KR20190143062A

KR20190143062A - 풍력 발전 장치에 연결된 ESS(energy storage system)의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190143062A
Application number: KR1020180070554A
Authority: KR
Inventors: 김동구
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-30
Also published as: KR102164293B1

Abstract

ESS(energy storage system) 관리 장치가 다수의 풍력 발전 장치에 연결된 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법이 제공된다. 상기 ESS 관리 장치는, 상기 다수의 ESS에 포함된 다수의 BMS(battery management system) 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해, 상기 다수의 ESS 각각의 SOC(state of charge)에 관한 제1 정보를 계산한다. 상기 ESS 관리 장치는, 상기 다수의 ESS에 관한 빅데이터에 기반한 ESS 평균 수명 및 상기 다수의 ESS 각각이 현재까지 사용된 사용 시간을 고려해, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 산출한다. 그리고 상기 ESS 관리 장치는, 상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명에 기초해, 상기 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 위한 스케줄링을 결정한다.

Description

풍력 발전 장치에 연결된 ESS(energy storage system)의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING CHARGING OR DISCHARGING OF ESS CONNECTED TO WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 다수의 풍력 발전 장치에 연결된 다수의 ESS(energy storage system)의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

풍력발전(風力發電)이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다.

풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.

다만, 풍력발전은 에너지원이 무한하지만 일조량, 풍속 등 주변 환경에 민감하여 발전량의 변동성이 매우 크다는 단점을 가진다. 이러한 풍력발전의 효율성을 위하여, 풍속이 강한 시간대에 ESS를 충전시키고 풍속이 약한 시간대에는 충전된 ESS를 방전시키는 방법이 사용될 수 있다.

하지만 무분별한 ESS의 충/방전 제어로 인해 많은 문제점들이 야기될 수 있다. 따라서, ESS를 위한 최적의 충/방전을 스케줄링하는 기술이 필요하다.

