KR20170119863A

KR20170119863A - 에너지 저장 장치 용량 산정 방법 및 이를 이용하는 전력 관리 장치

Info

Publication number: KR20170119863A
Application number: KR1020160048050A
Authority: KR
Inventors: 김광섭; 이상윤
Original assignee: 중소기업은행
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-30

Abstract

에너지 저장 장치의 적정 용량을 산정하는 방법과 이 방법을 이용하여 하이브리드 에너지 저장 장치의 비상 전원공급 용량을 관리하는 전력 관리 장치가 개시된다. 전력 관리 장치는, 현재 사용하고 있는 전력사용량을 수집하여 추이 분석을 통해 전력사용량을 예측하거나 최대전력장치로부터 전력사용예측량을 받는 데이터 수집부, 데이터를 일자별, 월별, 년도별로 저장하고, 계절별 또는 사용패턴별로 구분하여 관리하는 저장부, 매 운영일마다 상기 패턴을 가져와서 해당일 운영 패턴으로 저장하고 전력사용량을 예측하는 예측부, 및 예측부의 예측데이터와 실 운영되면서 획득한 측정데이터를 기반으로 지속적인 전력사용량 예측데이터 수정하는 보상부를 포함한다.

Description

에너지 저장 장치 용량 산정 방법 및 이를 이용하는 전력 관리 장치{METHOD FOR CALCULATING ENERGY STORAGE SYSTEM CAPACITY AND POWER MANAGEMENT SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 에너지 저장 장치(Energy storage system)의 용량을 산정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에너지 저장 장치의 적정 용량을 산정하는 방법과 이 방법을 이용하여 하이브리드 에너지 저장 장치의 비상 전원공급 용량을 관리하는 전력 관리 장치에 관한 것이다.

에너지 저장 장치(Energy storage system, ESS)는 전기 에너지를 저장하고 필요에 따라 전력 계통, 전력 설비, 일반 전기 수용가 등에 전력을 공급하는 장치이다. ESS는 에너지를 저장하는 방식에 따라 리튬전지, 나트륨황전지, 리독스플로 전지, 슈퍼커패시터 등의 배터리 방식과 양수, 압축공기저장, 플라이휠 등의 비배터리 방식으로 구분된다. 또한, ESS는 그 용도에 따라 주파수 조절, 피크 감소, 신재생 출력 안정, 비상 발전 등을 위해 사용된다. 전술한 ESS 중 실증 및 연구가 활발한 방식은 배터리 방식이다.

배터리 방식의 ESS는 넓은 의미에서 배터리와 배터리 관리 장치(battery management system, BMS), 전력 변환 장치(power conversion system, PCS) 및 전력 관리 장치(power management system, PMS), 에너지 관리 장치(energy management system, EMS)를 포함한다. PMS는 로컬 PMS(local PMS) 또는 메인 PMS(main PMS)일 수 있다.

한편, 배터리 방식의 ESS는 고가의 배터리를 사용하므로, 용도에 따라 적정 용량을 산정할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 전력 계통, 전력 사용 설비, 집단 전력 수용가 등의 전력 사용 현황에 따라 배터리 방식의 에너지 저장 장치(ESS)의 적정 용량을 산정하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 에너지 저장 장치의 적정 용량 산정 방법을 이용하여 전력 비상 상황 시에 하이브리드 에너지 저장 장치에서 공급하는 전력용량을 효과적으로 관리할 수 있는 에너지 관리 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ESS 도입 또는 설치 시점에 최적의 ESS 설치 용량을 경제성 비교를 통해 산출하고, 산출한 설치 용량을 토대로 ESS 운영 시에 비상 전력 공급 용량을 고려한 일일 방전 용량의 산출에 이용할 수 있는 ESS 용량 산정 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 현재 사용하고 있는 전력사용량을 수집하여 추이 분석을 통해 전력사용량을 예측하거나 최대전력장치(Demand Controller, DC)로부터 전력사용예측량을 받는 데이터 수집부; 데이터를 일자별, 월별, 년도별로 저장하고, 계절별/사용패턴별로 구분하여 관리하는 저장부; 매 운영일마다 상기 패턴을 가져와서 해당일 운영 패턴으로 저장하고 전력사용량을 예측하는 예측부; 및 예측부의 예측데이터와 실 운영되면서 획득한 측정데이터를 기반으로 지속적인 전력사용량 예측데이터 수정하는 보상부를 포함하는 전력 관리 장치(Power Management System, EMS)가 제공된다.

