KR20200079832A - 전력 수급 환경에 따른 전력 사업자의 초기 ess 및 pv 투자 대비 수익 분석을 위한 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템 - Google Patents

전력 수급 환경에 따른 전력 사업자의 초기 ess 및 pv 투자 대비 수익 분석을 위한 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 수급 환경에 따른 전력 사업자의 초기 ESS 및 PV 투자 대비 수익 분석 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 사업자가 초기 전력 사업을 시작할 때, 태양광 발전과 에너지 저장 장치 설치를 위하여 필요한 투자비용과 전력 사업을 통하여 얻는 수익 비용을 분석하여, 사업자의 투자 대비 수익을 최대화하기 위한, 최적의 태양광 발전원 및 에너지 저장 장치 용량을 결정하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 전력 사업자가 전력 제공 사업을 수행할 경우, 투자 대비 수익을 확인할 수 있으며, 이에 따른 사업 개시 여부를 용이하게 결정할 수 있도록 도와주는 효과가 있다.

Description

전력 수급 환경에 따른 전력 사업자의 초기 ESS 및 PV 투자 대비 수익 분석을 위한 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템 {System for Managing Electricity Demand and Supply and Deciding Quantity for Analysis for Return on Investment of Initial ESS and PV according to Amount of Electricity Demand and Supply}
본 발명은 전력 수급 환경에 따른 전력 사업자의 초기 ESS 및 PV 투자 대비 수익 분석 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 사업자가 초기 전력 사업을 시작할 때, 태양광 발전과 에너지 저장 장치 설치를 위하여 필요한 투자비용과 전력 사업을 통하여 얻는 수익 비용을 분석하여, 사업자의 투자 대비 수익을 최대화하기 위한, 최적의 태양광 발전원 및 에너지 저장 장치 용량을 결정하는 시스템에 관한 것이다.
최근 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 설치 비용이 감소되고 있는 추세다. 이로 인하여, 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템를 활용하여 전력 사업에 관한 시장의 관심이 높아지고 있으나, 사업 초기 태양광 발전원과 에너지 저장 시스템으로의 과한 투자는 투자금 회수를 어렵게 만드는 요인이 되며, 적은 투자는 사업으로 인한 수익을 충분히 얻을 수 없게 만드는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 전력 사업자가 초기 사업을 시작할 때, 투자 대비 수익금 최대화를 위하여 최적의 태양광 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량을 분석할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 10-1925723
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양광 발전량과 에너지 수요 데이터의 분석을 통하여 최적의 태양광 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량을 분석하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 에너지 발전량 및 수요 데이터를 활용하여 전력 사업자가 얻을 수 있는 수익을 워스트 케이스 퍼포먼스(worst-case performance) 측면으로 제시하며, 이에 따라 본 발명의 투자 대비 수익 분석 시스템은 수익금의 워스트 케이스 퍼포먼스(worst-case performance)를 다루는 수학적 분석 모델을 제시하는데 그 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전력 사업자가 태양광 발전(Photovoltaic, PV)을 포함하는 신재생 발전원으로 전력을 생산하고, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 통해 전력을 충전 및 방전하고, 전력을 소비하는 소비자 그룹에게 전력을 판매하고, 전력 계통 및 전력 사업자 그룹과 전력을 거래하는 환경에서의 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템에서, 상기 신재생 발전원으로부터 전력 발전량 정보를 수신하고, 상기 에너지 저장 시스템으로부터 전력 보유량 정보를 수신하고, 상기 소비자 그룹으로부터 전력 수요량 정보를 수신하고, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹과 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 송수신하기 위한 이더넷 인터페이스, 상기 신재생 발전원으로부터 수신한 전력 발전량 정보, 상기 에너지 저장 시스템으로부터 수신한 전력 보유량 정보, 상기 소비자 그룹으로부터 수신한 전력 수요량 