KR20190024161A - 배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190024161A
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Abstract

배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 배터리 최적 용량 설계 방법은 발전량 계산부가 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산하는 단계; 배터리 최적 용량 산출부가 발전량 계산부에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건을 입력받는 단계; 배터리 최적 용량 산출부가 배터리 최적 용량을 산출하기 위한 목적함수를 입력받는 단계; 및 배터리 최적 용량 산출부가 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법{APPARATUS FOR OPTIMAL CAPACITY DESIGN OF BATTERY}
본 발명은 배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 발전 기반의 융합 발전용 배터리에 있어 투자회수기간을 최소화하거나 판매수익을 최대화할 수 있는 배터리 최적 용량을 설계하는, 배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법에 관한 것이다.
태양광 발전의 특징을 몇 가지 살펴보면, 태양광 발전은 햇빛이 있는 주간에만 발전이 가능하며, 발전량은 계절, 시간 및 기상에 의해 좌우된다. 태양광은 단위면적당 에너지 밀도가 낮기 때문에 대전력을 얻기 위해서는 넓은 면적을 필요로한다. 또한 태양광 발전은 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터가 필요하며, 설치장소도 남향으로부터 벗어나지 않도록 하거나 그림자에 의해 태양광 패널이 가려지지 않도록 한다.
청정에너지로 주목받는 태양광 발전은 기후와 날씨에 따라 그 발전량이 달라지므로, 발전량을 정확하게 예측하기 어려워 전력 수급 측면에서 볼 때 다소 불안정한 면이 있다. 이러한 이유로 태양광만으로는 정확한 에너지 수급 계획을 수립할 수가 없어, 태양광에 의해 생산된 전기를 배터리에 저장한 후 전력을 공급하는 융합 발전시스템의 구축이 주목받고 있다.
나아가 이러한 태양광 발전의 수급 불안정을 해소하고, 태양광 발전사업 투자를 유도하기 위해, 태양광발전소에 배터리 전력저장장치(ESS)를 설치하여 생산한 전기에 대해 신재생에너지공급인증서(REC) 가중치 5.0을 부여하기로 하는 한편, 구체적인 가중치의 조정은 태양광 발전의 보급여건을 고려하여 탄력적으로 조정하게 되었다. 이에 기후와 날씨에 따라 발전량이 달라지는 태양광과 같은 신재생발전에 ESS를 연계시켜 생산된 전기를 저장했다가 필요할 때 사용함으로써 신재생발전의 효율과 경제성을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1663369호(2016.09.29)의 '분산형 태양광발전소의 경제성 검토 장치 및 방법'에 개시되어 있다.
종래에는 배터리 전력저장 시스템의 구축에는 별도의 투자비용이 소요되므로, 투자자들의 적극적인 투자를 유치하기 위해서는 투자 타당성 검토를 위한 적절한 프로그램이 뒷받침되어야 한다.
즉, 종래에는 배터리 설치 지역 및 기후 정보에 따라 태양광 발전과 연계하기 위한 최적의 배터리 용량 산정이 필요한 실정이나, 이를 지원하는 프로그램 등이 제시되지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 태양광 발전 기반의 융합 발전용 배터리에 있어 투자회수기간을 최소화하거나 판매수익을 최대화할 수 있는 배터리 최적 용량을 설계하는, 배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 최적 용량 설계 방법은 발전량 계산부가 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산하는 단계; 배터리 최적 용량 산출부가 상기 발전량 계산부에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건을 입력받는 단계; 상기 배터리 최적 용량 산출부가 배터리 최적 용량을 산출하기 위한 목적함수를 입력받는 단계; 및 상기 배터리 최적 용량 산출부가 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 자료는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보, 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후 정보, 및 태양광 발전 설비의 사양 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 기후 정보는 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 일사량 및 대기 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 사양 정보는 태양광 발전 설비의 제품 종류와 용량, 및 태양과 발전 설비가 설치된 경사각과 방향각을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 최적화 조건은 배터리 충전 정보, 배터리에 충전된 전력의 판매를 통해 얻을 수 있는 판매 수익을 계산하는 판매 수익 계산 공식, 및 경제성 평가를 위한 투자비 회수기간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배터리 충전 정보는 배터리 충전 시간, 배터리 방전 시간 및 배터리 충방전 효율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적함수는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 최적 용량 설계 장치는 사용자 인터페이스부; 발전량 계산부가 상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력된 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산하는 