KR20210019259A - A system for optimizing ess charging based on plan - Google Patents

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KR20210019259A
KR20210019259A KR1020190098210A KR20190098210A KR20210019259A KR 20210019259 A KR20210019259 A KR 20210019259A KR 1020190098210 A KR1020190098210 A KR 1020190098210A KR 20190098210 A KR20190098210 A KR 20190098210A KR 20210019259 A KR20210019259 A KR 20210019259A
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이효섭
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류수곤
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주식회사 인코어드 테크놀로지스
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

The present invention relates to an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan, capable of maximizing the economic benefits of a user and comprises: an energy information detection unit for detecting a plurality of energy information from a consumer for a certain period of time; a power demand prediction unit for calculating power demand and unit energy cost based on the detected plurality of energy information; and an optimal charging/discharging amount calculation unit for calculating an optimal charging/discharging amount that minimizes the unit energy cost for peak load reduction based on the power demand and charging power corresponding to the charging/discharging amount calculated for each time period, wherein the minimum value of the unit energy cost may be calculated to satisfy the condition that the objective function of the following equation becomes the minimum. In equation 1, variable ß is a value indicating the degree to which the battery wear-out cost is reflected in the total cost, and l_i - e_i indicates the amount of power brought from a system.

Description

요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템{A SYSTEM FOR OPTIMIZING ESS CHARGING BASED ON PLAN}Rate plan-based ESS charging/discharging optimization system {A SYSTEM FOR OPTIMIZING ESS CHARGING BASED ON PLAN}

본 발명은 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최적화된 중부하시간대의 충전용량을 산출하고 충전함으로써 사용자의 경제적 이익을 극대화할 수 있는, 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a rate plan-based ESS charging/discharging optimization system, and more particularly, to a rate plan-based ESS charging/discharging optimization system that can maximize user's economic benefit by calculating and charging the optimized charging capacity during heavy load time. will be.

일반적으로 빌딩, 공장 등 고압 전력의 수전 건물은 시간대별로 전력 사용 요금의 단가를 차등 부과하는 변동 요금제를 적용받고 있다. 변동 요금제에서 경부하 시간대의 요금과 최대부하 시간대의 단가는 최대 3배의 차이에 이르고 있다. 실시간 전력 요금제가 도입되면 요금 단가의 차이는 더욱 커질 것으로 예상된다. 이에, 전기 에너지를 경제적으로 사용하기 위해서는 계약 전력을 낮출 수 있도록 피크 전력을 감소시킴과 동시에 전력 사용 요금 단가가 높은 구간에서의 전력 사용량을 단가가 낮은 구간으로 부하를 분산시켜야 한다.In general, high-voltage power reception buildings, such as buildings and factories, are subject to a variable rate system in which the unit price of electric power usage is differentially charged for each time period. In the variable rate plan, the difference between the rate during the light load period and the unit price during the maximum load period is up to three times. With the introduction of a real-time electricity rate system, the difference in rate unit price is expected to increase further. Accordingly, in order to use electric energy economically, it is necessary to reduce the peak power so as to lower the contracted power, and to distribute the load from the power usage in the section where the unit price of power use is high to the section where the unit price is low.

종래에는 1일 1번의 충전과 방전을 수행하여 전력 사용 요금이 상대적으로 저렴한 시간대에 배터리를 충전한 후 전력 사용 요금이 가장 비싼 시간대에 배터리를 방전하여 전체 요금을 절감하였다. 즉, 요금 절감과 인센티브 최대화하기 위하여 경부하 시간대에 ESS 배터리 용량에 따라 최대로 충전한 후 최대부하 시간대에 이를 최대로 방전하였다. Conventionally, charging and discharging is performed once a day to charge the battery at a time when the power usage fee is relatively low, and then discharge the battery at the time when the electricity usage fee is the highest, thereby reducing the overall charge. In other words, in order to reduce charges and maximize incentives, the ESS battery was charged to the maximum during the light load period according to the capacity and discharged to the maximum during the maximum load period.