정보, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹으로부터 수신한 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 저장하기 위한 DB(Database) 및 상기 신재생 발전원의 전력 발전량 정보, 상기 에너지 저장 시스템의 전력 보유량 정보, 상기 소비자 그룹의 전력 수요량 정보, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹으로부터 수신한 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 이용하여 전력 사업자를 위한 최적의 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량을 결정하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 신재생 발전원의 전력 발전량 정보와 상기 에너지 저장 시스템의 전력 보유량과 상기 소비자 그룹의 전력 수요량 정보에 따라 상기 소비자 그룹에 전력을 공급하기 위하여 상기 에너지 저장 시스템의 충전 및 방전을 결정하고, 부족하거나 남는 전력은 상기 전력 계통 또는 전력 사업자 그룹과의 전력 거래를 통하여 처리할 수 있다.
C는 사업자의 수익이고, Cm,t는 시스템 유지비이고, Ce,t는 시스템 설치비이고, Sc는 에너지 저장 시스템의 용량이고, Pc는 신재생 발전원의 용량일 때, 전ㄹ역 사업자의 수익 최대화를 위한 최적의 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량 결정을,
Figure pat00001
,
Figure pat00002
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
At는 요구된 누적 전력량이고, CD는 소비자에게 판매하는 전력 가격이고, Bg,t는 전력 계통으로부터 구매하는 전력량이고, Cg,b는 전력 계통으로부터 구매할 때 단위 전력 가격이고, Lg,t는 전력 계통으로 판매하는 전력량이고, Cg,s는 전력 계통으로 판매할 때 단위 전력 가격이고, Be,t는 전력 사업자 그룹으로부터 구매하는 전력량이고, Ce,b는 전력 사업자 그룹으로부터 구매할 때 단위 전력 가격이고, Le,t는 전력 사업자 그룹으로 판매하는 전력량이고, Ce,s는 전력 사업자 그룹으로 판매할 때 단위 전력 가격일 때, 신재생 발전원과 에너지 저장 시스템을 활용하는 전력 사업자의 시스템 유지비를,
Figure pat00003
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Ce,t는 시스템 설치비이고, Pc는 신재생 발전원의 설치 용량이고, Cpv는 신재생 발전원의 단위 용량 당 설치 비용이고, ε는 태양광 설치를 위한 추가 비용이고, Sc는 에너지 저장 시스템의 설치 용량이고, Cess는 에너지 저장 시스템의 단위 용량 당 설치 비용이고, η는 에너지 저장 시스템 설치를 위한 추가 비용일 때, 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 설치를 위한 시스템의 설치 비용을,
Figure pat00004
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Ct는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 충전량이고, Rt는 신재생 발전원으로부터 공급된 전력량이고, Be,t는 전력 사업자 그룹으로부터 구매한 전력량이고, Bg,t는 전력 계통으로부터 구매한 전력량이고, β는 충/방전 효율일 때, t 시간까지 에너자 저장 시스템에 충전된 누적 충전량을,
Figure pat00005
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Dt는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 방전량이고, Et는 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량이고, Qt는 공급해야 할 수요 전력량일 때, t 시간까지 에너지 저장 시스템에서 방전된 누적 방전량을,
Figure pat00006
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Et은 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량이고, Ct는 누적된 충전량이고, Mt는 처리된 누적 수요 전력량이고, Le,t는 전력 사업자 그룹으로 판매한 누적 전력량이고, Lg,t 는 전력 계통으로 판매판 누적 전력량 일 때, 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량을,
Figure pat00007
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Qt은 공급해야 할 수요 전력량이고, At는 소비자로부터 요구된 누적 전력량이고, Mt는 처리된 누적 수요 전력량일 때, 공급해야 할 수요 전력량을,
Figure pat00008
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
S(t)은 t 시간에 에너지 저장 시스템의 전력 보유량이고, Ct는 에너지 저장 시스템에 분석 종료 시간(t)까지 누적된 충전량이고, Cs는 에너지 저장 시스템에 분석 시작 시간(s)까지 누적된 충전량이고, Dt는 에너지 저장 시스템에 분석 종료 시간(t)까지 누적된 방전량이고, Ds는 에너지 저장 시스템에 분석 시작 시간(s)까지 누적된 방전량 일 때, t 시간에 에너지 저장 시스템의 전력 보유량을,