발전량 계산부; 및 상기 발전량 계산부에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건 및 목적함수를 상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력받고, 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출한 후, 산출된 배터리 최적 용량을 상기 사용자 인터페이스부를 통해 출력하는 배터리 최적 용량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 자료는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보, 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후 정보, 및 태양광 발전 설비의 사양 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 기후 정보는 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 일사량 및 대기 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 사양 정보는 태양광 발전 설비의 제품 종류와 용량, 및 태양과 발전 설비가 설치된 경사각과 방향각을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 최적화 조건은 배터리 충전 정보, 배터리에 충전된 전력의 판매를 통해 얻을 수 있는 판매 수익을 계산하는 판매 수익 계산 공식, 및 경제성 평가를 위한 투자비 회수기간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배터리 충전 정보는 배터리 충전 시간, 배터리 방전 시간 및 배터리 충방전 효율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적함수는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 태양광 발전 기반의 융합 발전시스템에 있어서, 투자자에게 배터리의 투자판단을 위한 중요한 정보를 제공하여 투자 불안을 제거하고, 신뢰성 있는 투자계획 수립을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 투자자에게 투자비용 회수기간을 제시하여 투자자가 합리적인 투자계획을 수립할 수 있도록 지원한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 투자자에게 최대 판매수익을 제시하여 합리적인 수익계산이 가능하게 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 I-V Curves 예시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전량을 나타낸 예시도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 I-V Curves 예시도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전량을 나타낸 예시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치는 발전량 계산부(10), 배터리 최적 용량 산출부(20) 및 사용자 인터페이스부(30)를 포함한다.
사용자 인터페이스부(30)는 사용자 인터페이스를 제공한다.
사용자 인터페이스부(30)는 외부의 사용자, 예를 들어 투자자의 투자자 단말(미도시)과 유무선 통신 방식으로 연결되며, 투자자 단말로부터 발전량 계산을 위한 자료를 입력받아 발전량 계산부(10)에 전달하거나, 또는 투자자 단말로부터 배터리 최적 용량 산출을 위한 최적화 조건이나 목적함수를 입력받아 배터리 최적 용량 산출부(20)에 입력한다.
또한, 사용자 인터페이스부(30)는 배터리 최적 용량 산출부(20)에 의해 산출된 배터리 최적 용량을 투자자 단말로 전달함으로써, 투자자 단말이 해당 배터리 최적 용량을 출력할 수 있도록 한다.
이에, 투자자는 투자자 단말을 통해 배터리 최적 용량을 인지할 수 있고, 투자자로 하여금 구체적인 배터리 설치 용량을 제시할 수 있게 된다.
발전량 계산부(10)는 사용자 인터페이스부(30)로부터 입력된 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산한다.
즉, 발전량 계산부(10)는 태양광의 발전량을 계산하기 위해 요구되는 자료를 사용자 인터페이스부(30)를 통해 입력받는다. 자료에는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보, 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후 정보, 및 태양광 발전 설비의 사양 정보가 포함될 수 있다.
예를 들어, 발전량 계산부(10)는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보를 입력받는데, 지역 정보가 선택시 기상청 서버 등과 자동적으로 연동되어 태양광 발전해석에 필요한 기상정보를 제공받을 수 있다.
또한, 발전량 계산부(10)는 태양광 발전설비가 설치된 지역의 일사량, 대기 온도 등의 기후 정보를 입력받는다. 이 경우, 기후 정보는 기상청 서버 등으로부터 제공받을 수 있다. 이를 통해 1년간 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후정보가 입력된다.
게다가, 발전량 계산부(10)는 태양광 발전 설비의 구체적인 사양을 입력받는다. 즉, 발전량 계산부(10)는 해당 지역에 설치된 태양광 발전설비의 제품 종류 및 용량뿐만 아니라, 태양광 발전설비가 설치된 경사각과 방향각 등과 같은 제품 설치 조건을 입력받는다. 이는 태양광 패널의 경우 설치 조건에 따라 일사량의 크기가 달라지고, 일사량의 크기 변화는 발전량의 계산 결과에도 크게 영향을 주기 때문이다.
이어 발전량 계산부(10)는 상기한 자료를 바탕으로 1년 간의 태양광 발전량을 산출한다. 이 경우, 발전량 계산부(10)는 다음의 2가지 모델 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 태양광 발전량을 산출할 수 있다.
