energy, x denotes the charge of the time (if positive value) or a discharge amount (if the value of the notes), t is an index indicating a time interval , Cost (t, x, w) represents the cost when the battery remaining amount at the previous time interval (t-1) is x and the battery remaining amount at the current time interval (t) becomes w, and D [ t, w] represents the power cost in the current time interval, and D [t-1, x] represents the remaining battery power in the previous time interval.
상기 역추적부는 현재의 시간 구간에서의 배터리 잔량 w에서 가까운 x 값부터 차례로 계산하는, 에너지 저장 장치.The method of claim 3,
Wherein the back-tracking unit sequentially calculates x values close to the remaining battery power w in the current time interval.
상기 복수의 시간 구간에 대한 실측 발전량들, 실측 사용량들 및 실측 배터리 잔량들에 관한 정보에 기초하여, 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하도록 구성된 보정부를 더 포함하는, 에너지 저장 장치.5. The method of claim 4,
Further comprising a correcting unit configured to correct a charge and discharge operation of the battery based on the optimum schedule based on information on measured power generation amounts, actual usage amounts, and actual battery remaining amounts for the plurality of time intervals, .
상기 발전량 예측치들은 0으로 고정되는, 에너지 저장 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the power generation predictions are fixed at zero.
상기 보정부는
(1) 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, 상기 해당 시간 구간에서의 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 높지 않은 경우,
(a) 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 더 큰 경우 상기 최적 스케줄을 수정하지 않고,
(b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하도록 구성되는, 에너지 저장 장치.The method according to claim 6,
The correction unit
(1) when the electric power charge for each time period of the plurality of time intervals is higher than the middle rate corresponding to the middle of the electric charges of the plurality of time intervals, discharging the battery by the actual usage amount in the corresponding time interval Correcting the optimal schedule so that,
(2) if the power charge for the corresponding time period is not higher than the intermediate charge,
(a) comparing a target SOC with a current SOC, and if the target SOC is larger,
(b) compare the target SOC with the current SOC and modify the optimal schedule so that the battery is discharged by an actual usage amount for the corresponding time interval if the target SOC is equal to or smaller than the target SOC.
상기 보정부는, 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대해, 해당 발전량 예측치와 해당 실측 발전량의 차이 그리고 해당 사용량 예측치와 해당 실측 사용량의 차이에 따라 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하도록 더 구성되며,
상기 보정부는
(1) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우,
(a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금인 경우,
(a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우,
(i) 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크면 상기 배터리가 충방전을 하지 않고 현 상태를 유지하고,
(ii) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크지 않은 경우, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하며,
(3) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 낮은 경우,
(a) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크면,
(i)상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀 값이 상기 해당 시간 구간에 대한 상기 발전량예상치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예상치를 뺀 값보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(ii) 그 외의 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 발전량 예상치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예상치를 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우,
(i) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(ii) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 작으면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하도록 구성되는, 에너지 저장 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the correcting unit corrects the charge / discharge operation of the battery based on the optimum schedule according to the difference between the corresponding power generation amount predicted value and the actual generated power generation amount and the difference between the used amount predicted value and the actually used usage amount for each time period of the plurality of time intervals Further comprising:
The correction unit
(1) when the electric power charge for the corresponding time period is higher than the intermediate charge corresponding to the middle of the electric power charges of the plurality of time intervals,
(a) correcting the optimum schedule so that the battery is charged by the actual generation amount minus the actual usage amount, if the actual generation amount for the corresponding time period is larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(b) correcting the optimum schedule so that the battery is discharged by subtracting the actual usage amount from the actual generation amount when the actual generation amount for the corresponding time period is not larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(2) when the power charge for the corresponding time period is the intermediate rate,
(a) correcting the optimum schedule so that the battery is charged by the actual generation amount minus the actual usage amount, if the actual generation amount for the corresponding time period is larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(b) if the actual power generation amount for the corresponding time period is not greater than the actual usage amount for the corresponding time period,
(i) if the target SOC is greater than the current SOC, the battery maintains the current state without charging / discharging,
(ii) if the target SOC is not greater than the current SOC, correcting the optimal schedule so as to discharge the battery by subtracting the actual usage amount for the corresponding time interval from the actual generation amount for the corresponding time interval,
(3) if the power charge for the corresponding time period is lower than the intermediate charge,
(a) if the target SOC is greater than the current SOC,
(i) if a value obtained by subtracting an actual usage amount of the corresponding time section from the actual generation amount for the corresponding time section is greater than a value obtained by subtracting an expected usage amount for the corresponding time section from the power generation amount estimate for the corresponding time section, Correcting the optimum schedule so as to charge the battery by subtracting the actual use amount of the corresponding time period from the actual generation amount with respect to the time interval,
(ii) correcting the optimal schedule so as to charge the battery by subtracting the estimated amount of usage for the corresponding time period from the estimated amount of power generation for the corresponding time period,
(b) comparing the target SOC with the current SOC and if the target SOC is equal to or less than the target SOC,
(i) if the actual power generation amount for the corresponding time period is greater than the actual usage amount for the corresponding time period, the optimal amount of power for charging the battery is calculated by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period Modify the schedule,
(ii) if the actual power generation amount for the corresponding time period is smaller than the actual usage amount for the corresponding time period, the battery is discharged by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period And modify the optimal schedule.