Figure pat00009
의 수학식으로 나타낼 수 있다.
본 발명에 의하면, 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템은 전력 사업자가 초기 전력 사업을 개시하기 위하여, 전력 수급 환경에 따른 최적의 태양광 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량을 워스트 케이스 퍼포먼스(worst-case performance)로 결정해주기 때문에, 전력 사업자가 전력 제공 사업을 수행할 경우, 투자 대비 수익을 확인할 수 있으며, 이에 따른 사업 개시 여부를 용이하게 결정할 수 있도록 도와주는 효과가 있다.
도 1은 전력 사업자의 전력 발전/판매/거래 환경 구성도이다.
도 2는 수급 관리 및 용량 결정 시스템의 정보 교환 상호작용에 대한 구성도이다.
도 3은 신재생 발전원 및 에너지 저장 장치의 최적 용량을 결정하기 위한 워스트 케이스 퍼포먼스(worst-case performance) 분석 방법의 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
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 명세서 상에 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.
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 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 전력 사업자의 전력 발전/판매/거래 환경 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서 전력 사업자(100)는 PV(Photovoltaic) 팜(farm)을 포함하는 신재생 발전원(110)을 활용하여 전력을 생산하고, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)(120)을 활용하여 발전한 전력과 구매한 전력을 저장시킨다.
그리고, 수급관리 및 용량 결정 시스템(130)은 태양광 발전을 나타내는 PV 팜(farm)을 포함하는 신재생 발전원(110)으로부터 발전된 전력량 정보와 소비자 그룹(200)으로부터 수신된 전력 수요 정보(230)를 활용하여, 소비자에게 전력을 공급(240)하기 위하여 에너지 저장 시스템(120)의 충/방전을 결정하고, 부족하거나 남는 전력은 전통적인 전력 발전원을 활용하여 전력을 생산하고 전력 거래를 수행하는 전력 계통(220) 혹은 신재생 에너지 발전원을 활용하여 전력을 생산하고 전력 거래를 수행하는 전력 사업자 그룹(210)과의 전력 거래(250)를 통하여 해결하고, 최종적으로 최적의 PV 및 ESS 용량을 결정한다.
도 2는 수급 관리 및 용량 결정 시스템의 정보 교환 상호작용에 대한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 수급 관리 및 용량 결정 시스템(130)은 이더넷 인터페이스(300), DB(database)(310) 및 프로세서(320)로 구성된다.
이더넷 인터페이스(300)는 신재생 발전원(110)으로부터 에너지 생산량 정보를 수신하고, 에너지 저장 시스템(120)으로부터 에너지 보유량 정보를 수신하고, 소비자 그룹(200)으로부터 전력 요구 정보를 수신하고, 에너지 저장 시스템(120)의 에너지 방전 결정 정보를 발신하고, 전력 계통(220) 및 전력 사업자 그룹(210)의 전력 거래 가격 및 전력 거래량 정보를 송신 및 발신하는 역할을 수행한다.
DB(310)는 신재생 발전원(110), 에너지 저장 시스템(120)의 전력 보유량, 소비자 그룹(200)의 전력 수요량, 전력 계통(220) 및 전력 사업자 그룹(210)의 거래량 및 거래 가격 정보를 저장한다.
프로세서(320)는 최적의 PV 및 ESS 결정을 위하여 DB(310)에 저장된 정보를 활용하여 에너지 저장 시스템(120)의 충/방전을 결정하고, 전력 사업자를 위한 최적의 PV 및 ESS 용량을 결정한다.
본 발명에서 프로세서(320)는 신재생 발전원(110)의 전력 발전량 정보와 에너지 저장 시스템(120)의 전력 보유량과 소비자 그룹(200)의 전력 수요량 정보에 따라 소비자 그룹(200)에 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장 시스템(120)의 충전 및 방전을 결정하고, 부족하거나 남는 전력은 전력 계통(220) 또는 전력 사업자 그룹(210)과의 전력 거래를 통하여 처리한다.
도 3은 신재생 발전원 및 에너지 저장 장치의 최적 용량을 결정하기 위한 워스트 케이스 퍼포먼스(worst-case performance) 분석 방법의 개념도이다.
도 3에서 C는 에너지 저장 장치의 전력 충전량, D는 에너지 저장 장치의 전력 방전량, A는 전력 요구량, S는 에너지 저장 시스템의 전력 보유량, s는 분석 시작 시점, 그리고 t는 분석 종료 시점을 의미한다. 그러므로, Cs는 분석 시작 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 충전량을 의미하고, Ds는 분석 시작 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 방전량을 의미하고, Ct는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 충전량을 의미하고, Dt는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 방전량을 의미한다.