첫 번째 모델은 선택한 제품의 표준시험조건(1000W/m2, 25℃)에서의 공칭출력 PSTC 와 설치장소 및 설치조건에 따라 계산되는 제품 표면에서의 태양광 일사량, 및 외기온도에 따른 표면온도 TC의 영향을 고려하여 아래의 수학식 1 내지 3을 통해 태양광 발전량을 산출한다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 경사진 태양광 표면의 총 일사량이고,
Figure pat00003
는 수평면의 직달 일사량이며,
Figure pat00004
는 수평면의 산란 일사량이며, Ai는 이방성 지수(경사면에서의 직달일사량/최대일사량)이며, Rb는 경사면에서의 빔 복사율과 수평면에서의 빔 비율이며, f는 Rein이 기울어진 곡면 모델의 모듈레이션 지수이며, β는 경사면의 각도(+)이며,
Figure pat00005
는 수평면에서의 총 일사량이며,
Figure pat00006
는 접지 반사율이다.
Figure pat00007
여기서, TC는 외기온도에 따른 표면온도 모듈 표면 온도이고, Ta는 대기온도이며, ??GT는 경사면 태양광 표면의 총 일사량이며, TC,NOCT는 공칭시험조건(800W/m2, 20℃)에서의 태양광 표면온도이며, Ta,NOCT는 공칭시험조건(800W/m2, 20℃)에서의 대기온도이며, GT,NOCT는 공칭시험조건(800W/m2, 20℃)에서의 경사면 총 일사량이며, ηref는 최대출력에서의 태양광 효율이며, τ는 모듈 투과율이며, α는 모듈 흡수율이다.
Figure pat00008
여기서, PPV1은 태양광 모듈의 출력이며, PSTC는 표준시험조건(1000W/m2, 25℃)에서의 공칭출력이며, fPV는 태양광 노후지수이며,
Figure pat00009
는 표면에서의 태양광 일사량이며,
Figure pat00010
는 표준시험조건(1000W/m2, 25℃)에서의 표면 일사량이며, αP는 태양광 출력의 온도지수이며, TC는 태양광 모듈 표면온도이며, TC,STC는 표준시험조건(1000W/m2, 25℃)에서의 표면 온도이며, ηinv는 인버터 효율이다.
두 번째 모델은 선택한 제품의 표준시험조건에서 측정된 제품의 전기적 특성값(STC)과 태양광 일사량 및 표면온도에 따른 출력변화를 측정한 도 2의 I-V 선도의 결과를 고려하여 실제조건에서의 발전출력을 보다 정확하게 계산하기 위한 것으로 아래의 수학식 4로 계산된다.
Figure pat00011
여기서, PPV2는 태양광 모듈 단자 출력이며, PPV1은 태양광 모듈회로에서의 출력이며, V는 태양광 모듈회로의 전압이며, IO는 다이오드 역전 포화 전류이며, a는 단락 전류 온도계수이며, IRS는 모듈 직렬 저항과 전류의 곱(모듈 전압)이며, RSH는 모듈 션트 저항이다.
한편, 상기한 바와 같이 발전량 계산부(10)에 의해 계산된 발전량, 즉 전력생산량을 월별로 나타내면 도 3 에 도시된 바와 같다.
배터리 최적 용량 산출부(20)는 발전량 계산부(10)에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건 및 목적함수를 사용자 인터페이스부(30)를 통해 입력받고, 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출한 후, 산출된 배터리 최적 용량을 사용자 인터페이스부(30)를 통해 출력한다.
여기서, 최적화 조건에는 배터리 충전 정보, 배터리에 충전된 전력의 판매를 통해 얻을 수 있는 판매 수익을 계산하는 판매 수익 계산 공식, 및 경제성 평가를 위한 투자비 회수기간이 포함될 수 있다.
또한, 배터리 충전 정보에는 배터리 충전 시간, 배터리 방전 시간 및 배터리 충방전 효율이 포함될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 최적화 계산에 앞서 최적화 계산에 필요한 선행 조건을 입력받는다. 이를 위해, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 배터리 충전시간 및 방전시간을 입력받는다.
태양광발전의 설치유형과 용량에 따라 다양한 공급인증서(REC) 가중치가 부여되는데, 특히 태양광 발전 사업(RPS) 대상 태양광 설비와 연계된 ESS설비의 경우 충전은 10시부터 16시까지 시간대로 제한되어 있고, 그 외 시간대 방전하는 전력량에 한하여 가장 큰 REC 가중치(5.0)를 적용하게 된다.
