KR20200069755A - Apparatus for controlling microgrid energy - Google Patents

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KR20200069755A
KR20200069755A KR1020180157177A KR20180157177A KR20200069755A KR 20200069755 A KR20200069755 A KR 20200069755A KR 1020180157177 A KR1020180157177 A KR 1020180157177A KR 20180157177 A KR20180157177 A KR 20180157177A KR 20200069755 A KR20200069755 A KR 20200069755A
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정혜윤
김병철
권순렬
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한전케이디엔주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, disclosed is a microgrid energy control device which deduces an optimum economic output amount. The microgrid energy control device comprises: a reception unit receiving grid information including tide data with regard to a grid; a calculation unit calculating a generative power cost and a power allocation for each power generation source by using the tide data; and a determination unit calculating a power allocation limit value range for each power generation source by applying a constraint condition of generative power to the power allocation and determining to recalculate the power generation cost and the power allocation with regard to the power generation source if the power allocation is out of the limit value range.

Description

마이크로그리드 에너지 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING MICROGRID ENERGY}Microgrid energy control device {APPARATUS FOR CONTROLLING MICROGRID ENERGY}

실시예는 마이크로그리드 에너지 제어 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a microgrid energy control device.

전 세계의　전력　산업은 규모의　경제에 기초한 수직 통합 독점형 체제에서 기능 분할 또는 지역 분할에 기초한 시장경쟁 체제로 변화하고 있다.The world's “electric power” industry is changing from a vertically integrated monopolistic system based on economies of scale to a market competition system based on functional division or regional division.

이러한 전 세계의　전력　산업의 구조 개편에 부응하여 우리나라의　전력　시장도 1999년 1월 정부가 발표한 "전력산업 구조개편 계획"에 따라 발전회사가 6개로 분할되어 2001년 4월부터 변동비 반영시장(CBP: Cost Based Pool) 즉, 발전 경쟁시장으로 운영되었으며, 2004년 4월부터 2009년까지는 발전부문(공급)과 배전부문(수요) 양방향에서 판매가 및 구입가를 입찰하는 양방향 입찰시장(TWBP: Two-Way Based Pool) 또는 도매　전력시장으로 운영될 예정이며, 2009년이나 2010년부터는　소비자가 직접 발전회사나 판매회사를 선택할 수 있는 완전한 소매 경쟁시장으로 운영될 예정이다. 그리고 이렇게　전력시장의 환경이 변화함에 따라 발전회사가 직면하는 환경도 변화하게 된다.In response to the restructuring of the world's “electric power” industry, the Korean “electric power” market was divided into six power generation companies according to the “Electricity Industry Restructuring Plan” announced by the government in January 1999. CBP: Cost Based Pool, which was operated as a competitive market for power generation, and from April 2004 to 2009, is a bi-directional bidding market (TWBP: Two-), in which bids are sold and purchased in both power generation (supply) and distribution (demand) directions. Way Based Pool) or wholesale power market, and from 2009 or 2010, it will be operated as a complete retail competition market where consumers can select power generation companies or sales companies. And as the environment of the power market changes, so does the environment facing power companies.

또한, 발전 경쟁시장에서의 시장가격은 이미 발전회사에서 제출한 변동비와　전력수요로만 결정되고 공급 가능 용량만 입찰하기 때문에 시장가격의 변동성이 적었으나, 도매　전력시장에서는 발전회사가 입찰한 가격 및 판매 계획량과　전력수요(또는 수요측 입찰가격 및 구입 계획량)에 따라 시장가격이 결정되므로　전력수급 상황,　전력계통 상황 등 여러 변수에 따라 시장가격이 크게 변동하게 되었다. 즉, 발전 비용 등이 중요한 조건으로 간주되고 있다.In addition, the market price in the power generation competitive market was determined only by the variable cost and power demand, which was already submitted by the power generation company. Since the market price is determined according to the planned amount and the demand for electricity (or the bidding price and purchase amount on the demand side), the market price fluctuates greatly depending on various variables such as the power supply and demand situation and the power system situation. That is, power generation cost and the like are regarded as important conditions.

따라서 발전회사는　전력수급 상황이나　전력계통 상황을 실시간으로 분석할 필요가 있으며,　전력　수요가 있는 경우에는 최적의 비용으로 발전원을 가동시켜　전력을 공급하는 방안의 필요성이 증가하고 있다.Therefore, the power generation company needs to analyze the power supply and demand situation or the power system situation in real time, and when there is a demand for the power supply, the need for a method of supplying power by operating the power source at an optimal cost is increasing.