여기서, 전력 관리 장치는 수집된 데이터를 ESS 적용 용량 산출식에 대입하여 당일 예측되는 최적의 ESS 방전량을 산출하는 계산부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 중요부하 사용량은 사용자에 의해 직접 입력되거나 사용자 단말로부터의 신호를 토대로 설정될 수 있으며, 전력 단락시 중요 부하에서 필요로 하는 전력 사용량 혹은 전력 요구량으로서 저장부에 저장될 수 있다.

여기서, 전력 관리 장치는 비상전원제어부를 더 포함하고, 비상전원제어부는 ESS 전체 용량에서 ESS 산출량을 제외한 용량을 비상 상황시 운용 가능한 ESS 방전 용량으로 적용할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에서는, 현재 사용하고 있는 전력사용량을 수집하여 추이 분석을 통해 전력사용량을 예측하거나 최대전력장치(Demand Controller, DC)로부터 전력사용예측량을 받는 단계; 데이터를 일자별, 월별, 년도별로 저장하고, 계절별/사용패턴별로 구분하여 관리하는 단계; 매 운영일마다 상기 관리하는 단계에서 획득되는 패턴을 가져와서 해당일 운영 패턴으로 저장하고 전력사용량을 예측하는 단계; 및 예측하는 단계에서의 예측데이터와 실 운영되면서 획득한 측정데이터를 기반으로 지속적인 전력사용량 예측데이터를 수정하는 단계를 포함하는 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)의 용량 산정 방법이 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에서는, 전력 사용 데이터를 포함한 입력 정보를 받는 단계; 최대 피크 부하별로 순위를 선정하고 각 일자별 적정 ESS 또는 전력 변환 장치(Power Conditioning System, PCS) 용량을 산정하는 단계; 각 일자별로 산정된 ESS 또는 PCS 용량이 다른 일자에서도 적용되는지를 비교하여 확인하는 단계; 확인하는 단계를 거쳐 남은 ESS 또는 PCS 용량을 다른 일자에 적용하고 이러한 경제성 분석 결과의 평균으로 순위를 부여하는 단계; 및 최종 ESS 또는 PCS 설치용량을 산출하고 경제성 분석결과를 도출하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법이 제공된다.

여기서, 산정하는 단계는, 계약 전력의 제1 수준(예컨대, 30%)을 피크컷 수준으로 선정할 수 있다.

여기서, 산정하는 단계는, ESS 방전량을 통해 피크부하 절감량과 ESS 또는 PCS 용량을 선정할 수 있다.

여기서, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법은, 산출된 ESS 또는 PCS를 기준으로 시스템 투입 비용을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 시스템 투입 비용은 ESS 방전량에 기반하는 기본료 절감액과 사용량 절감액으로 계산될 수 있다.

여기서, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법은, 시스템 투입 비용과 기본료 절감액 및 사용량 절감액에 기초한 투입 비용 대비 효과를 계산하고 이를 토대로 경제성 분석 효과를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법은, 계약 전력의 제1 수준을 점진적으로 증가시키면서 투입 비용 대비 효과에 기반하는 경제성 분석 효과를 계산하고 경제성 분석 효과가 최고일 때를 ESS 또는 PCS 용량과 피크컷 수준으로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 입력 정보는 수용가 정보에 대응하며, 전력 요금제 또는 계약 전력을 포함할 수 있다. 또한, 입력 정보는 ESS 또는 PCS 설치 용량 단위 및 단가 정보를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치 용량 산정 방법 및 이를 이용하는 전력 관리 장치를 이용할 경우에는, 배터리 방식의 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)의 적정 용량을 효과적으로 산정할 수 있다.

또한, 에너지 저장 장치의 적정 용량 산정 방법을 이용하여 하이브리드 에너지 저장 장치의 비상 전원공급 용량을 효과적으로 계산하고 그에 의해 비상 전원공급 기능을 신뢰성 있게 수행할 수 있다.