본 발명에서 누적 충전량 Ct는 다음 수학식 (1)과 같이 연산된다.
Figure pat00010
수학식 1에서, 누적 충전량 Ct은 신재생 발전원으로부터 공급된 전력량(Rt), 전력 사업자 그룹(
Figure pat00011
)으로부터 구매한 전력량(Be,t), 전력 계통(
Figure pat00012
)으로부터 구매한 전력량(Bg,t) 및 충/방전 효율(β)에 의하여 결정된다.
본 발명에서 누적 방전량 Dt는 다음 수학식 (2)와 같이 연산된다.
Figure pat00013
Figure pat00014
수학식 2에서, 누적 방전량 Dt은 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량(Et), 공급해야 할 수요 전력량(Qt), 및 충/방전 효율(β)의 합성곱 연산에 의하여 결정된다.
Figure pat00015
는 모니터링 시작 시간 s와 현재 시간 t 사이에서 수학식 3의
Figure pat00016
와 수학식 4의
Figure pat00017
에 의하여 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량과 공급해야 할 수요 전력량이 누적된 값을 갖는 시간을 의미한다. 또한, R은 자연수로 구성된 시간의 집합을 의미한다. 그러므로
Figure pat00018
와
Figure pat00019
는 누적된 전력량의 함수로서 각각 하나의 슬로프를 가질 것이고, 수학식 2와 같이 이 두 개의 값을 연산하여 방전량을 분석한다.
본 발명에서 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량(Et)은 다음 수학식 (3)과 같다.
Figure pat00020
수학식 3에서, 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량(Et)은 누적된 충전량(Ct), 처리된 누적 수요 전력량(Mt), 전력 사업자 그룹으로 판매한 누적 전력량(Le,t), 전력 계통으로 판매한 누적 전력량(Lg,t)에 의하여 연산된다.
본 발명에서 공급해야 할 수요 전력량(Qt)은 다음 수학식 (4)와 같다.
Figure pat00021
수학식 4에서, 공급해야 할 수요 전력량(Qt)은 소비자로부터 요구된 누적 전력량(At)과 처리된 누적 수요 전력량(Mt)에 의하여 결정된다.
본 발명에서 t 시간에 에너지 저장 시스템의 전력 보유량(S(t))은 다음 수학식 (5)와 같다.
Figure pat00022
수학식 5에서 에너지 저장 시스템의 전력 보유량(S(t))은 누적된 충전량(Ct 및 Cs)과 누적된 방전량(Dt 및 Ds)에 의하여 결정된다.
본 발명에서 수급 관리 및 용량 결정 시스템은 전력 사업자의 수익을 최대화하기 위하여 다음 수학식 (6)의 목적함수를 활용한다.
Figure pat00023
수학식 6은 에너지 저장 시스템의 용량(Sc) 및 신재생 발전원의 용량(Pc)을 제어하여 사업자의 수익(C)을 최대화하기 위한 목적함수로 정의된다. 이때, 사업자의 수익(C)는 다음 수학식 (7)과 같이 정의된다.
Figure pat00024
수학식 7에서 사업자의 수익(C)는 시스템 유지비(Cm,t)와 시스템 설치비(Ce,t)로 구성된다. 이때, 시스템 유지비(Cm,t)는 다음 수학식 (8)과 같이 정의된다. 전력 사업자는 최초 신재생 발전원과 에너지 저장 시스템을 구매하고 일정 기간 운영하는 동안 발생하는 수익을 얻는다. 수학식 7에서 t는 전력 사업자가 사업을 하는 동안 각 시간마다 발생하는 투자 비용과 수익 비용을 시계열 측면에서 분석하기 위하여 사용되는 시계열 변수를 의미한다.
Figure pat00025
수학식 8에서 시스템 유지비(Cm,t)는 요구된 누적 전력량(At), 소비자에게 판매하는 전력 가격(CD), 전력 계통으로부터 구매하는 전력량(Bg,t), 전력 계통으로부터 구매할 때 단위 전력 가격(Cg,b), 전력 계통으로 판매하는 전력량(Lg,t), 전력 계통으로 판매할 때 단위 전력 가격(Cg,s), 전력 사업자 그룹으로부터 구매하는 전력량(Be,t), 전력 사업자 그룹으로부터 구매할 때 단위 전력 가격(Ce,b), 전력 사업자 그룹으로 판매하는 전력량(Le,t), 전력 사업자 그룹으로 판매할 때 단위 전력 가격(Ce,s)에 의하여 결정된다.
본 발명에서 시스템 설치비(Ce,t)는 다음 수학식 (9)과 같이 정의된다.
Figure pat00026
수학식 9에서, 시스템 설치비(Ce,t)는 신재생 발전원의 설치 용량(Pc), 신재생 발전원의 단위 용량 당 설치 비용(Cpv), 태양광 설치를 위한 추가 비용(ε)(예, 토지 비용 등), 에너지 저장 시스템의 설치 용량(Sc), 에너지 저장 시스템의 단위 용량 당 설치 비용(Cess), 에너지 저장 시스템 설치를 위한 추가 비용(η)(예, 토지 비용 등)에 의하여 결정된다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 신재생 발전원
120 에너지 저장 시스템
130 수급 관리 및 용량 결정 시스템
210 전력 사업자 그룹
220 전력 계통
200 소비자 그룹
310 DB
320 프로세서
330 이더넷 인터페이스