한국공개특허 제2014-0067654호, 2014년 06월 05일 공개 (발명명칭: 전력 관리 방법 및 시스템)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다수의 풍력 발전 장치에 연결(또는 연계)된 다수의 ESS를 위한 최적의 충/방전을 스케줄링하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, ESS(energy storage system) 관리 장치가 다수의 풍력 발전 장치에 연결된 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법이 제공된다. 상기 ESS 관리 장치의 스케줄링 방법은, 상기 다수의 ESS에 포함된 다수의 BMS(battery management system) 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해, 상기 다수의 ESS 각각의 SOC(state of charge)에 관한 제1 정보를 계산하는 단계; 상기 다수의 ESS에 관한 빅데이터에 기반한 ESS 평균 수명 및 상기 다수의 ESS 각각이 현재까지 사용된 사용 시간을 고려해, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명에 기초해, 상기 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 위한 스케줄링을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 ESS 관리 장치의 스케줄링 방법은 상기 스케줄링을 결정하기 위하여 상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보를 다수의 센서를 통해 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보는 상기 다수의 ESS 각각의 위치, 상기 다수의 ESS 각각과 변전소 간의 거리, 및 기상 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 ESS 관리 장치의 스케줄링 방법은 상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명, 및 상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보에 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스케줄링을 결정하는 단계는 상기 제1 가중치가 적용된 제1 정보, 상기 제2 가중치가 적용된 잔여 수명, 및 상기 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보를 고려해, 상기 다수의 ESS를 위한 충전 순서 또는 방전 순서를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를 적용하는 단계는 상기 제1 정보와 상기 제1 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제1 테이블로부터, 상기 제1 정보를 위한 상기 제1 가중치를 획득하는 단계; 상기 잔여 수명과 상기 제2 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제2 테이블로부터, 상기 잔여 수명을 위한 상기 제2 가중치를 획득하는 단계; 및 상기 주변 환경 정보와 상기 제3 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제3 테이블로부터, 상기 주변 환경 정보를 위한 상기 제3 가중치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 정보를 계산하는 단계는 상기 다수의 BMS 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해 상기 다수의 ESS 각각의 SOC를 계산하는 단계; 및 상기 다수의 ESS 각각의 SOC가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 속도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 정보를 계산하는 단계는 상기 다수의 ESS 각각의 SOC 속도가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 가속도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상태 정보는 배터리 용량 정보, 배터리 전압 정보, 배터리 전류 정보, 배터리 온도 정보, 배터리 저항 정보, 및 배터리 최대 출력 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 잔여 수명을 산출하는 단계는 상기 ESS 평균 수명에서 상기 다수의 ESS 각각의 사용 시간을 차감하여 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 계산하는 단계; 및 현재까지 수행된 상기 다수의 ESS 각각의 충전 또는 방전 횟수인 제1 횟수 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보에 기초해, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 잔여 수명을 조정하는 단계는 상기 제1 횟수가 제1 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 계산된 잔여 수명의 x%(단, x는 자연수) 만큼 단축하는 단계; 및 상기 제1 횟수가 상기 제1 범위 보다 큰 제2 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 계산된 잔여 수명의 y%(단, y는 x 보다 큰 자연수) 만큼 단축하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 잔여 수명을 조정하는 단계는 상기 제1 정보의 값이 제3 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 제1 조정값 만큼 조정하는 단계; 및 상기 제1 정보의 값이 상기 제3 범위 보다 큰 제4 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 제1 조정값 다른 제2 조정값 만큼 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 잔여 수명을 조정하는 단계는 상기 다수의 풍력 발전 장치 각각의 종류 및 특성, 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 종류 및 특성을 추가로 고려해, 상기 계산된 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 충전 순서 또는 방전 순서를 결정하는 단계는 상기 다수의 ESS 중 충전 또는 방전이 수행될 적어도 하나의 대상 ESS를 판단하는 단계; 상기 제1 가중치가 적용된 제1 정보의 값, 상기 제2 가중치가 적용된 잔여 수명의 값, 및 상기 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보의 값을 연산 처리한 제1 결과값을, 상기 적어도 하나의 대상 ESS 각각에 대하여 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 대상 ESS가 가지는 상기 제1 결과 값의 크기 순으로 상기 적어도 하나의 대상 ESS의 충전 또는 방전 순서를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, ESS의 SOC(state of charge), ESS의 잔여 수명, 및 ESS의 주변 환경 정보 등에 기초해 ESS를 위한 최적의 충/방전 스케줄링을 수행함으로써, ESS 수명 연장, 계통 안정도, 풍력 에너지 출력 안정도 등을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 풍력 발전 시스템에 포함되는 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system)를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, ESS 관리 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, ESS 관리 장치가 다수의 ESS의 충/방전을 스케줄링하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 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 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 풍력 발전 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 풍력 발전 시스템에 포함되는 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system)를 나타내는 도면이다.

풍력 발전 시스템은 풍력 발전 장치(WP10), 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system)(ES20), 및 ESS 관리 장치(100)를 포함한다.

풍력 발전 장치(WP10)는 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 유도 전기를 발생시킨다. 즉, 풍력 발전 장치(WP10)는 풍력 에너지를 회전자를 통해 기계적 에너지로 변환하고, 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기적 에너지로 변환한다. 풍력 발전 장치(WP10)는 날개(blade)를 회전시켜 날개의 회전력으로 전기를 생산하며, 풍력 발전 장치(WP10)의 발전량에 바람의 풍속, 풍량, 풍향, 기상상태 등이 매우 중요한 영향을 미친다. 풍력 발전 시스템은 여러 풍력 발전 단지에 설치되는 다수의 풍력 발전 장치(WP10)를 포함할 수 있다.

풍력 발전 장치(WP10)에 연결되는 ESS(ES20)는 풍력 발전 장치(WP10)에 의해 생산된 전력(또는 에너지)을 저장하고, 저장된 전력을 전력이 필요한 시기에 공급한다. 구체적으로, ESS(ES20)는 배터리, 배터리 관리 장치(BMS: battery management system), 및 전력 변환 장치(PCS: power conditioning system)를 포함한다. 풍력 발전 시스템은 다수의 ESS를 포함할 수 있다.

배터리의 상태 감시 및 배터리 제어/운영을 위한 BMS는 배터리의 충전 및 방전을 관리한다.