그러나, 배터리의 효율 문제나 최대 충방전 범위 제한 등의 문제로 인하여 인센티브의 기준이 되는 명목상의 배터리 용량 대비 실제 충전 배터리 용량이 작기 때문에 실제로 최대 부하시간에 방전할 수 있는 용량이 줄어들게 되어 요금 절감 및 인센티브가 효과가 줄어드는 경우가 발생할 수 있었다. 예컨대, 배터리 충방전 효율이 각각 90%인 경우 1회 충방전을 통해 배터리 용량 대비 81%에 해당하는 전력량을 방전할 수 있게 된다. 이 경우 19%만큼 가능한 방전량이 줄어들게 되고, 이로 인해 받을 수 있는 인센티브는 줄어들 수 있다는 문제가 있다. However, due to problems such as the efficiency of the battery or the limit of the maximum charging/discharging range, the actual rechargeable battery capacity is small compared to the nominal battery capacity, which is the criterion for incentives. There could be cases where incentives were less effective. For example, when the battery charging/discharging efficiency is 90%, it is possible to discharge an amount of power corresponding to 81% of the battery capacity through one charging/discharging. In this case, there is a problem that the possible discharge amount is reduced by 19%, and the incentive that can be received may be reduced.

따라서, 본 발명은 배터리 효율 저하로 인해 경부하 시간대에서 최대부하 시간대까지 연속적으로 배터리를 충전/방전할 경우 명목상의 배터리 용량만큼 충방전을 하지 못해 중부하 시간대에 추가적으로 배터리를 충전하여 보충함으로써 배터리의 효율 저감에 관계없이 사용자의 경제적 이익을 극대화할 수 있는 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, when the battery is continuously charged/discharged from the light load time to the maximum load time due to the decrease in battery efficiency, the battery cannot be charged or discharged as much as the nominal battery capacity, and thus the battery is additionally charged and supplemented during the heavy load time. Regardless of the efficiency reduction, we are trying to provide a rate-based ESS charging/discharging optimization system that can maximize the economic benefits of users.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 최적화된 중부하시간대 보충 충전용량을 산출하여 사용자의 경제적 이익을 극대화할 수 있는 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan that can maximize the economic benefit of users by calculating the supplemental charging capacity for an optimized heavy load period.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가급적 중부하시간대의 종료시간 대에 가까운 영역에서 충전을 수행하도록 제어하여 예기치 못한 순간, 예를 들어, 예상하지 못한 전력 피크 발생 등을 대비하고 동시에 전력 요금을 최소화할 수 있도록 하는 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to prepare for an unexpected moment, for example, an unexpected power peak, by controlling the charging to be performed in an area close to the end time of the heavy load time zone as possible, and at the same time reducing the power charge. It is to provide a system for ESS charging/discharging optimization based on a rate plan that can be minimized.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템은 일정 기간동안 수용가로부터 복수의 에너지 정보를 검출하는 에너지 정보 검출부; 검출된 복수의 에너지 정보를 기초로 수요 전력 및 단위 에너지 비용을 산출하는 수요 전력 예측부; 및 수요 전력에 기초하여 피크 부하 절감을 위해 단위 에너지 비용이 최소화되는 최적 충방전량을 산출하고, 각 시간대별로 산출된 충방전량에 상응하는 전력을 충전하는 최적 충방전량산출부를 포함하고, 단위 에너지 비용의 최소 값은 하기 수학식 1의 목적함수가 최소가 되는 조건을 만족하도록 산출될 수 있다. In order to solve the above-described problems, the charge plan-based ESS charging/discharging optimization system according to an embodiment of the present invention includes an energy information detector configured to detect a plurality of energy information from a customer for a predetermined period; A power demand prediction unit that calculates power demand and unit energy cost based on the detected plurality of energy information; And an optimum charge/discharge amount calculation unit for calculating an optimum charge/discharge amount for minimizing the unit energy cost to reduce the peak load based on the power demand, and for charging the electric power corresponding to the calculated charge/discharge amount for each time period. The minimum value may be calculated so as to satisfy the condition that the objective function of Equation 1 below becomes the minimum.