또한, ESS 도입 또는 설치 시점에 경제성 비교를 통해 최적의 ESS 설치 용량을 산출하고, 산출한 설치 용량을 토대로 ESS 운영 시에 비상 전력 공급 용량을 고려한 일일 방전 용량을 산출하는데 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 ESS 구성에 적용할 수 있는 다른 실시예의 ESS 용량 산정 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 ESS 용량 산정 방법에 채용할 수 있는 ESS 산출 용량 경제성 비교 프로세스에 대한 예시도이다.
도 4는 도 2의 ESS 용량 산정 방법에 채용할 수 있는 ESS 산출 용량 경제성 비교의 의의를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 에너지 저장 장치에 채용할 수 있는 전력 관리 장치(Power Management System, PMS)를 설명하기 위한 ESS 구성도이다.
도 6은 도 5의 PMS에 채용할 수 있는 ESS 관리 모듈들을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 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 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS는 배터리(battery, 11), 배터리 관리 장치(battery management system, BMS, 12), 전력 변환 장치(power conditioning system, PCS, 13), 전력 관리 장치(power management system, PMS, 14) 및 에너지 관리 장치(energy management system, EMS, 15)를 포함할 수 있다.

배터리(11)는 충방전 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다.

배터리 관리 장치(12)는 배터리(11)의 충방전 동작을 제어할 수 있다. 배터리 관리 장치(12)는 본 실시예에 따른 ESS 용량 선정 방법을 이용하여 비상 시 ESS에서 일일 ESS 방전용량을 계산할 수 있다.

전력 변환 장치(13)는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 적어도 하나 이상의 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 구성부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 장치(13)는 인버터, 컨버터, DC 차단기, AC 차단기 등을 포함할 수 있다. 이러한 전력 변환 장치(13)는 ISO 668 기준에 충족하는 컨테이너에 내장하는 타입을 기본 구조로 가질 수 있다.

전력 관리 장치(14)는 에너지 저장 장치의 운영 시스템일 수 있다. 전력 관리 장치(14)는 전력 변환 장치(13) 장치의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 전력 관리 장치(14)는 배터리 관리 장치(12)를 제어하거나 배터리 관리 장치(12)와 연동할 수 있다.

게다가, 전력 관리 장치(14)는 구현에 따라서 본 실시예에 따른 ESS 용량 선정 방법을 이용하여 비상 시 ESS에서 일일 ESS 방전용량을 계산하고, 계산한 결과를 토대로 배터리 관리 장치(12)를 제어할 수 있다. 이 경우, 전력 관리 장치(14)는 시간에 따라 변화될 수 있는 최적의 ESS 방전용량을 이용하여 실시간으로 배터리 관리 장치(12)를 제어할 수 있고, 배터리 관리 장치(12)의 상위시스템으로서 복수의 배터리 관리 장치들을 동시에 제어하거나 각 배터리 관리 장치에 속한 배터리의 특성에 따라 개별적으로 배터리 관리 장치들 각각을 제어하는 것이 가능하다.

에너지 관리 장치(15)는 전력 관리 장치(14)의 전력 계통 데이터를 저장하고 관리할 수 있다. 이러한 에너지 관리 장치(15)는 감시 제어 및 데이터 취득 또는 스카다(SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템으로 구현될 수 있다.

본 실시예의 ESS는 전력 계통에 연결되어 전력 계통의 주파수 조정, 피크 제어 등에 이용될 수 있으며, 이를 위해 계통 차단기(circuit breaker, CB)(16)를 통해 전력망에 연결될 수 있다.

도 2는 도 1의 ESS 구성에 적용할 수 있는 실시예의 ESS 용량 산정 방법에 대한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS 용량 산정 방법은, 전력 사용 데이터를 포함한 입력 정보를 받는 단계(S21); 최대 피크 부하별로 순위를 선정하고 각 일자별 적정 ESS 또는 전력 변환 장치(Power Conditioning System, PCS) 용량을 산정하는 단계(S22); 각 일자별로 산정된 ESS 또는 PCS 용량이 다른 일자에서도 적용되는지를 비교하여 확인하는 단계(S23); 확인하는 단계를 거쳐 남은 ESS 또는 PCS 용량을 다른 일자에 적용하고 이러한 경제성 분석 결과의 평균으로 순위를 부여하는 단계(S24); 및 최종 ESS 또는 PCS 설치용량을 산출하고 경제성 분석결과를 도출하는 단계(S25)를 포함할 수 있다.

상기의 산정하는 단계는, 계약 전력의 제1 수준(예컨대, 30%)을 피크컷 수준으로 선정할 수 있다. 즉, 설정한 피크컷 이상의 전력 사용시 해당 추가 용량만큼 ESS 방전을 가정할 수 있다.