배터리의 충/방전을 위한 PCS는 충/방전되는 전력의 형태를 변환한다. 구체적으로, PCS는 배터리에서 방전되는 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하거나 교류 전력으로 변환할 수 있다. PCS는 외부로부터 인가되는 직류 전력 또는 교류 전력을 배터리를 충전하기 위한 직류 전력으로 변환할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)는 풍력 발전 장치(WP10)에 연결되는 ESS(ES20)의 충/방전을 스케줄링한다. 구체적으로, ESS 관리 장치(100)는 ESS(ES20)의 충전 상태(SOC: state of charge), ESS(ES20)의 잔여 수명, 및 ESS(ES20)의 주변 환경 등을 고려해, 다수의 ESS(ES20)를 위한 최적의 충/방전 순서를 결정할 수 있다.

여러 풍력 발전 단지에 연계된 각 ESS(ES20) 배터리의 수명을 연장시키기 위해, ESS 관리 장치(100)는 각 ESS(ES20)의 SOC를 비교하여 충/방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, ESS 관리 장치(100)는 충전 시, 다수의 ESS(ES20)를 서로 비교하여 가장 낮은 SOC를 가지는 ESS(ES20)의 충전을 진행할 수 있다. 다른 예를 들어, ESS 관리 장치(100)는 방전 시, 다수의 ESS(ES20)를 서로 비교하여 가장 높은 SOC를 가지는 ESS(ES20)의 방전을 진행할 수 있다. 또 다른 예를 들어, ESS 관리 장치(100)는 ESS(ES20)의 위치를 고려해 ESS(ES20)의 충/방전을 제어할 수 있다.

한편, ESS 관리 장치(100)는 에너지 관리 장치(EMS: energy management system)를 포함할 수 있다. 상위 시스템 및 타 시스템과 통신을 수행하는 EMS는 외부 정보(예, 요금, 전력사용량, 환경정보 등)를 수집 및 분석하여 전력 공급량을 결정한다. 구체적으로, EMS는 PCS, BMS, 및 주변 기기로부터 정보를 제공 받아 충/방전 전력량을 제어하고, 에너지를 효율적으로 관리하기 위해 에너지 사용현황을 실시간으로 모니터링, 제어, 및 분석할 수 있다. ESS 관리 장치(100)는 ESS의 구성으로써 ESS에 포함될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른, ESS 관리 장치(100)를 나타내는 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른, ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20)의 충/방전을 스케줄링하는 방법을 나타내는 도면이다.

ESS 관리 장치(100)는 SOC 계산부(110), 수명 산출부(120), 환경 측정부(130), 가중치 적용부(140), 및 스케줄링부(150)를 포함할 수 있다.

SOC 계산부(110)는 다수의 풍력 발전 장치(WP10)에 연결된 다수의 ESS(ES20)의 SOC를, 각 ESS(ES20)의 BMS로부터 전송되는 상태 정보(예, 배터리 용량 정보, 배터리 전압 정보, 배터리 전류 정보, 배터리 온도 정보, 배터리 저항 정보, 배터리 최대 출력 정보 등)를 고려해 계산할 수 있다(S110). 구체적으로, SOC 계산부(110)는 하나의 ESS(ES20)에 다수의 배터리 랙(rack)이 포함되는 경우에, 다수의 배터리 랙 각각의 SOC를 계산하고 다수의 배터리 랙의 평균 및 편차를 연산할 수 있다. 또한, SOC 계산부(110)는 ESS(ES20)의 SOC가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 속도와 SOC 속도가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 가속도를 계산할 수 있다. 예를 들어, SOC 계산부(110)는 기존의 속도 계산 방법(예, 일 진행량/시간)과 유사하게 SOC 속도를 계산할 수 있다. 즉, SOC 계산부(110)는 절대 시간(예, 1시간, 1일, 1주 등)을 기준으로 SOC가 얼마나 빠르게 변하는지로, SOC 속도를 계산할 수 있다. 예를 들어, SOC 계산부(110)는 SOC 속도를 시간에 대해 미분함으로써 SOC 가속도를 획득할 수 있다. 또한 SOC 계산부(130)는 SOC 속도의 평균과 SOC 가속도의 평균을 계산할 수 있다. 즉, SOC 계산부(130)는 제1 정보(예, ESS(ES20)의 SOC, SOC 속도, SOC 가속도, SOC 속도 평균, SOC 가속도 평균 등)를 계산할 수 있다.