그러나 전력 수급은 연간 발전계획을 수립하기 위해 이전의 실적자료를 이용하므로 지속적으로 변하는　전력계통의 수급 현황을 실시간으로 파악할 수가 없으며 또한　경제적으로 발전원의 출력 배분을 용이하게 결정하기 어려운 한계가 존재한다.However, the power supply and demand uses the previous performance data to establish an annual power generation plan, so it is impossible to grasp the continuously changing supply and demand status of the power system in real time, and there is a limitation that it is difficult to economically determine the distribution of power sources easily. .

실시예는 에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)으로부터 실시간 수신되는 계통 조류(Power Flow) 데이터를 이용하여 최소 발전 비용으로 전력을 제공하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a microgrid energy control device that provides power at a minimum generation cost by using power flow data received in real time from an energy management system (EMS).

또한, 최적의 경제적 출력량을 도출하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치를 제공한다.In addition, it provides a microgrid energy control device that derives an optimal economic output.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and it will be said that the object or effect that can be grasped from the solution means or the embodiment of the problem described below is also included.

실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치는 계통에 대한 조류 데이터를 포함하는 계통 정보를 수신하는 수신부; 상기 조류 데이터를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량 산출하는 산출부; 및 상기 전력 할당량에 발전 전력의 제약 조건을 적용하여 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 계산하고, 한계값 범위를 벗어나는 경우 발전원에 대한 발전력 비용 및 전력 할당량을 재산출하도록 판단하는 판단부;를 포함한다.A microgrid energy control apparatus according to an embodiment includes a receiver configured to receive system information including algae data for the system; A calculating unit for calculating power generation cost and power allocation for each power source using the current data; And a determination unit that calculates a power allocation limit value range for each power source by applying a constraint of the generated power to the power allocation amount, and determines to recalculate the power generation cost and the power allocation amount for the power source if it is out of the limit value range. Includes.

상기 계통 정보는 발전원 종류, 발전원 구동 여부 및 부하 데이터를 더 포함할 수 있다.The system information may further include a power source type, whether the power source is driven, and load data.

상기 산출부는 하기 식 1에 따라 발전원 별 발전력 비용을 산출할 수 있다.The calculation unit may calculate the power generation cost for each power source according to Equation 1 below.

[식1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서,

Figure pat00002
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00003
발전원 별 열량 계수, P는 발전원 별 발전력으로 발전원의 출력 전력을 의미하며,
Figure pat00004
는 발전원 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용이다)(here,
Figure pat00002
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00003
The heat coefficient of each power source, P is the power generated by each power source, and means the output power of the power source.
Figure pat00004
Is the cost of increasing one unit of power generation)

상기 산출부는 상기 발전원 별 전력 할당량을 목적 함수를 반영하여 산출하고, 상기 목적 함수는 하기 식 2에 의해 산출될 수 있다.The calculation unit calculates the power allocation amount for each power source by reflecting an objective function, and the objective function may be calculated by Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

(여기서,

Figure pat00006
는 목적 함수이고,
Figure pat00007
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00008
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00006
Is the objective function,
Figure pat00007
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00008
Means the total number of power sources in operation)

상기 발전 전력의 제약 조건은 하기 식 3에 의해 나타날 수 있다.The constraint of the generated power may be represented by Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

(여기서,

Figure pat00010
는 제약 조건,
Figure pat00011
는 발전원 별 발전력,
Figure pat00012
은 총 수요량으로 부하의 부하량과 동일하다)(here,
Figure pat00010
Is a constraint,
Figure pat00011
Is the power of development,
Figure pat00012
Is the total demand, equal to the load on the load)

상기 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위는 식 4에 의해 나타날 수 있다.The range of the power allocation limit value for each power source may be represented by Equation 4.

[식 4][Equation 4]

Figure pat00013
Figure pat00013

(여기서,

Figure pat00014
는 발전원의 발전 가능한 최소값,
Figure pat00015
는 발전원의 발전 가능한 최대값,
Figure pat00016
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00014
Is the minimum possible power generation
Figure pat00015
Is the maximum possible power generation
Figure pat00016
Means the total number of power sources in operation)

상기 판단부는 상기 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위 내인 경우 해당 전력 할당량으로 각 발전원의 발전을 수행하는 제어 신호를 생성할 수 있다.The determination unit may generate a control signal for generating power of each power source with the corresponding power allocation amount when the power allocation amount for each power source is within a range of the power allocation amount for each power source.

상기 발전원 별 발전력 비용은 발전력의 종류를 반영하여 산출될 수 있다.The power generation cost for each power source may be calculated by reflecting the type of power generation.