하루의 복수의 시간 구간에 대한 발전량 예측치들, 사용량 예측치들 및 전력 요금들에 관한 정보를 입력받는 단계;
상기 복수의 시간 구간에 걸친 전력 비용들의 합이 최소가 되는 최소 전력 비용과 상기 최소 전력 비용을 만족시키는 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하는 단계 - 여기서 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄의 각각은 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들로 구성됨 -,
상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 상기 배터리의 수명이 최대화되는 것을 기준으로 역추적(backward tracing)하여 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄 중 최적 스케줄을 생성하는 단계
를 포함하는 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.A charge / discharge control method for an energy storage device,
Receiving information on power generation predictions, usage prediction values, and power charges for a plurality of time periods of one day;
Generating at least one minimum power cost schedule that meets the minimum power cost and the minimum power cost at which the sum of the power costs over the plurality of time intervals is minimized, And power costs for the plurality of time intervals,
Backward tracing the at least one minimum power cost schedule based on maximizing the lifetime of the battery to generate an optimal schedule among the at least one minimum power cost schedule
Wherein the charge / discharge control method of the energy storage device comprises:
상기 최적 스케줄을 생성하는 단계는, 상기 복수의 시간 구간에 대한 전력 비용들을 각각 달성하는 배터리 잔량들의 값을 결정는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of generating the optimal schedule further comprises the step of determining a value of battery remaining quantities that respectively achieve power costs for the plurality of time intervals.
상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하는 단계는, 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 그 이전 시간 구간에서의 전력 비용과의 점화식 형태로 아래의 식에 따라 계산함으로써 상기 최소 전력 비용과 상기 적어도 하나의 최소 전력 비용 스케줄을 생성하는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법
- 여기서, Pc는 충전 전력량을 나타내고, Pd는 방전 전력량을 나타내고, x는 해당 시간의 충전량(양의 값인 경우) 또는 방전량(음의 값인 경우)을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내는 인덱스이고, cost(t, x, w)는 이전 시간 구간(t-1)에서의 배터리 잔량이 x 였던 것이 현재의 시간 구간(t)에서의 배터리 잔량이 w가 되었을 때의 비용을 나타내고, D[t, w]는 현재의 시간 구간에서의 전력 비용을 나타내고, D[t-1, x]는 이전 시간 구간에서의 배터리 잔량을 나타냄 -.11. The method of claim 10,
Wherein the step of generating the at least one minimum power cost schedule comprises calculating the at least one minimum power cost schedule by ignoring the power cost in the current time period with the power cost in the previous time period, Further comprising the step of generating a minimum power cost schedule of the energy storage device
- wherein, P c denotes a, P d is the discharge amount of power indicates a charging electric energy, x denotes the charge of the time (if positive value) or a discharge amount (if the value of the notes), t is an index indicating a time interval , Cost (t, x, w) represents the cost when the battery remaining amount at the previous time interval (t-1) is x and the battery remaining amount at the current time interval (t) becomes w, and D [ t, w] represents the power cost in the current time interval, and D [t-1, x] represents the remaining battery power in the previous time interval.
상기 최적 스케줄을 생성하는 단계는, 현재의 시간 구간에서의 배터리 잔량 w에서 가까운 x 값부터 차례로 계산하는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the step of generating the optimum schedule sequentially calculates x values close to the battery remaining amount w in the current time interval.
상기 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법은
상기 복수의 시간 구간에 대한 실측 발전량들, 실측 사용량들 및 실측 배터리 잔량들에 관한 정보에 기초하여, 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.13. The method of claim 12,
The charge / discharge control method of the energy storage device
Further comprising the step of correcting the charge / discharge operation of the battery based on the optimum schedule based on information on actual power generation amounts, actual usage amounts, and actual battery remaining amounts for the plurality of time periods Discharge control method.
상기 발전량 예측치들은 0으로 고정되는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the power generation predicted values are fixed to zero.