상기의 산정하는 단계(S22)는, ESS 방전량을 통해 피크부하 절감량과 ESS 또는 PCS 용량을 선정할 수 있다. 즉, ESS 용량은 일일 ESS 방전량일 수 있다. 이 경우, PCS 용량은 15분 단위 방전량 중 최대값에 4배 정도로 설정될 수 있다.

전술한 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법은, 산출된 ESS 또는 PCS를 기준으로 시스템 투입 비용을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계에서는 시스템 투입 비용 산출 시 ESS 또는 PCS 설치 단위 설정을 참조할 수 있으며, 상기의 단계(S24)에 포함될 수 있다.

시스템 투입 비용은 ESS 방전량에 기반하는 기본료 절감액과 사용량 절감액으로 계산될 수 있다. 즉, 월 기준의 기본료 절감액은 하루 최대 수요 부하에서 피크컷 수준을 뺀 값에 기본 요금을 곱한 값으로 계산될 수 있다. 또한, 월 기준의 사용료 절감액은 하루 사용 요금에 해당 월의 사용 일수를 곱한 값으로 계산될 수 있다. 여기서, 하루 사용 요금은 15분 단위 ESS 방전량에 15분 단위 전력 요금을 곱한 값으로 계산될 수 있다.

전술한 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법에서 상기의 도출하는 단계(S25)는, 시스템 투입 비용과 기본료 절감액 및 사용량 절감액에 기초한 투입 비용 대비 효과를 계산하고 이를 토대로 경제성 분석 효과를 계산하도록 구현될 수 있다.

그리고, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법은, 계약 전력의 제1 수준을 점진적으로 증가시키면서 투입 비용 대비 효과에 기반하는 경제성 분석 효과를 계산하고 경제성 분석 효과가 최고일 때를 ESS 또는 PCS 용량과 피크컷 수준으로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 단계는 상기의 도출하는 단계(S25)에 부분적으로 포함되거나, 상기의 도출하는 단계(S25) 후에 수행될 수 있다.

도 3은 도 2의 ESS 용량 산정 방법에 채용할 수 있는 ESS 산출 용량 경제성 비교 프로세스에 대한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS 용량 산정 방법에서의 ESS 산출 용량 경제성 비교 프로세스는 최대 수용 전력의 1위 내지 10위를 일별 데이터 도출하고(S31), 도출된 우선순위 10개의 최대 수용 전력 사이즈들 각각은 본 실시예의 ESS 산정 절차에 따라 처리되고(S32), 사이즈별 경제성 분석 결과들를 비교하고(S33), 그 후에 ESS에 대한 적용 용량의 ESS 사이즈를 결정(S34)하도록 구현될 수 있다.

각 사이즈별 ESS 산정 절차에 따른 처리 과정(S32)은, 최대 수용 전력의 1위 내지 10위의 일별 데이터는 ESS 사이즈 A 내지 ESS 사이즈 N별로 저장되고 관리될 수 있다(S321). 각 ESS 사이즈는 1위 내지 10위 일별 ESS 운용에 적용되고(S322), 미리 정해진 계산식을 토대로 일자별 피크컷 수준이 결정되고(S323), 각 ESS 사이즈별 최대 피크컷 수준이 선정되면(S324), ESS 산출 용량에 대한 경제성 분석을 수행(S325)하도록 구현될 수 있다.

도 4는 도 2의 ESS 용량 산정 방법에 채용할 수 있는 ESS 산출 용량 경제성 비교의 의의를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS 용량 산정 방법은 ESS 사이즈별 경제성 분석 결과의 비교에 따라 가장 높은 순위 그룹의 각 ESS 사이즈별로 결정되는 피크 컷 전력을 토대로 효율을 분석할 수 있다.

즉, ESS 산출 용량의 경제성 비교의 의의는, 최대 수요 전력 사용일 일일 데이터로 적적 용량을 산출할 경우, 최대 수요전력 사용시간대가 낮고 넓게 분포하는 경우와 높고 짧게 분포하는 경우에 대한 차이(1순위, 2순위 및 3순위 참조) 발생이 가능하며, 그 경우 예컨대 3순위의 배터리 용량이 100㎾h일 때 피크 컷 전력을 160㎾ 설정하고(S42), 해당 조건으로 효율을 분석할 수 있다(S43).

전술한 경우, 가장 우수한 효율을 나타내는 그룹 내에서 배터리 용량과 피크 컷 전력의 관계에 따라 가장 적절한 혹은 가장 경제성이 좋은 ESS 산출 용량을 선정할 수 있다.