실시예에 따르면, 최소 발전 비용의 전력 제공을 구현할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to implement the provision of power at the minimum generation cost.

또한, 경제 급전이 전력 평행과 발전 제약 속에서 최적의 경제적 출력량을 제공할 수 있다.In addition, economic power supply can provide optimal economic output in the power parallel and power generation constraints.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 시스템의 개념도이고,
도 2는 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치의 블록도이고,
도 3은 실시예에 따른 계통 제어 방법의 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a microgrid energy control system according to an embodiment,
2 is a block diagram of a microgrid energy control device according to an embodiment,
3 is a flowchart of a system control method according to an embodiment.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. The term and/or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

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 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 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 출원에서, "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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

도 1은 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 시스템의 개념도이고, 도 2는 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치의 블록도이다.1 is a conceptual diagram of a microgrid energy control system according to an embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of a microgrid energy control device according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 시스템은 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100), 에너지 관리 시스템(200)을 포함할 수 있다.1 and 2, the microgrid energy control system according to the embodiment may include a microgrid energy control device 100 and an energy management system 200.

먼저, 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS)(200)은 발전원(10), 부하(20)를 포함할 수 있다.First, the energy management system (Energy Management System, EMS) 200 may include a power source 10, a load 20.

본 실시예에서 에너지 관리 시스템(200)은 전력 계통을 자동으로 감시, 제어하는 설비를 포함하는 시스템을 의미한다. 즉, 에너지 관리 시스템(200) 은 전력 계통의 원격 감시, 제어 기능, 자동 발전 제어, 및 경제 급전 기능, 전력 계통 해석 기능, 자료의 기록 및 저장 기능, 발전원 모의 훈련 기능 등을 수행할 수 있다. 이러한 에너지 관리 시스템(200)은 마이크로그리드(Microgird)를 포함할 수 이다.In this embodiment, the energy management system 200 means a system including facilities for automatically monitoring and controlling the power system. That is, the energy management system 200 may perform remote monitoring of the power system, control function, automatic power generation control, and economic power supply function, power system analysis function, data recording and storage function, power source simulation training function, and the like. . The energy management system 200 may include a microgird (Microgird).

또한, 에너지 관리 시스템(200)은 기본 소프트웨어로 국제 표준 소프트웨어를 사용할 수 있다. 예컨대, 에너지 관리 시스템(200)은 운영 시스템(OS: Operating System)으로 유닉스 및 윈도우즈(Windows) NT를 채택하고, 응용프로그램 언어는 C, C++, 포트란, 비쥬얼 베이직을 사용하고 있으며, 데이터베이스로 실시간용으로 헤비테트(Habitat)를, 보고서용으로는 오라클을 채용하고 있다. 하드웨어의 경우는 확장성과 유지보수 및 성능 향상을 용이하게 하기 위해 범용 장치를 채택하고 있다. 다만, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.In addition, the energy management system 200 may use international standard software as basic software. For example, the energy management system 200 adopts Unix and Windows NT as an operating system (OS), and the application language uses C, C++, Fortran, and Visual Basic, and is used for real-time as a database. Hebitat is used as the report, and Oracle is used for the report. In the case of hardware, general-purpose devices are adopted to facilitate scalability, maintenance, and performance improvement. However, it is not limited to this kind.

또한, 에너지 관리 시스템(200)은 주/후비 시스템, 훈련 시스템, 개발 시스템으로 구성될 수 있다. 여기서, 주/후비 시스템은 전체 서버를 관리하고 운전 상태를 감시하는 호스트 서버와 현장 발, 변전소의 자료를 취득하기 위한 통신 서버, 취득한 자료를 저장하고 일간, 월간 보고서 등을 생성하는 과거자료서버, 취득한 자료를　발전원에게 실시간 제공하는　급전　콘솔과　전력　계통반 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the energy management system 200 may be composed of a main/choice system, a training system, and a development system. Here, the main/post system manages the entire server and monitors the operation status, the host server and the communication server for acquiring the data of the on-site and substation, the past data server for storing the acquired data and generating daily, monthly reports, etc. The acquired data can be composed of a “power supply” console and a “power” system that provides real-time information to the power generator, but is not limited thereto.

그리고 발전원(10)은 에너지 관리 시스템(200) 내에서 부하(20)에 전원을 공급할 수 있으며 복수 개일 수 있다. 실시예로, 발전원(10)은 분산 전원(Distributed Generator, DG), 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS) 등을 포함할 수 있다. In addition, the power generation source 10 may supply power to the load 20 within the energy management system 200 and may be a plurality. In an embodiment, the power generation source 10 may include a distributed power generator (DG), an energy storage system (ESS), or the like.