수명 산출부(120)는 빅데이터에 기반한 ESS 평균 수명, ESS가 현재까지 사용된 사용 시간, 현재까지 수행된 ESS(ES20)의 충/방전 횟수, 풍력 발전 장치(WP10)의 종류 및 특성(예, 발전량 등), ESS(ES20)의 종류 및 특성, 그리고 SOC 계산부(110)에 의해 계산된 제1 정보(예, ESS(ES20)의 SOC, SOC 속도, SOC 가속도, SOC 속도 평균, SOC 가속도 평균) 등을 종합적으로 고려해, 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명을 산출할 수 있다(S120).

구체적으로, 수명 산출부(120)는 ESS(ES20)에 관한 빅데이터(big data)를 이용해, ESS(ES20)의 평균 수명을 산출할 수 있다. 예를 들어, 수명 산출부(120)는 빅데이터에 포함된 ESS 교체 주기 데이터를 이용해 ESS 교체 주기의 평균값을 계산할 수 있고, ESS 교체 주기의 평균값을 ESS(ES20)의 평균 수명으로 결정할 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 수명 산출부(120)는 빅데이터에 포함된 다양한 데이터를 종합적으로 고려하여, ESS(ES20)의 평균 수명을 산출할 수 있다.

수명 산출부(120)는 ESS(ES20)가 현재까지 사용된 사용 시간을 ESS(ES20)의 평균 수명에서 차감하여, ESS(ES20)의 잔여 수명을 계산할 수 있다. 그리고 수명 산출부(120)는 현재까지 수행된 ESS(ES20)의 충/방전 횟수, 풍력 발전 장치(WP10)의 종류 및 특성(예, 발전량 등), ESS(ES20)의 종류 및 특성, 그리고 SOC 계산부(110)에 의해 계산된 제1 정보 등에 기초해, ESS(ES20)의 잔여 수명을 조정할 수 있다.

구체적으로, 수명 산출부(120)는 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을, 현재까지 수행된 ESS(ES20)의 충/방전 횟수(이하 '제1 충/방전 횟수')와 기준값 간의 비교 결과에 따라 조정(예, 연장, 단축)할 수 있다. 예를 들어, 수명 산출부(120)는 제1 충/방전 횟수가 제1 범위에 해당하는 경우에, 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을 ESS(ES20)의 잔여 수명의 x%(단, x는 자연수) 만큼 줄일 수 있다. 다른 예를 들어, 수명 산출부(120)는 제1 충/방전 횟수가 제1 범위 보다 큰 제2 범위에 해당하는 경우에, 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을 ESS(ES20)의 잔여 수명의 y%(단, y는 x 보다 큰 자연수) 만큼 줄일 수 있다.

수명 산출부(120)는 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을, SOC 계산부(110)에 의해 계산된 제1 정보(예, ESS(ES20)의 SOC, SOC 속도, SOC 가속도, SOC 속도 평균, 또는 SOC 가속도 평균)와 기준값 간의 비교 결과에 따라 조정(예, 연장, 단축)할 수 있다. 예를 들어, 수명 산출부(120)는 제1 정보에 포함된 SOC 속도 평균이 제3 범위에 해당하는 경우에, 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을 제1 조정값만큼 조정할 수 있다. 다른 예를 들어, 수명 산출부(120)는 제1 정보에 포함된 SOC 속도 평균이 제3 범위 보다 큰 제4 범위에 해당하는 경우에, 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을 제1 조정값 다른 제2 조정값 만큼 조정할 수 있다.

이와 유사하게, 수명 산출부(120)는 계산된 ESS(ES20)의 잔여 수명을, 풍력 발전 장치(WP10)의 종류 및 특성(예, 발전량 등) 또는 ESS(ES20)의 종류 및 특성 등을 고려해 조정(예, 수명 연장 또는 단축)할 수 있다.

수명 산출부(120)는 다양한 정보들을 수명 산출 알고리즘에 적용하기 때문에, 각 ESS(ES20)의 정확한 수명을 산출할 수 있다.