이를 통해 태양광 발전이 주를 이루는 낮시간에는 충전을 하고, 그 이외의 시간에는 항시 방전이 가능하도록 하고 있다. 또한 배터리는 충방전시 소정의 효율이 있으므로, 최적화 계산에 이를 반영하기 위해 충방전 효율을 입력받는다.
이어 배터리 최적 용량 산출부(20)는 배터리에 충전된 전력의 판매를 통한 수익 계산 공식을 입력받는다. 태양광 발전 사업의 수익은 전력시장에 판매하는 가격(SMP)과 신재생에너지 공급인정서(REC) 단가 및 가중치를 통해 계산될 수 있다.
배터리에 충전된 전력의 판매 수익을 계산하는 공식은 다음과 같다.
태양광 발전사업의 수익금 = 전력판매량(or 태양광 발전량) × (SMP + REC × REC 가중치)
다음으로, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 경제성 평가를 위한 투자회수기간을 입력받는다. 투자비 회수기간을 계산하는 공식은 다음과 같다.
투자비 회수기간 = 초기 투자비 / 연간 수익
상기한 바와 같이 최적화 조건이 입력됨에 따라, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 최적화 계산시 적용할 목적함수를 선택받는다. 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건 또는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건이다. 이 경우, 투자자는 투자회수기간을 최소화하거나 판매수익을 최대로 하기 위한 조건을 목적함수로 선택함으로써, 투자여부를 판단할 수 있는 경제성 검토 관점을 최적화 계산에 반영할 수 있다.
목적함수가 선택됨에 따라, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출한다. 즉 배터리 최적 용량 산출부(20)는 목적함수를 최적화하는 조건을 자동으로 찾아가는 최적화 계산을 수행함으로써, 배터리 최적 용량을 산출하고, 이를 통해 투자자는 번거로운 시행착오를 거쳐 조건을 변경할 필요 없이, 선택한 목적함수를 만족하는 최적조건을 얻을 수 있다.
이어 배터리 최적 용량 산출부(20)는 상기한 바와 같이 산출된 배터리 최적 용량을 사용자 인터페이스부(30)를 통해 투자자 단말로 전달한다. 이에 따라, 투자자 단말은 사용자 인터페이스부(30)를 통해 전달받은 배터리 최적 용량을 출력한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계방법을 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계방법의 순서도이다.
도 4 를 참조하면, 발전량 계산부(10)는 사용자 인터페이스부(30)로부터 기 정의된 자료를 입력받는다(S10). 즉 발전량 계산부(10)는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보를 입력받고, 태양광 발전설비가 설치된 지역의 일사량, 대기 온도 등의 기후 정보를 입력받으며, 해당 지역에 설치된 태양광 발전설비의 제품 종류 및 용량뿐만 아니라, 태양광 발전설비가 설치된 경사각과 방향각 등과 같은 제품 설치 조건을 입력받는다.
이어 발전량 계산부(10)는 상기한 자료를 바탕으로 1년간의 태양광 발전량을 산출한다(S20). 이 경우, 발전량 계산부(10)는 선택한 제품의 표준시험조건(1000W/m2, 25℃)에서의 공칭출력 PSTC 과 설치장소 및 설치조건에 따라 계산되는 제품 표면에서의 태양광 일사량, 및 외기온도에 따른 표면온도 TC의 영향을 고려하여 태양광 발전량을 산출한다. 또는 발전량 계산부(10)는 선택한 제품의 표준시험조건에서 측정된 제품의 전기적 특성값(STC)와 태양광 일사량 및 표면온도에 따라 그 출력변화를 측정한 I-V 선도의 결과를 고려하여 실제조건에서의 발전출력을 보다 정확하게 계산한다.
발전량 계산부(10)에 의해 발전량이 계산됨에 따라, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 발전량 계산부(10)에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건 및 목적함수를 사용자 인터페이스부(30)를 통해 입력받는다(S30~S60).
즉, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 최적화 계산에 앞서 최적화 계산에 필요한 선행 조건을 입력받는다. 이를 위해, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 배터리 충전시간 및 방전시간을 입력받고, 최적화 계산에 반영하기 위한 충방전 효율을 입력받는다(S30).
이어 배터리 최적 용량 산출부(20)는 배터리에 충전된 전력의 판매를 통한 수익 계산 공식을 입력받는다(S40). 여기서, 태양광 발전사업의 수익금 계산 공식은 다음과 같다.