또한, 발전원(10)은 전력 계통의 급전 라인을 통해 부하(20)와 연결되어 부하(20)로 전원을 공급할 수 있다.In addition, the power generation source 10 may be connected to the load 20 through the power supply line of the power system to supply power to the load 20.

부하(20)는 전력 계통 내에서 발전원(10)으로부터 전원을 공급 받을 수 있다. 실시예로, 부하(20)는 가정, 공장 등 전력을 소모하는 다양한 구성체를 포함할 수 있다. 그리고 이러한 부하(20)는 상술한 바와 같이 전력 계통의 급전 라인을 통해 각 발전원(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.The load 20 may be supplied with power from the power generation source 10 in the power system. In an embodiment, the load 20 may include various components that consume power, such as a home or a factory. In addition, the load 20 may be electrically connected to each power source 10 through the power supply line of the power system as described above.

실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 에너지 관리 시스템(200)과 연결되어 총 전력 수요값을 파악하고 가장 낮은 발전 비용으로 급전 가능한 발전원이 각각 출력해야하는 전력 할당량을 용이하게 산출할 수 있다. 이러한 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 마이크로그리드 에너지 제어 시스템 내에서 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 서로 통신을 통해 각 마이크로그리드 에너지 제어 장치의 정보를 용이하게 송수신할 수 있다.The microgrid energy control apparatus 100 according to the embodiment is connected to the energy management system 200 to grasp the total power demand value and can easily calculate the power allocation amount to be output by each power source capable of feeding at the lowest power generation cost. have. The microgrid energy control device 100 may be a plurality in the microgrid energy control system, and the plurality of microgrid energy control devices 100 may easily transmit and receive information of each microgrid energy control device through communication with each other. Can be.

구체적으로, 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 수신부(110), 산출부(120) 및 판단부(130)를 포함할 수 있다.Specifically, the microgrid energy control apparatus 100 according to the embodiment may include a receiving unit 110, a calculating unit 120, and a determining unit 130.

먼저, 수신부(110)는 에너지 관리 시스템(200)과 이에 연결된 상이한 마이크로그리드 에너지 제어 장치로부터 계통 정보를 수신할 수 있다. 이러한 계통 정보는 조류(Power Flow) 데이터, 발전원 종류, 발전원 구동 여부 및 부하 데이터를 포함할 수 있다.First, the receiver 110 may receive system information from the energy management system 200 and different microgrid energy control devices connected thereto. The system information may include power flow data, a power source type, whether a power source is driven, and load data.

이를 통해, 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 수신한 조류 데이터를 이용하여 모선별 모선 전압, 발전기별 유효전력　및 무효전력, 변압기 탭(Tap)비 및 위상변위, 지역별　전력　수급 상황 등을 분석하여　전력계통상황이나　전력수급상황을 체크하고 실시간 계통 조류 데이터의 시간 별 변화 상황을 용이하게 파악할 수 있다.Through this, the microgrid energy control device 100 analyzes the bus voltage for each bus, the effective power　 and reactive power for each generator, the transformer tap (Tap) ratio and phase shift, and the region's 지역power　supply status by using the received current data. You can check the power system status or the power supply and demand status and easily grasp the status change of real-time grid current data over time.

이러한 조류 데이터 등은 데이터 베이스(미도시됨)에 저장될 수 있다. Such tide data may be stored in a database (not shown).

산출부(120)는 수신부(110)에서 수신한 조류 데이터를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량 산출할 수 있다.The calculating unit 120 may calculate the power generation cost and the power allocation amount for each power source by using the tide data received from the receiving unit 110.

산출부(120)는 발전력의 종류를 반영하여 발전원 별 발전력 비용을 산출할 수 있다. 구체적으로, 발전원의 종류에 따라 발전력 비용을 상이한 값으로 산출할 수 있다. 실시예로, 원자력 및 유연탄 등을 사용하는 경우의 발전력 비용이 신재생에너지를 이용하는 경우의 발전력 비용보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 신재생에너지의 비율을 향상시켜 자원 절약 및 환경 보호 효과를 개선할 수 있다. The calculator 120 may calculate the power generation cost for each power source by reflecting the type of power generation. Specifically, the power generation cost can be calculated with different values depending on the type of power generation source. In an embodiment, the cost of generating power in the case of using nuclear power and bituminous coal may be greater than the cost of generating power in the case of using renewable energy. By such a configuration, it is possible to improve the ratio of new and renewable energy to improve the resource saving and environmental protection effect.