환경 측정부(130)는 다수의 ESS(ES20)의 주변 환경 정보(예, ESS(ES20) 위치, 변전소와 ESS(ES20) 간의 거리, 내/외부 온도, 습도, 일조량, 풍속, 풍량, 풍향, 기상상태 등)를 측정할 수 있다(S130). 구체적으로 환경 측정부(130)는 환경 측정부(130)에 포함되는 다양한 센서들(예, 위치 센서, 온도 센서, 습도 센서, 풍속 센서, 압력 센서 등)을 이용해, 각 ESS(ES20)의 주변 환경 정보를 측정할 수 있다.

가중치 적용부(140)는 SOC 계산부(110)에 의해 계산된 제1 정보, 수명 산출부(120)에 의해 산출된 잔여 수명, 및 환경 측정부(130)에 의해 측정된 환경 정보에 가중치를 다르게 부여할 수 있다(S140). 예를 들어, 가중치 적용부(140)는 제1 정보에 제1 가중치를 적용하고 잔여 수명에 제1 가중치 보다 작은 제2 가중치를 적용하고 환경 정보에 제2 가중치 보다 작은 제3 가중치를 적용할 수 있다. 가중치 적용부(140)는 제1 정보를 위한 제1 가중치, 잔여 수명을 위한 제2 가중치, 및 환경 정보를 위한 제3 가중치를 가중치 결정 알고리즘을 통해 결정 및 조절할 수 있다.

가중치 적용부(140)는 제1 정보(예, ESS(ES20)의 SOC, SOC 속도, SOC 가속도, SOC 속도 평균, SOC 가속도 평균 등)와 제1 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제1 테이블(표 1), 잔여 수명과 제2 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제2 테이블(표 2), 그리고 환경 정보와 제3 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제3 테이블(표 3)을 포함할 수 있다.

제1 정보	제1 가중치
c1 < 제1 정보의 값 ≤ c2	wa1
c2 < 제1 정보의 값 ≤ c3	wa2
...	...

잔여 수명	제2 가중치
d1 < 잔여 수명의 값 ≤ d2	wb1
d2 < 잔여 수명의 값 ≤ d3	wb2
...	...

환경 정보	제3 가중치
e1 < 환경 정보의 값 ≤ e2	wc1
e2 < 잔여 수명의 값 ≤ e3	wc2
...	...

예를 들어, 가중치 적용부(140)는 SOC 계산부(110)에 의해 현재 측정된 제1 정보에 대응하는 제1 가중치를, 제1 테이블에 기 저장된 다수의 제1 정보들(또는 다수의 구간들)과 이에 대응하는 다수의 제1 가중치들로부터 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, 가중치 적용부(140)는 수명 산출부(120)에 의해 현재 산출된 잔여 수명에 대응하는 제2 가중치를, 제2 테이블에 기 저장된 다수의 잔여 수명들(또는 다수의 구간들)과 이에 대응하는 다수의 제2 가중치들로부터 획득할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 가중치 적용부(140)는 환경 측정부(130)에 의해 현재 측정된 환경 정보에 대응하는 제3 가중치를, 제3 테이블에 기 저장된 다수의 환경 정보들(또는 다수의 구간들)과 이에 대응하는 다수의 제3 가중치들로부터 획득할 수 있다. 그리고 가중치 적용부(140)는 제1 테이블, 제2 테이블, 및 제3 테이블 각각으로부터 획득된 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를, SOC 계산부(110)에 의해 현재 계산된 제1 정보, 수명 산출부(120)에 의해 현재 산출된 잔여 수명, 및 환경 측정부(130)에 의해 현재 측정된 환경 정보에 각각 적용할 수 있다.

스케줄링부(150)는 제1 가중치가 적용된 제1 정보(이하 '제1 정보_가중치'), 제2 가중치가 적용된 잔여 수명(이하 '잔여 수명_가중치'), 및 제3 가중치가 적용된 환경 정보(이하 '환경 정보_가중치')에 기초해, 다수의 ESS(ES20)를 위한 최적의 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있다(S150).