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서, 변수

Figure pat00002
는 배터리 wear-out 비용을 전체 비용에 반영하는 정도를 나타내는 값이고,
Figure pat00003
는 계통으로부터 가져오는 전력량을 나타냄).(Here, variable
Figure pat00002
Is a value representing the degree to which the battery wear-out cost is reflected in the total cost,
Figure pat00003
Represents the amount of power taken from the grid).

본 발명의 다른 특징에 따르면, 목적함수는 하기 수학식 2의 복수의 제약 조건을 모두 만족하도록 산출될 수 있다.According to another feature of the present invention, the objective function may be calculated to satisfy all of the plurality of constraint conditions of Equation 2 below.

(수학식 2)(Equation 2)

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

(여기서,

Figure pat00008
는 양수일 경우 방전을 나타내고, 음수일 경우 충전을 나타냄)(here,
Figure pat00008
Is a positive number indicates discharge, a negative number indicates charging)

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 최적 충방전량산출부는 중부하 시간대 중 중부하시간대의 종료시간을 포함하는 적어도 일부 시간대에 최적 충방전량에 상응하는 전력을 충전할 수 있다.According to another feature of the present invention, the optimum charge/discharge amount calculation unit may charge power corresponding to the optimum charge/discharge amount in at least some time periods including the end time of the heavy load time period.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 단위 에너지 비용은 하기 수학식 3을 만족하도록 산출될 수 있다.According to another feature of the present invention, the unit energy cost may be calculated to satisfy Equation 3 below.

(수학식 3)(Equation 3)

Figure pat00009
Figure pat00009

(여기서,

Figure pat00010
는 고정된 DOD값 D를 기준으로 1회의 충방전을 할 때 발생하는 에너지를 나타내고,
Figure pat00011
는 사이클 수를
Figure pat00012
만큼 반복할 경우 배터리 사용 전반에 걸쳐 발생하는 에너지양을 나타내고, 상수
Figure pat00013
는 배터리 효율을 나타냄(0≤
Figure pat00014
≤1)).(here,
Figure pat00010
Represents the energy generated when charging and discharging once based on the fixed DOD value D,
Figure pat00011
Is the number of cycles
Figure pat00012
Represents the amount of energy generated throughout battery use when repeated
Figure pat00013
Represents the battery efficiency (0≤
Figure pat00014
≤1)).

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명은 최적화된 중부하시간대의 보충 충전용량을 산출하여 사용자의 경제적 이익을 극대화할 수 있다. The present invention can maximize the economic benefit of the user by calculating the supplemental charging capacity in the optimized heavy load time period.

본 발명은 중부하시간대의 종료시간대에 가까운 영역에서 충전을 수행하도록 제어하여 제어하여 예기치 못한 순간, 예를 들어, 예상하지 못한 전력 피크 발생 등을 대비하고 동시에 전력 요금을 최소화할 수 있다.The present invention controls and controls to perform charging in an area close to the end time of the heavy load time zone, thereby preparing for unexpected moments such as occurrence of an unexpected power peak, and at the same time minimizing power charges.