상술한 내용을 바탕으로, 산출부(120)는 발전원 별 발전력 비용을 발전원 별 열량 계수, 발전원 별 발전력, 발전력 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용을 이용하여 산출할 수 있으며, 이는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Based on the above, the calculating unit 120 may calculate the cost of generating power for each power source using the heat coefficient of each power source, the generating power for each power source, and the cost that is consumed to increase one unit of power generation, which is an equation. It can be represented as 1.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00017
Figure pat00017

(여기서,

Figure pat00018
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00019
발전원 별 열량 계수, P는 발전원 별 발전력으로 발전원의 출력 전력을 의미하며,
Figure pat00020
는 발전원 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용이다)(here,
Figure pat00018
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00019
The heat coefficient of each power source, P is the power generated by each power source, and means the output power of the power source.
Figure pat00020
Is the cost of increasing one unit of power generation)

그리고 산출부(120)는 목적 함수를 반영하여 발전원 별 전력 할당량을 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 산출부(120)는 전력 할당량을 발전원 별 발전력 비용이 최소가 되도록 설정할 수 있다. 이러한 전력 할당량은 발전원 별 발전력으로 나타날 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 산출된 전력 할당량은 발전에 대한 비용이 최소로 설정되어 얻어질 수 있다. 이 때, 목적 함수는 아래 수학식 2로 나타낼 수 있다.In addition, the calculator 120 may calculate the power allocation amount for each power source by reflecting the objective function. More specifically, the calculator 120 may set the power allocation amount such that the cost of power generation for each power source is minimized. This power allocation can be represented by the power generation for each power source. With this configuration, the calculated power allocation amount can be obtained with a minimum cost for power generation. At this time, the objective function may be expressed by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00021
Figure pat00021

(여기서,

Figure pat00022
는 목적 함수이고,
Figure pat00023
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00024
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00022
Is the objective function,
Figure pat00023
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00024
Means the total number of power sources in operation)

판단부(130)는 전력 할당량에 발전 전력의 제약 조건을 적용하여 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 계산하고, 한계값 범위를 벗어나는 경우 해당 발전원에 대한 발전력 비용 및 전력 할당량을 재산출할 수 있다. The determination unit 130 calculates the power allocation limit value range for each power source by applying the constraints of the generated power to the power allocation amount, and when it is out of the limit value range, the power generation cost and the power allocation amount for the corresponding power source can be recalculated .

구체적으로, 판단부(130)는 산출부(120에서 산출한 발전원 별 전력 할당량에 발전 전력의 제약 조건을 반영할 수 있다. 이 때, 제약 조건은 아래 수학식 3으로 나타날 수 있다.Specifically, the determination unit 130 may reflect the constraints of the generated power in the power allocation amount for each power source calculated by the calculation unit 120. At this time, the constraints may be represented by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00025
Figure pat00025

(여기서,

Figure pat00026
는 제약식,
Figure pat00027
는 발전원 별 발전력,
Figure pat00028
은 총 수요량으로 부하의 부하량과 동일하다)(here,
Figure pat00026
Is a pharmaceutical formula,
Figure pat00027
Is the power of development,
Figure pat00028
Is the total demand, equal to the load on the load)

이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치는 전력 계통을 구성하는 요소들의 동작 한계를 반영한 것으로 전력 계통의 안정을 제공할 수 있다. By such a configuration, the microgrid energy control device according to the embodiment reflects the operation limits of elements constituting the power system and can provide stability of the power system.

또한, 판단부(130)는 상술한 제약 조건 내에서 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 계산할 수 있다. 즉, 판단부(130)는 계통의 안정성이 유지되는 조건 하에서 전력 할당량을 산출할 수 있다. 이 때, 발전원 별 전력 할당량 한계값은 제약 조건 내에서 발전기 가동시 발전가능한 전력일 수 있다. 이러한 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위는 수학식 4에 의해 나타낼 수 있다.In addition, the determination unit 130 may calculate a power allocation limit value range for each power source within the above-described constraints. That is, the determination unit 130 may calculate the power allocation amount under the condition that system stability is maintained. At this time, the power allocation limit value for each power source may be power that can be generated when the generator is operated within the constraints. The range of the power allocation limit for each power source may be expressed by Equation (4).