도 5는 도 1의 에너지 저장 장치에 채용할 수 있는 전력 관리 장치(Power Management System, PMS)를 설명하기 위한 ESS 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS의 전력 관리 장치는 PMS로서 로컬 PMS(LPMS)(14)를 포함할 수 있다. 이 경우, LPMS는 관리자용 인간 기계 인터페이스(Human Machine Interface, HMI), 운전용 HMI, 데이터 저장장치(50) 및 주파수 제어기를 포함할 수 있다. 주파수 제어기는 적어도 하나의 PCS에 각각 연결되는 복수의 제어기들과 복수의 제어기들의 동작 또는 동작타이밍을 제어하는 마스터 제어기를 포함할 수 있다. 주파수 제어기는 주파수 제어 시스템을 지칭될 수 있다.

주파수 제어기는 모드버스(Modbus), TCP/IP 등의 통신 프로토콜로 각 PCS와 연결될 수 있으며, 제어기의 신뢰성 향상을 위해 이중화 제어기 구조를 구비할 수 있다. 이중화 제어기와 관련하여는 국제공개특허공보 WO 2014104835호(2014.7.3.) 등을 참조할 수 있다.

도 6은 도 5의 PMS에 채용할 수 있는 ESS 관리 모듈들을 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 ESS 관리 모듈들(61 내지 65)은 도 5의 ESS의 전력 관리 장치(14)의 데이터 저장장치(50)에 저장될 수 있다. 물론, ESS 관리 모듈들은 전술한 데이터 저장장치 외에 데이터를 저장할 수 있으면서 PMS에 속한 수단이나 구성부라면 어디라도 저장될 수 있다.

ESS 관리 모듈들은 데이터 수집 모듈(61), 예측 모듈(62), 보상 모듈(63), 계산 모듈(64) 및 비상전원 제어 모듈(65)을 포함할 수 있다. ESS 관리 모듈들은 운전용 HMI 또는 관리자용 HMI를 통해 사용자에 의해 제어될 수 있으며, 사용자 제어에 따라 PCS를 제어하거나 BMS를 제어하거나 BMS를 통해 배터리의 충방전 동작을 제어할 수 있다. 특히, ESS 관리 모듈은 ESS 용량 선정 프로세스를 이용하여 비상 시 ESS에서 결정되는 일일 ESS 방전 용량을 계산하여 동작할 수 있다.

이를 위해, 데이터 수집 모듈(61)과 이를 수행하는 프로세서 등의 제어기는 데이터 수집부로서 기능할 수 있다. 이러한 데이터 수집부는 현재 사용하고 있는 전력사용량을 수집하여 추이 분석을 통해 전력사용량을 예측하거나 최대전력장치(Demand Controller, DC)로부터 전력사용예측량을 받을 수 있다.

프로세서에 연결되는 데이터 저장 장치는 저장부로서 기능할 수 있다. 이러한 저장부는 데이터를 일자별, 월별, 년도별로 저장하고, 계절별 또는 사용패턴별로 구분하여 관리할 수 있다.

예측 모듈(62)과 이를 수행하는 프로세서 등의 제어기는 예측부로서 기능할 수 있다. 이러한 예측부는 매 운영일마다 상기 패턴을 가져와서 해당일 운영 패턴으로 저장하고 전력사용량을 예측할 수 있다.

보상 모듈(63)과 이를 수행하는 프로세서 등의 제어기는 보상부로서 기능할 수 있다. 이러한 보상부는 예측부의 예측데이터와 실제 운영되면서 획득한 측정데이터를 기반으로 지속적인 전력사용량 예측데이터 수정하도록 구현될 수 있다.

계산 모듈(64)과 이를 수행하는 프로세서 등의 제어기는 계산부로서 기능할 수 있다. 이러한 계산부는 수집된 데이터를 ESS 적용 용량 산출식에 대입하여 당일 예측되는 최적의 ESS 방전량을 산출할 수 있다. 여기서, 중요 부하 사용량은 사용자에 의해 직접 입력되거나 사용자 단말 혹은 관리자용 HMI 등으로부터의 신호(입력 신호)를 토대로 설정될 수 있으며, 전력 단락 혹은 단전시 중요 부하에서 필요로 하는 전력 사용량 혹은 전력 요구량으로서 저장부에 저장될 수 있다.