상기 보정하는 단계는
(1) 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우, 상기 해당 시간 구간에서의 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 높지 않은 경우,
(a) 타겟 SOC와 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 더 큰 경우 상기 최적 스케줄을 수정하지 않고,
(b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.15. The method of claim 14,
The step of correcting
(1) when the electric power charge for each time period of the plurality of time intervals is higher than the middle rate corresponding to the middle of the electric charges of the plurality of time intervals, discharging the battery by the actual usage amount in the corresponding time interval Correcting the optimal schedule so that,
(2) if the power charge for the corresponding time period is not higher than the intermediate charge,
(a) comparing a target SOC with a current SOC, and if the target SOC is larger,
(b) comparing the target SOC with the current SOC, and if the target SOC is equal to or less than the target SOC, correcting the optimum schedule so as to discharge the battery by an actual usage amount for the corresponding time period, Way.
상기 보정하는 단계는, 상기 복수의 시간 구간의 각각의 시간 구간에 대해, 해당 발전량 예측치와 해당 실측 발전량의 차이 그리고 해당 사용량 예측치와 해당 실측 사용량의 차이에 따라 상기 최적 스케줄에 의한 상기 배터리의 충방전 동작을 보정하는 단계를 더 포함하며,
상기 보정하는 단계는
(1) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 복수의 시간 구간의 전력 요금들의 중간에 해당하는 중간 요금보다 높은 경우,
(a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(2) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금인 경우,
(a) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 실측 발전량에서 상기 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크지 않은 경우,
(i) 타겟 SOC가 현재 SOC보다 크면 상기 배터리가 충방전을 하지 않고 현 상태를 유지하고,
(ii) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크지 않은 경우, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하며,
(3) 상기 해당 시간 구간에 대한 전력 요금이 상기 중간 요금보다 낮은 경우,
(a) 상기 타겟 SOC가 상기 현재 SOC보다 크면,
(i)상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀 값이 상기 해당 시간 구간에 대한 발전량 예측치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예측치를 뺀 값보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(ii) 그 외의 경우 상기 해당 시간 구간에 대한 발전량 예측치에서 상기 해당 시간 구간에 대한 사용량 예측치를 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(b) 상기 타겟 SOC와 상기 현재 SOC를 비교하여 상기 타겟 SOC가 같거나 작은 경우,
(i) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 크면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 충전하도록 상기 최적 스케줄을 수정하고,
(ii) 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량이 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량보다 작으면, 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 발전량에서 상기 해당 시간 구간에 대한 실측 사용량을 뺀만큼 상기 배터리를 방전시키도록 상기 최적 스케줄을 수정하는, 에너지 저장 장치의 충방전 제어 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the correcting step comprises a step of correcting the charge and discharge of the battery according to the optimum schedule according to the difference between the power generation amount predicted value and the corresponding actual generation amount and the difference between the usage amount prediction value and the actually used usage amount for each time period of the plurality of time intervals Further comprising correcting the operation,
The step of correcting
(1) when the electric power charge for the corresponding time period is higher than the intermediate charge corresponding to the middle of the electric power charges of the plurality of time intervals,
(a) correcting the optimum schedule so that the battery is charged by the actual generation amount minus the actual usage amount, if the actual generation amount for the corresponding time period is larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(b) correcting the optimum schedule so that the battery is discharged by subtracting the actual usage amount from the actual generation amount when the actual generation amount for the corresponding time period is not larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(2) when the power charge for the corresponding time period is the intermediate rate,
(a) correcting the optimum schedule so that the battery is charged by the actual generation amount minus the actual usage amount, if the actual generation amount for the corresponding time period is larger than the actual usage amount for the corresponding time period,
(b) if the actual power generation amount for the corresponding time period is not greater than the actual usage amount for the corresponding time period,
(i) if the target SOC is greater than the current SOC, the battery maintains the current state without charging / discharging,
(ii) if the target SOC is not greater than the current SOC, correcting the optimal schedule so as to discharge the battery by subtracting the actual usage amount for the corresponding time interval from the actual generation amount for the corresponding time interval,
(3) if the power charge for the corresponding time period is lower than the intermediate charge,
(a) if the target SOC is greater than the current SOC,
(i) if a value obtained by subtracting an actual usage amount of the corresponding time section from the actual generation amount for the corresponding time section is greater than a value obtained by subtracting the usage amount prediction value for the corresponding time section from the electricity generation amount prediction value for the corresponding time section, The optimal schedule is corrected so as to charge the battery by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the interval,
(ii) modifying the optimum schedule so as to charge the battery by subtracting the usage amount prediction value for the corresponding time period from the electricity generation amount prediction value for the corresponding time period,
(b) comparing the target SOC with the current SOC and if the target SOC is equal to or less than the target SOC,
(i) if the actual power generation amount for the corresponding time period is greater than the actual usage amount for the corresponding time period, the optimal amount of power for charging the battery is calculated by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period Modify the schedule,
(ii) if the actual power generation amount for the corresponding time period is smaller than the actual usage amount for the corresponding time period, the battery is discharged by subtracting the actual usage amount for the corresponding time period from the actual generation amount for the corresponding time period And correcting the optimum schedule.
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