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00029
Figure pat00029

(여기서,

Figure pat00030
는 발전원의 발전 가능한 최소값,
Figure pat00031
는 발전원의 발전 가능한 최대값,
Figure pat00032
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00030
Is the minimum possible power generation
Figure pat00031
Is the maximum possible power generation
Figure pat00032
Means the total number of power sources in operation)

이 때, 판단부(130)는 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위 내인 경우 해당 전력 할당량으로 각 발전원의 발전을 수행하는 제어 신호를 생성할 수 있다.At this time, the determination unit 130 may generate a control signal for performing power generation of each power source with the corresponding power allocation amount when the power allocation amount for each power source is within the range of the power allocation amount for each power source.

다만, 판단부(130)는 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 벗어 나는 경우 발전원에 대한 발전력 비용 및 전력 할당량을 재산출하도록 판단할 수 있다.However, the determination unit 130 may determine to recalculate the power generation cost and the power allocation for the power generation when the power allocation for each power source is outside the range of the power allocation limit for each power source.

이에 따라, 상술한 수학식 1 내지 수학식 4를 다시 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치(100)는 발전원의 발전 한계 내에서 그리고 전력 계통의 안정성을 유지하면서 최소 비용으로 각 발전원의 발전을 수행하게 할 수 있다.Accordingly, Equations 1 to 4 described above may be performed again. That is, the microgrid energy control apparatus 100 according to the present invention can perform power generation of each power source at a minimum cost while maintaining the stability of the power system and within the power generation limit of the power source.

도 3은 실시예에 따른 계통 제어 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of a system control method according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 계통 제어 방법은 조류 데이터를 포함하는 계통 정보를 수신하는 단계(S310), 수신한 계통 정보를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량을 산출하는 단계(S320) 및 전력 할당량이 제약 조건에 따른 한계값 범위 내인지 여부를 판단하는 단계(S330)를 포함할 수 있다. 이하에서, 상술한 마이크로그리드 에너지 제어 장치의 구성요소를 반영하여 계통 제어 방법을 설명한다.Referring to FIG. 3, the system control method according to the embodiment includes receiving system information including tidal current data (S310), and calculating power generation cost and power allocation for each power source using the received system information (S320) ) And determining whether or not the power allocation amount is within a limit value range according to a constraint condition (S330 ). Hereinafter, a system control method will be described by reflecting the components of the above-described microgrid energy control device.

먼저, 수신부는 상술한 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터 조류 데이터를 수신할 수 있다(S310). 그리고 이러한 계통 정보는 조류(Power Flow) 데이터, 발전원 종류, 발전원 구동 여부 및 부하 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 조류 데이터 등은 데이터 베이스(미도시됨)에 저장될 수 있다. First, the receiver may receive the tidal current data from the above-described energy management system (EMS) (S310). In addition, the system information may include power flow data, a power source type, whether a power source is driven, and load data. In addition, such tide data may be stored in a database (not shown).

그리고 산출부는 수신한 계통 정보를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량을 산출할 수 있다(S320). 산출부는 수신한 조류 데이터를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량 산출할 수 있다.In addition, the calculation unit may calculate power generation cost and power allocation amount for each power source using the received system information (S320). The calculation unit may calculate power generation cost and power allocation for each power source using the received current data.

그리고 발전력의 종류를 반영하여 발전원 별 발전력 비용을 산출할 수 있다. 이 때, 발전력 비용을 발전원의 종류를 반영하여 상이한 값으로 산출할 수 있다. And it is possible to calculate the cost of power generation for each power source by reflecting the type of power generation. At this time, the power generation cost can be calculated with different values by reflecting the type of power generation.

그리고 발전원 별 발전력 비용을 발전원 별 열량 계수, 발전원 별 발전력, 발전력 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용을 이용하여 산출할 수 있으며, 이는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the cost of power generation for each power source can be calculated using a heat coefficient per power source, power generation for each power source, and cost consumed to increase one unit of power generation, which can be expressed as Equation (1).

Figure pat00033
Figure pat00033

(여기서,

Figure pat00034
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00035
발전원 별 열량 계수, P는 발전원 별 발전력으로 발전원의 출력 전력을 의미하며,
Figure pat00036
는 발전원 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용이다)(here,
Figure pat00034
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00035
The heat coefficient of each power source, P is the power generated by each power source, and means the output power of the power source.
Figure pat00036
Is the cost of increasing one unit of power generation)

또한, 목적 함수를 반영하여 발전원 별 전력 할당량을 산출할 수 있다. 이 대, 전력 할당량을 발전원 별 발전력 비용이 최소가 되도록 설정할 수 있다. 이러한 전력 할당량은 발전원 별 발전력으로 나타날 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 산출된 전력 할당량은 발전에 대한 비용이 최소로 설정되어 얻어질 수 있다. 이 때, 목적 함수는 아래 수학식 2로 나타낼 수 있다.In addition, the power allocation for each power source may be calculated by reflecting the objective function. On the other hand, the power allocation amount can be set so that the cost of power generation for each power source is minimal. This power allocation can be represented by the power generation for each power source. Accordingly, the power allocation amount calculated as described above can be obtained by setting the cost for power generation to a minimum. At this time, the objective function may be expressed by Equation 2 below.