예를 들어, 스케줄링부(150)는 제1 정보_가중치, 잔여 수명_가중치, 및 환경 정보_가중치를 연산 처리하고, 연산 처리된 결과값(이하 '제1 결과값')에 기초해 다수의 ESS(ES20)의 충/방전 순서를 결정할 수 있다. 스케줄링부(150)는 다수의 ESS(ES20) 중 적어도 하나의 충전 대상 ESS(ES20)를 결정하고, 적어도 하나의 충전 대상 ESS(ES20)의 충전 순서를 적어도 하나의 충전 대상 ESS(ES20)가 가지는 제1 결과 값의 크기 순으로 결정할 수 있다. 또는 스케줄링부(150)는 다수의 ESS(ES20) 중 적어도 하나의 방전 대상 ESS(ES20)를 결정하고, 적어도 하나의 방전 대상 ESS(ES20)의 방전 순서를 적어도 하나의 방전 대상 ESS(ES20)가 가지는 제1 결과 값의 크기 순으로 결정할 수 있다.

다른 예를 들어, 스케줄링부(150)는 다수의 ESS(ES20) 중 적어도 하나의 충/방전 대상 ESS(ES20)를 결정하고, 적어도 하나의 충/방전 대상 ESS(ES20)의 충/방전 순서를 제1 정보_가중치, 잔여 수명_가중치, 및 환경 정보_가중치가 적용된 스케줄링 알고리즘을 통해 결정할 수 있다. 여기서, 스케줄링 알고리즘에 인공지능(artificial intelligence) 기술(또는 기계학습, 인공신경망, 딥러닝 등)이 적용될 수 있다. 스케줄링 알고리즘에 인공신경망 기술이 적용되는 경우에, 스케줄링부(150)는 제2 정보(예, 제1 정보_가중치, 잔여 수명_가중치, 환경 정보_가중치, 또는 제1 결과 값) 및 제3 정보(예, ESS 충/방전 순서 정보)에 관련된 학습 데이터를 통해 학습된 인공신경망을 이용하여, 현재 입력 정보(예, 제1 정보_가중치, 잔여 수명_가중치, 환경 정보_가중치, 또는 제1 결과 값)를 분석해 다수의 ESS(ES20)를 위한 최적의 충/방전 순서를 도출할 수 있다. 인공신경망은 다수의 계층을 포함하며, 다수의 계층 중 어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성할 수 있다. 인공신경망은 다수의 컨볼루션 계층(convolution layer)을 포함할 수 있다. 인공신경망은 학습 데이터와 학습 데이터에 대응하는 목표값을 통해 학습될 수 있다. 학습이 완료된 인공신경망은 입력 정보(예, 제1 정보_가중치, 잔여 수명_가중치, 환경 정보_가중치, 또는 제1 결과 값)가 입력되면 복수의 연산에 따른 출력값(확률)을 출력할 수 있고, 스케줄링부(150)는 인공신경망으로부터 출력된 출력값에 기초해 다수의 ESS(ES20)를 위한 최적의 충/방전 순서를 결정할 수 있다.

스케줄링부(150)는 결정된 ESS(ES20)의 충/방전 순서를 포함하는 충/방전 명령을 다수의 ESS(ES20)에 전송할 수 있다. 각 ESS(ES20)는 수신한 충/방전 명령에 포함된 충/방전 순서에 따라, 충/방전을 수행할 수 있다.

이와 같이, 스케줄링부(150)는 다수의 ESS(ES20)의 충/방전 스케줄링을 위해 다양한 정보들을 고려하기 때문에, 최적의 충/방전 순서를 스케줄링할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)가 다수의 풍력 발전 장치(WP10)에 연결된 다수의 ESS(ES20)의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법은 다음과 같다.

ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20)에 포함된 다수의 BMS 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해, 다수의 ESS(ES20) 각각의 SOC에 관한 제1 정보를 계산할 수 있다. 상태 정보는, 배터리 용량 정보, 배터리 전압 정보, 배터리 전류 정보, 배터리 온도 정보, 배터리 저항 정보, 및 배터리 최대 출력 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, ESS 관리 장치(100)가 다수의 BMS 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해 다수의 ESS(ES20) 각각의 SOC를 계산할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20) 각각의 SOC가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 속도를 계산할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20) 각각의 SOC 속도가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 가속도를 계산할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20)에 관한 빅데이터에 기반한 ESS 평균 수명 및 다수의 ESS(ES20) 각각이 현재까지 사용된 사용 시간을 고려해, 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명을 산출할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 ESS 평균 수명에서 다수의 ESS(ES20) 각각의 사용 시간을 차감하여, 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명을 계산할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 현재까지 수행된 다수의 ESS(ES20) 각각의 충전 또는 방전 횟수(제1 충/방전 횟수) 그리고 다수의 ESS(ES20) 각각의 제1 정보에 기초해, 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명을 조정할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 제1 충/방전 횟수가 제1 범위에 해당하는 경우에, 계산된 잔여 수명을 계산된 잔여 수명의 x%(단, x는 자연수) 만큼 단축할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 제1 충/방전 횟수가 제1 범위 보다 큰 제2 범위에 해당하는 경우에, 계산된 잔여 수명을 계산된 잔여 수명의 y%(단, y는 x 보다 큰 자연수) 만큼 단축할 수 있다. 또한 ESS 관리 장치(100)가 제1 정보의 값이 제3 범위에 해당하는 경우에, 계산된 잔여 수명을 제1 조정값 만큼 조정할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 제1 정보의 값이 제3 범위 보다 큰 제4 범위에 해당하는 경우에, 계산된 잔여 수명을 제1 조정값 다른 제2 조정값 만큼 조정할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 다수의 풍력 발전 장치(WP10) 각각의 종류 및 특성, 그리고 다수의 ESS(ES20) 각각의 종류 및 특성을 추가로 고려해, 계산된 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명을 조정할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)가 스케줄링을 결정하기 위하여 다수의 ESS(ES20) 각각의 주변 환경 정보를 다수의 센서를 통해 측정할 수 있다. 다수의 ESS(ES20) 각각의 주변 환경 정보는, 다수의 ESS(ES20) 각각의 위치, 다수의 ESS(ES20) 각각과 변전소 간의 거리, 및 기상 정보 등을 포함할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20) 각각의 제1 정보, 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명, 및 다수의 ESS(ES20) 각각의 주변 환경 정보에 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를 적용할 수 있다. 구체적으로, ESS 관리 장치(100)가 제1 정보와 제1 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제1 테이블로부터, 제1 정보를 위한 제1 가중치를 획득할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 잔여 수명과 제2 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제2 테이블로부터, 잔여 수명을 위한 제2 가중치를 획득할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 주변 환경 정보와 제3 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제3 테이블로부터, 주변 환경 정보를 위한 제3 가중치를 획득할 수 있다.

ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20) 각각의 제1 정보 그리고 다수의 ESS(ES20) 각각의 잔여 수명에 기초해, 다수의 ESS(ES20)의 충전 또는 방전을 위한 스케줄링을 결정할 수 있다. 또한, ESS 관리 장치(100)가 제1 가중치가 적용된 제1 정보, 제2 가중치가 적용된 잔여 수명, 및 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보를 고려해, 다수의 ESS(ES20)를 위한 충전 순서 또는 방전 순서를 결정할 수 있다. 구체적으로, ESS 관리 장치(100)가 다수의 ESS(ES20) 중 충전 또는 방전이 수행될 적어도 하나의 대상 ESS(ES20)를 판단할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 제1 가중치가 적용된 제1 정보의 값, 제2 가중치가 적용된 잔여 수명의 값, 및 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보의 값을 연산 처리한 제1 결과값을, 적어도 하나의 대상 ESS(ES20) 각각에 대하여 생성할 수 있다. ESS 관리 장치(100)가 적어도 하나의 대상 ESS(ES20)가 가지는 제1 결과 값의 크기 순으로, 적어도 하나의 대상 ESS(ES20)의 충전 또는 방전 순서를 결정할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 5의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, ESS 관리 장치(100) 등)일 수 있다.