단, 본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.However, the effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량 요금 대비 에너지 저장 장치의 인센티브 요율을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 열화 비용을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일별 SOC(State Of Charge) 변화를 비교예 및 실시예로 나누어 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 시나리오 적용 전후의 누적 수익 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
1 is a schematic diagram of an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan according to an embodiment of the present invention.
2 is an overall configuration diagram of an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of optimizing charge/discharge based on a rate plan according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining an incentive rate of an energy storage device relative to an electric energy rate according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram for explaining a battery deterioration cost according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram for explaining a daily SOC (State Of Charge) change according to an embodiment of the present invention divided into comparative examples and examples.
7 is an exemplary diagram for explaining changes in accumulated revenue before and after application of an optimization scenario according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량 요금 대비 에너지 저장 장치의 인센티브 요율을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수요 이동에 따른 요금 절감 효과와 배터리 운용을 비교하여 설명하기 위한 예시도이다.1 is a schematic diagram of an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of an ESS charging/discharging optimization system based on a rate plan according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary diagram for explaining an incentive rate of an energy storage device compared to an electric energy rate according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining a comparison between a charge reduction effect and battery operation according to a movement of demand according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 최적화 시나리오를 적용하여 전력 요금을 최적화하는 시스템으로서, 수용가(10)의 전력 사용량 및 수용가(10)에 연계된 에너지 저장 장치(20)의 전력 공급 관련 상태를 감시할 수 있다. 여기서, 전력 요금이란 전력 사용 요금에서 ESS인센티브를 뺀 것으로 정의될 수 있다. 이에 따라, 전력 요금을 최적화(또는 최소화)한다는 것은 전력 사용 요금을 최소화하는 동시에 ESS 인센티브를 최대화하는 것으로 이해되는 것이 바람직하다. 또한, 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 전력망을 통해 공급되는 전력을 수용가로부터 받을 수도 있으며, 네트워크망을 통해 공급받을 수도 있다.Referring to FIG. 1, a rate plan-based ESS charging/discharging optimization system 100 is a system for optimizing power rates by applying an optimization scenario, and an energy storage device linked to the power consumption and customer price 10 ( 20) can monitor the power supply related status. Here, the power charge may be defined as the power usage charge minus the ESS incentive. Accordingly, optimizing (or minimizing) power bills is preferably understood as minimizing power usage charges while maximizing ESS incentives. In addition, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan may receive power supplied through a power grid from a customer, or may receive power through a network network.

또한, 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 수용가(10)의 시간대별 예측 부하 정보 또는 시간대별 전력 요금 정보에 기초하여 수립되는 에너지 저장 장치(20)의 충방전 운영 계획에 따라 에너지 저장 장치(20)를 제어하여 수용가(10)의 전력 사용 요금을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 에너지 정보 수집부(110), 수요 전력 예측부(120), 경제성 평가부(140), 최적 충방전량산출부(150) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. In addition, the charge plan-based ESS charging/discharging optimization system 100 stores energy according to the charging/discharging operation plan of the energy storage device 20 established based on predicted load information for each time period of the customer 10 or power rate information for each time period. By controlling the device 20, it is possible to minimize the electric power usage charge of the customer 10. Specifically, referring to FIG. 2, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan includes an energy information collection unit 110, a demand power prediction unit 120, an economic evaluation unit 140, and an optimal charge/discharge amount calculation unit ( 150) and a control unit 130 may be included.

에너지 정보 검출부는 일정 동안 최적화된 중부하대 보충 충전 전력량을 산출하는데 필요한 에너지 정보들을 검출한다. 예컨대, 에너지 정보들은 배터리 사용 시간 전반에 걸친 전체 방전 및 부분 방전 사이클의 합계를 나타내는 사이클 수, 방전 깊이(DOD, Depth Of Discharge), 잔존용량(SOC, State Of Charge)을 포함할 수 있다. The energy information detection unit detects energy information required to calculate an optimized amount of supplemental charging power for a heavy load for a certain period of time. For example, the energy information may include the number of cycles representing the sum of the total discharge and partial discharge cycles over the entire battery usage time, a discharge depth (DOD, Depth Of Discharge), and a remaining capacity (SOC, State Of Charge).

수요 전력 예측부(120)는 현재의 수요 전력을 산출하고, 지난 수개월 간의 수요 전력의 누적 피크값 및 단위 에너지 비용을 산출한다. 예컨대, 지난 수개월은 당월 이전의 12개월 중 동계 및 하계에 해당할 수 있다. 수요 전력 예측부(120)는 에너지 정보 검출부로부터 검출된 과거의 전력 사용량에 대한 데이터를 기반으로 당월 수요 전력의 피크값을 예측한다. 구체적으로 수요 전력 예측부(120)는 지난 2주간의 수요 전력 데이터를 바탕으로 당월의 수요전력의 피크값을 예측할 수 있다. The power demand prediction unit 120 calculates the current power demand, and calculates a cumulative peak value of power demand and a unit energy cost for the last several months. For example, the past few months may correspond to the winter and summer of the 12 months preceding the current month. The power demand predictor 120 predicts a peak value of the power demand for the current month based on data on past power usage detected from the energy information detector. Specifically, the power demand prediction unit 120 may predict the peak value of the power demand for the current month based on the power demand data for the last two weeks.