Figure pat00037
Figure pat00037

(여기서,

Figure pat00038
는 목적 함수이고,
Figure pat00039
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00040
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00038
Is the objective function,
Figure pat00039
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00040
Means the total number of power sources in operation)

그리고 전력 할당량이 제약 조건에 따른 한계값 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다(S330). 구체적으로, 판단부(130)는 산출부에서 산출한 발전원 별 전력 할당량에 발전 전력의 제약 조건을 반영할 수 있다. 이 때, 제약 조건은 아래 수학식 3으로 나타날 수 있다.In addition, it may be determined whether the power allocation amount is within a limit value range according to the constraint (S330). Specifically, the determination unit 130 may reflect the constraints of the generated power in the power allocation amount for each power source calculated by the calculation unit. At this time, the constraint may be represented by Equation 3 below.

Figure pat00041
Figure pat00041

(여기서,

Figure pat00042
는 제약 조건,
Figure pat00043
는 발전원 별 발전력,
Figure pat00044
은 총 수요량으로 부하의 부하량과 동일하다)(here,
Figure pat00042
Is a constraint,
Figure pat00043
Is the power of development,
Figure pat00044
Is the total demand, equal to the load on the load)

이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 마이크로그리드 에너지 제어 장치는 전력 계통을 구성하는 요소들의 동작 한계를 반영한 것으로 전력 계통의 안정을 제공할 수 있다. By such a configuration, the microgrid energy control device according to the embodiment reflects the operation limits of elements constituting the power system and can provide stability of the power system.

또한, 상술한 제약 조건 내에서 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 계산할 수 있다. 즉, 계통의 안정성이 유지되는 조건 하에서 전력 할당량을 산출할 수 있다. 이 때, 발전원 별 전력 할당량 한계값은 제약 조건 내에서 발전기 가동시 발전가능한 전력일 수 있다. 이러한 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위는 수학식 4에 의해 나타낼 수 있다.In addition, within the above-described constraints, the power allocation limit range for each power source can be calculated. That is, the power allocation amount can be calculated under the condition that the system stability is maintained. At this time, the power allocation limit value for each power source may be power that can be generated when the generator is operated within the constraints. The power allocation threshold range for each power source may be represented by Equation (4).

Figure pat00045
Figure pat00045

(여기서,

Figure pat00046
는 발전원의 발전 가능한 최소값,
Figure pat00047
는 발전원의 발전 가능한 최대값,
Figure pat00048
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)(here,
Figure pat00046
Is the minimum possible power generation
Figure pat00047
Is the maximum possible power generation
Figure pat00048
Means the total number of power sources in operation)

그리고 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위 내인 경우 해당 전력 할당량으로 각 발전원의 발전을 수행하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이와 달리, 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 벗어 나는 경우 발전원에 대한 발전력 비용 및 전력 할당량을 재산출하도록 판단할 수 있다.In addition, when the power allocation amount for each power source is within the range of the power allocation amount for each power source, a control signal for generating power for each power source can be generated with the corresponding power allocation amount. Alternatively, when the power allocation amount for each power source is outside the range of the power allocation limit value for each power source, it may be determined to recalculate the power generation cost and the power allocation amount for the power source.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term'~ unit' used in this embodiment means software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and the'~ unit' performs certain roles. However,'~ wealth' is not limited to software or hardware. The'~ unit' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example,'~ unit' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, and procedures. , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, database, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided within components and'~units' may be combined into a smaller number of components and'~units', or further separated into additional components and'~units'. In addition, the components and'~ unit' may be implemented to play one or more CPUs in the device or secure multimedia card.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments have been mainly described above, but this is merely an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains have not been exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

Claims (8)