태양광 발전사업의 수익금 = 전력판매량(or 태양광 발전량) × (SMP + REC × REC 가중치)
다음으로, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 경제성 평가를 위한 투자회수기간 공식을 입력받는다(S50). 투자비 회수기간을 계산하는 공식은 다음과 같다.
투자비 회수기간 = 초기 투자비 / 연간 수익
상기한 바와 같이 최적화 조건이 입력됨에 따라, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 최적화 계산시 적용할 목적함수를 선택받는다(S60). 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건 또는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건인 바, 투자자는 투자회수기간을 최소화하거나 판매수익을 최대로 하기 위한 조건을 목적함수로 선택함으로써, 투자여부를 판단할 수 있는 경제성 검토 관점을 최적화 계산에 반영할 수 있다.
목적함수가 선택됨에 따라, 배터리 최적 용량 산출부(20)는 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출한다(S70). 즉 배터리 최적 용량 산출부(20)는 목적함수를 최적화하는 조건을 자동으로 찾아가는 최적화 계산을 수행함으로써, 배터리 최적 용량을 산출한다.
이어 배터리 최적 용량 산출부(20)는 상기한 바와 같이 산출된 배터리 최적 용량을 사용자 인터페이스부(30)를 통해 투자자 단말로 전달한다. 이에 따라, 투자자 단말은 사용자 인터페이스부(30)를 통해 전달받은 배터리 최적 용량을 출력한다(S80).
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 태양광 발전 기반의 융합 발전시스템에 있어서, 투자자에게 배터리의 투자판단을 위한 중요한 정보를 제공하여 투자 불안을 제거하고, 신뢰성 있는 투자계획 수립을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 투자자에게 투자비용 회수기간을 제시하여 투자자가 합리적인 투자계획을 수립할 수 있도록 지원한다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 최적 용량 설계장치 및 방법은 투자자에게 최대 판매수익을 제시하여 합리적인 수익계산이 가능하게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 발전량 계산부
20: 배터리 최적 용량 산출부
30: 사용자 인터페이스부

Claims (16)

  1. 발전량 계산부가 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산하는 단계;
    배터리 최적 용량 산출부가 상기 발전량 계산부에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건을 입력받는 단계;
    상기 배터리 최적 용량 산출부가 배터리 최적 용량을 산출하기 위한 목적함수를 입력받는 단계; 및
    상기 배터리 최적 용량 산출부가 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출하는 단계를 포함하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자료는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보, 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후 정보, 및 태양광 발전 설비의 사양 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기후 정보는 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 일사량 및 대기 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 사양 정보는 태양광 발전 설비의 제품 종류와 용량, 및 태양과 발전 설비가 설치된 경사각과 방향각을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 최적화 조건은 배터리 충전 정보, 배터리에 충전된 전력의 판매를 통해 얻을 수 있는 판매 수익을 계산하는 판매 수익 계산 공식, 및 경제성 평가를 위한 투자비 회수기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 배터리 충전 정보는 배터리 충전 시간, 배터리 방전 시간 및 배터리 충방전 효율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 목적함수는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 방법.
  9. 사용자 인터페이스부;
    발전량 계산부가 상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력된 기 정의된 자료를 바탕으로 태양광 발전량을 계산하는 발전량 계산부; 및
    상기 발전량 계산부에 의해 계산된 태양광 발전량을 기초로 배터리 최적 용량을 계산하기 위한 기 정의된 최적화 조건 및 목적함수를 상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력받고, 목적함수에 대한 최적화 계산을 수행하여 배터리 최적 용량을 산출한 후, 산출된 배터리 최적 용량을 상기 사용자 인터페이스부를 통해 출력하는 배터리 최적 용량 산출부를 포함하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 자료는 태양광 발전 설비가 설치된 지역 정보, 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 기후 정보, 및 태양광 발전 설비의 사양 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 기후 정보는 태양광 발전 설비가 설치된 지역의 일사량 및 대기 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 사양 정보는 태양광 발전 설비의 제품 종류와 용량, 및 태양과 발전 설비가 설치된 경사각과 방향각을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 최적화 조건은 배터리 충전 정보, 배터리에 충전된 전력의 판매를 통해 얻을 수 있는 판매 수익을 계산하는 판매 수익 계산 공식, 및 경제성 평가를 위한 투자비 회수기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 배터리 충전 정보는 배터리 충전 시간, 배터리 방전 시간 및 배터리 충방전 효율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 목적함수는 판매 수익을 최소화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 목적함수는 투자비 회수기간을 최대화하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 최적 용량 설계 장치.
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