경제성 평가부(140)는 배터리 충방전을 사이클 수만큼 반복할 경우 발생하는 에너지로 환산하여 경제성을 평가한다. 이와 관련된 구체적인 내용은 추후 설명하기로 한다.The economic evaluation unit 140 evaluates economic feasibility by converting into energy generated when the battery charging and discharging is repeated as many times as the number of cycles. Detailed contents related to this will be described later.

분석부는 수요 전력 예측부(120)에서 예측된 당월 수요 전력의 예측 피크값과 수요 전력 검출부로부터 산출된 지난 수일(혹은 수개월) 간의 수요 전력의 누적 피크값을 시간대별 또는 계절별로 비교 분석한다. 구체적으로, 비교 분석부는 지난 1주간의 과거 전력 사용데이터에 기초하여 산출된 당월의 상기 수요 전력에 대한 예측 피크값과 동계(winter) 및 하계(non-winter)의 누적 피크값을 비교 분석할 수 있다.The analysis unit compares and analyzes the predicted peak value of the power demand for the current month predicted by the power demand predictor 120 and the cumulative peak value of the power demand calculated from the power demand detection unit for the past few days (or months) by time or season. Specifically, the comparison and analysis unit may compare and analyze the predicted peak value for the demanded power for the current month calculated based on the past power usage data for the past one week and the cumulative peak values in winter and non-winter. have.

최적 충방전량산출부(150)는 분석부의 분석에 기초하여 피크 부하 절감을 위한 에너지 저장 장치(20)의 최적 충방전량을 산출한다. 즉, 계통으로부터 가져오는 전력량을 기준으로 계산한 사용량 요금에서 ESS인센티브와 배터리 wear-out 비용을 뺀 목적함수로부터 에너지 저장장치의 충방전량을 산출하여 배터리의 충방전 상태를 조절할 수 있다. 최적 충방전량산출부(150)에 대한 구체적인 동작은 추후 설명하기로 한다.The optimum charge/discharge amount calculation unit 150 calculates the optimum charge/discharge amount of the energy storage device 20 for peak load reduction based on the analysis of the analysis unit. That is, the charging/discharging state of the battery can be adjusted by calculating the charging/discharging amount of the energy storage device from the objective function obtained by subtracting the ESS incentive and the battery wear-out cost from the usage fee calculated based on the amount of power brought from the system. A detailed operation of the optimal charge/discharge amount calculation unit 150 will be described later.

에너지 저장 장치(20)는 전력의 저장 및 필요시 전력 충방전 수행이 가능한 수단을 포괄적으로 지칭하는 것으로, 예컨대, ESS(Energy Storage System) 일 수 있으며, 에너지 저장 장치(20)는 수용가 전력 수요 관리를 위해 개별 수용가에 설치되어 운용될 수도 있다. 이때, 에너지 저장 장치(20)의 충방전 운영 계획은 에너지 저장 장치(20)의 충전 비용은 절감하고 방전 효과는 극대화하도록 설계될 수 있다. 충방전량에 따른 요금 절감에 대한 구체적인 내용은 추후 설명하기로 한다.The energy storage device 20 generally refers to a means capable of storing power and performing power charging and discharging when necessary, and may be, for example, an ESS (Energy Storage System), and the energy storage device 20 manages customer power demand It may be installed and operated at individual customers for this purpose. In this case, the charging/discharging operation plan of the energy storage device 20 may be designed to reduce the charging cost of the energy storage device 20 and maximize the discharge effect. Details on the cost reduction according to the amount of charge and discharge will be described later.