계통에 대한 조류 데이터를 포함하는 계통 정보를 수신하는 수신부;
상기 조류 데이터를 이용하여 발전원 별 발전력 비용 및 전력 할당량 산출하는 산출부; 및
상기 전력 할당량에 발전 전력의 제약 조건을 적용하여 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위를 계산하고, 한계값 범위를 벗어나는 경우 발전원에 대한 발전력 비용 및 전력 할당량을 재산출하도록 판단하는 판단부;를 포함하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.A receiver configured to receive system information including bird data on the system;
A calculating unit for calculating power generation cost and power allocation for each power source using the current data; And
Includes a judgment unit for calculating the power allocation limit value range for each power source by applying the constraints of the generated power to the power allocation amount, and determining to recalculate the power generation cost and the power allocation amount for the power source if it exceeds the limit value range. Microgrid energy control device. 제1항에 있어서,
상기 계통 정보는 발전원 종류, 발전원 구동 여부 및 부하 데이터를 더 포함하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.According to claim 1,
The system information includes a type of power source, whether the power source is driven, and a microgrid energy control device further comprising load data. 제1항에 있어서,
상기 산출부는 하기 식 1에 따라 발전원 별 발전력 비용을 산출하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.
[식 1]
Figure pat00049

(여기서,
Figure pat00050
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00051
발전원 별 열량 계수, P는 발전원 별 발전력으로 발전원의 출력 전력을 의미하며,
Figure pat00052
는 발전원 한 단위를 증가시키는데 소모되는 비용이다)According to claim 1,
The calculation unit is a microgrid energy control device for calculating the power generation cost for each power source according to the following equation 1.
[Equation 1]
Figure pat00049

(here,
Figure pat00050
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00051
The heat coefficient of each power source, P is the power generated by each power source, and means the output power of the power source.
Figure pat00052
Is the cost of increasing one unit of power generation) 제1항에 있어서,
상기 산출부는 상기 발전원 별 전력 할당량을 목적 함수를 반영하여 산출하고,
상기 목적 함수는 하기 식 2에 의해 산출되는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.
[식 2]
Figure pat00053

(여기서,
Figure pat00054
는 목적 함수이고,
Figure pat00055
는 발전원 별 발전력 비용을 의미하고,
Figure pat00056
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)According to claim 1,
The calculation unit calculates the power allocation for each power source by reflecting an objective function,
The objective function is a microgrid energy control device calculated by Equation 2 below.
[Equation 2]
Figure pat00053

(here,
Figure pat00054
Is the objective function,
Figure pat00055
Means the cost of power generation by power source,
Figure pat00056
Means the total number of power sources in operation) 제1항에 있어서,
상기 발전 전력의 제약 조건은 하기 식 3에 의해 나타나는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.
[식 3]
Figure pat00057

(여기서,
Figure pat00058
는 제약 조건,
Figure pat00059
는 발전원 별 발전력,
Figure pat00060
은 총 수요량으로 부하의 부하량과 동일하다)According to claim 1,
The constraint of the generated power is a microgrid energy control device represented by Equation 3 below.
[Equation 3]
Figure pat00057

(here,
Figure pat00058
Is a constraint,
Figure pat00059
Is the power of development by source,
Figure pat00060
Is the total demand, equal to the load on the load) 제1항에 있어서,
상기 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위는 식 4에 의해 나타나는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.
[식 4]
Figure pat00061

(여기서,
Figure pat00062
는 발전원의 발전 가능한 최소값,
Figure pat00063
는 발전원의 발전 가능한 최대값,
Figure pat00064
은 구동중인 발전원 전체 개수를 의미한다)According to claim 1,
The power allocation limit value range for each power source is a microgrid energy control device represented by Equation 4.
[Equation 4]
Figure pat00061

(here,
Figure pat00062
Is the minimum possible power generation
Figure pat00063
Is the maximum possible power generation
Figure pat00064
Means the total number of power sources in operation) 제1항에 있어서,
상기 판단부는 상기 발전원 별 전력 할당량이 발전원 별 전력 할당량 한계값 범위 내인 경우 해당 전력 할당량으로 각 발전원의 발전을 수행하는 제어 신호를 생성하는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.According to claim 1,
The determination unit is a micro-grid energy control device for generating a control signal for generating the power generation of each power source with the corresponding power allocation amount when the power allocation amount for each power source is within the range of the power allocation amount for each power source. 제1항에 있어서,
상기 발전원 별 발전력 비용은 발전력의 종류를 반영하여 산출되는 마이크로그리드 에너지 제어 장치.According to claim 1,
The power generation cost for each power source is a microgrid energy control device calculated by reflecting the type of power generation.
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KR101127672B1 (en) * 2010-09-29 2012-03-22 한국전력공사 Apparatus and method for controlling distributed power
KR101776618B1 (en) * 2016-04-18 2017-09-12 한국에너지기술연구원 Control apparatus for microgrid, control method for microgrid and control method for fuel generator

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