Claims (10)

  1. 전력 사업자가 태양광 발전(Photovoltaic, PV)을 포함하는 신재생 발전원으로 전력을 생산하고, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 통해 전력을 충전 및 방전하고, 전력을 소비하는 소비자 그룹에게 전력을 판매하고, 전력 계통 및 전력 사업자 그룹과 전력을 거래하는 환경에서의 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템에서,
    상기 신재생 발전원으로부터 전력 발전량 정보를 수신하고, 상기 에너지 저장 시스템으로부터 전력 보유량 정보를 수신하고, 상기 소비자 그룹으로부터 전력 수요량 정보를 수신하고, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹과 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 송수신하기 위한 이더넷 인터페이스;
    상기 신재생 발전원으로부터 수신한 전력 발전량 정보, 상기 에너지 저장 시스템으로부터 수신한 전력 보유량 정보, 상기 소비자 그룹으로부터 수신한 전력 수요량 정보, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹으로부터 수신한 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 저장하기 위한 DB(Database); 및
    상기 신재생 발전원의 전력 발전량 정보, 상기 에너지 저장 시스템의 전력 보유량 정보, 상기 소비자 그룹의 전력 수요량 정보, 상기 전력 계통 및 전력 사업자 그룹으로부터 수신한 전력 판매량 정보, 전력 구매량 정보, 전력 판매 가격 정보 및 전력 구매 가격 정보를 이용하여 전력 사업자를 위한 최적의 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량을 결정하는 프로세서를 포함하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 신재생 발전원의 전력 발전량 정보와 상기 에너지 저장 시스템의 전력 보유량과 상기 소비자 그룹의 전력 수요량 정보에 따라 상기 소비자 그룹에 전력을 공급하기 위하여 상기 에너지 저장 시스템의 충전 및 방전을 결정하고, 부족하거나 남는 전력은 상기 전력 계통 또는 전력 사업자 그룹과의 전력 거래를 통하여 처리하는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    C는 사업자의 수익이고, Cm,t는 시스템 유지비이고, Ce,t는 시스템 설치비이고, Sc는 에너지 저장 시스템의 용량이고, Pc는 신재생 발전원의 용량일 때,
    전ㄹ역 사업자의 수익 최대화를 위한 최적의 신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 용량 결정을,
    Figure pat00027

    Figure pat00028

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    At는 요구된 누적 전력량이고, CD는 소비자에게 판매하는 전력 가격이고, Bg,t는 전력 계통으로부터 구매하는 전력량이고, Cg,b는 전력 계통으로부터 구매할 때 단위 전력 가격이고, Lg,t는 전력 계통으로 판매하는 전력량이고, Cg,s는 전력 계통으로 판매할 때 단위 전력 가격이고, Be,t는 전력 사업자 그룹으로부터 구매하는 전력량이고, Ce,b는 전력 사업자 그룹으로부터 구매할 때 단위 전력 가격이고, Le,t는 전력 사업자 그룹으로 판매하는 전력량이고, Ce,s는 전력 사업자 그룹으로 판매할 때 단위 전력 가격일 때,
    신재생 발전원과 에너지 저장 시스템을 활용하는 전력 사업자의 시스템 유지비를,
    Figure pat00029