또한, 전력 요금은 하기 표와 같이 시간대별 또는 계절별로 상이할 수 있다.In addition, the power rate may vary according to time or season as shown in the following table.

<표 1><Table 1>

Figure pat00015
Figure pat00015

표 1에 표기된 숫자는 각 시간대별, 계절별 전력 요금을 예시적으로 표기한 것이며, 최대부하 시간대의 전력 요금 단가가 경부하 시간대에 비해 대략 3배 정도 비싸게 책정된 것을 알 수 있다. 다시 말해, 계절별, 시간대별로 서로 다른 전력 요금이 적용되므로 이를 반영한 수요 이동, 즉, 최대부하 시간대의 전력량을 경부하 시간대로 이동시키는 것이 필요하다. The numbers shown in Table 1 exemplarily represent the electricity rates for each time and season, and it can be seen that the unit price of the electricity rates in the maximum load time period is approximately three times higher than that in the light load time period. In other words, since different power rates are applied for each season and for each time period, it is necessary to reflect the demand movement, that is, to move the amount of electricity in the maximum load time zone to the light load time zone.

구체적으로, 최대부하 시간대에서 경부하 시간대로 전력을 이동시킬 때 얻을 수 있는 경제적 이익은 이동시키는 전력량에 비례해서 증가한다. 그러나 해당 결과는 배터리를 작동시키는 데 부대 비용을 포함하지 않은 것으로, 해당 운용 비용이 많다면 충방전으로 얻는 경제적 이익은 감소할 수 밖에 없다. 이에, ESS 운영에 따른 비용 변화에 대해 대략적으로 나타내면 도 4에 도시된 바와 같다. 구체적으로, 실선은 최대부하 시간대로부터 경부하 시간대로 수요를 이동시킬 때 얻을 수 있는 경제적 이익을 나타내고, 점선은 배터리 운영 비용에 대한 시나리오를 나타내는 경우, 점선의 비용이 실선의 비용을 초과하지 않는 경우에만 경제적 이득이 있다고 해석하는 것이 바람직하다.Specifically, the economic benefit that can be obtained when power is moved from the maximum load period to the light load period increases in proportion to the amount of power transferred. However, the result does not include incidental costs to operate the battery, and if the operating cost is high, the economic benefit from charging and discharging will inevitably decrease. Accordingly, a rough representation of the cost change according to the ESS operation is as shown in FIG. 4. Specifically, the solid line represents the economic benefit that can be obtained when the demand is shifted from the maximum load time zone to the light load time zone, the dotted line represents a scenario for battery operation cost, and the dotted line cost does not exceed the cost of the solid line. It is advisable to interpret that only there is an economic benefit.

일반적으로 에너지 저장 장치(20)의 충전전력 전력 사용 요금 할인은 기본요금 할인과 전력량 요금 할인으로 구분되며, 경부하 시간대의 ESS충전량과 최대 부하 시간대의 ESS 방전량을 기준으로 인센티브를 지급하는 방식이다. 구체적으로, 기본요금 할인은 경부하시간대 ESS의 충전을 위하여 사용한 전력량에 대하여 전력량요금의 50%를 할인 적용하는 것이고, 전력량 요금 할인은 평균 최대수요전력 감축량에 대하여 기본요금 단가를 곱한 금액을 감액하는 것이다. 이때, 평균 최대수요전력 감축량은 하기 수학식 1과 같이 산정될 수 있다. In general, the charge power power usage rate discount of the energy storage device 20 is divided into a basic rate discount and a power consumption rate discount, and incentives are paid based on the ESS charge amount during the light load period and the ESS discharge amount during the maximum load period. . Specifically, the basic rate discount is to apply a 50% discount on the amount of electricity used to charge the ESS during the light load period, and the electricity rate discount is a reduction in the amount multiplied by the base rate unit price to the average maximum power demand reduction. Is to do. In this case, the average maximum power demand reduction may be calculated as in Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서, A는 해당월 평일 최대부하 시간대 방전량 합계를 나타내고, B는 해당월 평일 최대부하 시간대 충전량 합계를 나타내고, C는 해당월 평일일수를 나타낸다.Here, A represents the total amount of discharge during the maximum load time on the weekday of the month, B represents the total amount of charge during the maximum load time on the weekday of the month, and C represents the number of weekdays in the month.