또한, 비상전원 제어 모듈(65)과 이를 수행하는 프로세서 등의 제어기는 비상전원제어부로서 기능할 수 있다. 이러한 비상전원제어부는 ESS 전체 용량에서 ESS 산출량을 제외한 용량을 비상 상황시 운용 가능한 ESS 방전 용량으로 적용할 수 있다.

제어기는 도 1의 BMS(12), PMS(14), 도 5의 LPMS(14), 통합운영시스템, 또는 EMS 중 적어도 어느 하나에 탑재될 수 있다. 제어기는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다.

프로세서는 메모리 또는 메모리 시스템에 연결되어 메모리에 저장된 프로그램을 수행할 수 있다. 프로세서는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 그래픽스 프로세서, 또는 디지털신호처리 프로세서로 구현될 수 있고, 계산을 수행하는 연산장치(Arithmetic Logic Unit, ALU), 데이터 및 명령어의 일시적인 저장을 위한 레지스터, 및 미들웨어 간 인터페이스 장치를 제어하거나 관리하기 위한 컨트롤러를 구비할 수 있다.

또한, 전술한 모듈들 중 적어도 어느 하나가 응용프로그램 형태로 프로세서에 탑재되는 경우, 프로세서는 하이레벨 명령어 처리부와 모듈 제어부를 포함할 수 있다. 모듈 제어부는 매핑부와 모듈 인터페이스부를 포함할 수 있고, 모듈 제어부를 통해 각 모듈을 제어할 수 있다. 여기서, 하이레벨 명령어 처리부는 API(Application Programming Interface)를 통해 입력되는 신호 또는 명령어를 변환하여 하이레벨 명령어를 출력하고, 매핑부는 하이레벨 명령어를 각 모듈에서 처리할 수 있는 디바이스 레벨 명령어로 매핑하며, 모듈 인터페이스부는 디바이스 레벨 명령어를 해당 모듈에 전달할 수 있다.

메모리 시스템은 RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory) 같은 휘발성 메모리나 비휘발성 메모리 형태의 저장 매체와, 플로피 디스크, 하드 디스크, 테이프, CD-ROM, 플래시 메모리 등의 장기(long-term) 저장 매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 시스템은 구현에 따라서 본 실시예의 ESS 용량 산정 알고리즘을 수행하는 프로그램이나 데이터 혹은 명령어의 집합 등을 저장할 수 있다.

또한, 전력 관리 장치는 모바일 장치나 컴퓨팅 장치의 프로세서나 컨트롤러에 탑재되는 기능부일 수 있다. 그 경우, 전력 관리 장치는 ESS 용량 산정 방법을 수행하는 소프트웨어 형태로 컴퓨터 판독 가능 매체(기록매체)에 저장되거나 혹은 캐리어 형태로 원격지에 전송되어 해당 컴퓨팅 장치에서 동작하도록 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하는 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치(메모리 시스템)를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치의 하드웨어는 본 발명의 ESS 용량 산정 방법을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

현재 사용하고 있는 전력사용량을 수집하여 추이 분석을 통해 전력사용량을 예측하거나 최대전력장치(Demand Controller, DC)로부터 전력사용예측량을 받는 데이터 수집부;
데이터를 일자별, 월별, 년도별로 저장하고, 계절별 또는 사용패턴별로 구분하여 관리하는 저장부;
매 운영일마다 상기 패턴을 가져와서 해당일 운영 패턴으로 저장하고 전력사용량을 예측하는 예측부; 및
상기 예측부의 예측데이터와 실 운영되면서 획득한 측정데이터를 기반으로 지속적인 전력사용량 예측데이터 수정하는 보상부를 포함하는, 전력 관리 장치.
전력 사용 데이터를 포함한 입력 정보를 받는 단계;
최대 피크 부하별로 순위를 선정하고 각 일자별 적정 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS) 또는 전력 변환 장치(Power Conditioning System, PCS) 용량을 산정하는 단계;
각 일자별로 산정된 ESS 또는 PCS 용량이 다른 일자에서도 적용되는지를 비교하여 확인하는 단계;
확인하는 단계를 거쳐 남은 ESS 또는 PCS 용량을 다른 일자에 적용하고 이러한 경제성 분석 결과의 평균으로 순위를 부여하는 단계; 및
최종 ESS 또는 PCS 설치용량을 산출하고 경제성 분석결과를 도출하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 장치의 용량 산정 방법.