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    Ce,t는 시스템 설치비이고, Pc는 신재생 발전원의 설치 용량이고, Cpv는 신재생 발전원의 단위 용량 당 설치 비용이고, ε는 태양광 설치를 위한 추가 비용이고, Sc는 에너지 저장 시스템의 설치 용량이고, Cess는 에너지 저장 시스템의 단위 용량 당 설치 비용이고, η는 에너지 저장 시스템 설치를 위한 추가 비용일 때,
    신재생 발전원 및 에너지 저장 시스템의 설치를 위한 시스템의 설치 비용을,
    Figure pat00030

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    Ct는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 충전량이고, Rt는 신재생 발전원으로부터 공급된 전력량이고, Be,t는 전력 사업자 그룹으로부터 구매한 전력량이고, Bg,t는 전력 계통으로부터 구매한 전력량이고, β는 충/방전 효율일 때,
    t 시간까지 에너자 저장 시스템에 충전된 누적 충전량을,
    Figure pat00031

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    Dt는 분석 종료 시점까지 누적된 에너지 저장 장치의 전력 방전량이고, Et는 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량이고, Qt는 공급해야 할 수요 전력량일 때,
    t 시간까지 에너지 저장 시스템에서 방전된 누적 방전량을,
    Figure pat00032

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    Et은 에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량이고, Ct는 누적된 충전량이고, Mt는 처리된 누적 수요 전력량이고, Le,t는 전력 사업자 그룹으로 판매한 누적 전력량이고, Lg,t 는 전력 계통으로 판매판 누적 전력량 일 때,
    에너지 저장 시스템에 누적된 이용 가능한 전력량을,
    Figure pat00033

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    Qt은 공급해야 할 수요 전력량이고, At는 소비자로부터 요구된 누적 전력량이고, Mt는 처리된 누적 수요 전력량일 때,
    공급해야 할 수요 전력량을,
    Figure pat00034

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    S(t)은 t 시간에 에너지 저장 시스템의 전력 보유량이고,
    Ct는 에너지 저장 시스템에 분석 종료 시간(t)까지 누적된 충전량이고,
    Cs는 에너지 저장 시스템에 분석 시작 시간(s)까지 누적된 충전량이고,
    Dt는 에너지 저장 시스템에 분석 종료 시간(t)까지 누적된 방전량이고,
    Ds는 에너지 저장 시스템에 분석 시작 시간(s)까지 누적된 방전량 일 때,
    t 시간에 에너지 저장 시스템의 전력 보유량을,
    Figure pat00035

    의 수학식으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 수급 관리 및 용량 결정 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022071625A1 (ko) * 2020-09-29 2022-04-07 (주)대은 태양광발전과 연계된 ess 충방전 조절시스템
KR20220060463A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 한국전자통신연구원 신재생 에너지의 동적 가격 및 수요에 기초한 에너지 거래 방법 및 시스템
KR20240067204A (ko) * 2022-11-04 2024-05-16 한국전자통신연구원 Esg 경영 지원을 위한 에너지 거래 방법 및 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230046073A (ko) 2021-09-29 2023-04-05 한국전기연구원 에너지 저장 장치의 설치 용량에 대한 경제성 판단 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101703296B1 (ko) * 2015-09-03 2017-02-06 한국전력공사 에너지 저장장치를 포함한 전력계통의 운영장치
KR101925723B1 (ko) 2017-08-16 2018-12-05 포스코에너지 주식회사 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101703296B1 (ko) * 2015-09-03 2017-02-06 한국전력공사 에너지 저장장치를 포함한 전력계통의 운영장치
KR101925723B1 (ko) 2017-08-16 2018-12-05 포스코에너지 주식회사 전력 중개 시스템 및 전력 중개 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
운영 및 설치비용 최소화를 위한 최적의 PV 및 ESS 용량 결정 알고리즘(한국통신학회 학술대회논문집, 2017.01.) 1부.* *
태양광/풍력 연계 기반의 에너지저장장치 설비계획 모델링(한국에너지학회논문지, 2015.09.) 1부.* *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022071625A1 (ko) * 2020-09-29 2022-04-07 (주)대은 태양광발전과 연계된 ess 충방전 조절시스템
KR20220060463A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 한국전자통신연구원 신재생 에너지의 동적 가격 및 수요에 기초한 에너지 거래 방법 및 시스템
KR20240067204A (ko) * 2022-11-04 2024-05-16 한국전자통신연구원 Esg 경영 지원을 위한 에너지 거래 방법 및 시스템

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