도 5의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

WP10: 풍력 발전 장치
ES20: ESS
100: ESS 관리 장치

Claims

ESS(energy storage system) 관리 장치가 다수의 풍력 발전 장치에 연결된 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 스케줄링하는 방법으로서,
상기 다수의 ESS에 포함된 다수의 BMS(battery management system) 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해, 상기 다수의 ESS 각각의 SOC(state of charge)에 관한 제1 정보를 계산하는 단계;
상기 다수의 ESS에 관한 빅데이터에 기반한 ESS 평균 수명 및 상기 다수의 ESS 각각이 현재까지 사용된 사용 시간을 고려해, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 산출하는 단계; 및
상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명에 기초해, 상기 다수의 ESS의 충전 또는 방전을 위한 스케줄링을 결정하는 단계
를 포함하는 ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,
상기 스케줄링을 결정하기 위하여 상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보를 다수의 센서를 통해 측정하는 단계
를 더 포함하는 ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제2항에 있어서,
상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보는,
상기 다수의 ESS 각각의 위치, 상기 다수의 ESS 각각과 변전소 간의 거리, 및 기상 정보를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제2항에 있어서,
상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명, 및 상기 다수의 ESS 각각의 주변 환경 정보에 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를 적용하는 단계를 더 포함하고,
상기 스케줄링을 결정하는 단계는,
상기 제1 가중치가 적용된 제1 정보, 상기 제2 가중치가 적용된 잔여 수명, 및 상기 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보를 고려해, 상기 다수의 ESS를 위한 충전 순서 또는 방전 순서를 결정하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치를 적용하는 단계는,
상기 제1 정보와 상기 제1 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제1 테이블로부터, 상기 제1 정보를 위한 상기 제1 가중치를 획득하는 단계;
상기 잔여 수명과 상기 제2 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제2 테이블로부터, 상기 잔여 수명을 위한 상기 제2 가중치를 획득하는 단계; 및
상기 주변 환경 정보와 상기 제3 가중치 간의 상관 관계를 나타내는 제3 테이블로부터, 상기 주변 환경 정보를 위한 상기 제3 가중치를 획득하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 정보를 계산하는 단계는,
상기 다수의 BMS 각각으로부터 획득한 상태 정보를 이용해 상기 다수의 ESS 각각의 SOC를 계산하는 단계; 및
상기 다수의 ESS 각각의 SOC가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 속도를 계산하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 정보를 계산하는 단계는,
상기 다수의 ESS 각각의 SOC 속도가 시간에 따라 얼마나 빨리 변하는지를 나타내는 SOC 가속도를 계산하는 단계를 더 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,
상기 상태 정보는,
배터리 용량 정보, 배터리 전압 정보, 배터리 전류 정보, 배터리 온도 정보, 배터리 저항 정보, 및 배터리 최대 출력 정보를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,
상기 잔여 수명을 산출하는 단계는,
상기 ESS 평균 수명에서 상기 다수의 ESS 각각의 사용 시간을 차감하여 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 계산하는 단계; 및
현재까지 수행된 상기 다수의 ESS 각각의 충전 또는 방전 횟수인 제1 횟수 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 제1 정보에 기초해, 상기 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 조정하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제9항에 있어서,
상기 잔여 수명을 조정하는 단계는,
상기 제1 횟수가 제1 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 계산된 잔여 수명의 x%(단, x는 자연수) 만큼 단축하는 단계; 및
상기 제1 횟수가 상기 제1 범위 보다 큰 제2 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 계산된 잔여 수명의 y%(단, y는 x 보다 큰 자연수) 만큼 단축하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제9항에 있어서,
상기 잔여 수명을 조정하는 단계는,
상기 제1 정보의 값이 제3 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 제1 조정값 만큼 조정하는 단계; 및
상기 제1 정보의 값이 상기 제3 범위 보다 큰 제4 범위에 해당하는 경우에, 상기 계산된 잔여 수명을 상기 제1 조정값 다른 제2 조정값 만큼 조정하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제9항에 있어서,
상기 잔여 수명을 조정하는 단계는,
상기 다수의 풍력 발전 장치 각각의 종류 및 특성, 그리고 상기 다수의 ESS 각각의 종류 및 특성을 추가로 고려해, 상기 계산된 다수의 ESS 각각의 잔여 수명을 조정하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.
제4항에 있어서,
상기 충전 순서 또는 방전 순서를 결정하는 단계는,
상기 다수의 ESS 중 충전 또는 방전이 수행될 적어도 하나의 대상 ESS를 판단하는 단계;
상기 제1 가중치가 적용된 제1 정보의 값, 상기 제2 가중치가 적용된 잔여 수명의 값, 및 상기 제3 가중치가 적용된 주변 환경 정보의 값을 연산 처리한 제1 결과값을, 상기 적어도 하나의 대상 ESS 각각에 대하여 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 대상 ESS가 가지는 상기 제1 결과 값의 크기 순으로 상기 적어도 하나의 대상 ESS의 충전 또는 방전 순서를 결정하는 단계를 포함하는
ESS 관리 장치의 스케줄링 방법.