이에, 전력량 요금과 ESS인센티브 요율은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 다시 말해, 인센티브가 전력량 요금에 비해 매우 높기 때문에 최대부하 시간대에서의 ESS충방전량을 최적화할 필요가 있다. 여기서, 인센티브와 기본 요금을 제외한 전력 요금은 하기 수학식 2와 같이 산출된다.Accordingly, the power rate and the ESS incentive rate may be as shown in FIG. 3. In other words, since the incentive is very high compared to the electricity rate, it is necessary to optimize the amount of ESS charging and discharging during the peak load period. Here, the power charge excluding the incentive and the basic charge is calculated as shown in Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서, 아래 첨자 off, mid, on은 각각 경부하, 중간부하, 최대부하를 의미하는 것으로, eoff는 경부하 시간대 ESS 충방전량 합계를 나타낸다. 이때, 일별 충방전량의 합계가 0(

Figure pat00018
)이라고 가정할 경우, 수학식 2는 하기 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.Here, the subscripts off, mid, and on denote light load, intermediate load, and maximum load, respectively, and e off denotes the sum of the ESS charge/discharge amounts in the light load time period. At this time, the sum of the daily charge and discharge amount is 0 (
Figure pat00018
), Equation 2 may be summarized as Equation 3 below.

<수학식 3><Equation 3>

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서,

Figure pat00020
는 배터리를 사용하지 않았을 경우 지불해야하는 기존의 전력 사용 요금을 나타낸다. 경부하 시간대와 최대 부하 시간대의 배터리 충 · 방전량에 따라 요금 절감액이 달리지는데, 가장 경제적인 충 · 방전 전략은 경부하 시간대에 최대 충전, 최대부하 시간대에 최대 방전하는 것이다. 특히, 본 발명에서는 부하량이 요금적용전력값을 초과할 것으로 예상되는 경우, 요금적용전력을 초과하는 피크 값을 줄이는 것을 주목적으로 한다.here,
Figure pat00020
Denotes the existing power usage fee that is to be paid if the battery is not used. Charge savings vary depending on the amount of charge and discharge of the battery in the light load period and the maximum load period. The most economical charging and discharging strategy is to charge the maximum during the light load period and discharge the maximum during the maximum load period. In particular, in the present invention, the main purpose is to reduce the peak value exceeding the charge applied power when the load amount is expected to exceed the charge applied power value.

이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여 최적화 시나리오를 적용한 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)을 이용한 전력 사용 요금 최소화 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of minimizing power usage charges using the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan to which the optimization scenario is applied will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 열화 비용을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일별 SOC(State Of Charge) 변화를 비교예 및 실시예로 나누어 설명하기 위한 예시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 시나리오 적용 전후의 누적 수익 변화를 설명하기 위한 예시도이다.5 is an exemplary diagram for explaining a battery deterioration cost according to an embodiment of the present invention. 6 is an exemplary diagram for explaining a daily SOC (State Of Charge) change according to an embodiment of the present invention divided into comparative examples and examples. 7 is an exemplary diagram for explaining changes in accumulated revenue before and after application of an optimization scenario according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 시나리오를 설명하기 이전에 관련되는 용어에 대해서 설명을 먼저 하기로 한다.Before describing the optimization scenario according to an embodiment of the present invention, related terms will be described first.

사이클 수는 배터리 사용 시간 전반에 걸쳐 전체 방전 및 부분 방전 사이클의 합계를 나타낸 숫자이다. 배터리는 해당 사이클 수만큼 작동하는 것이 보장되는데, 이 값은 배터리 제조사가 제한된 환경 하에서 반복된 실험을 통해 얻을 수 있는 결과 값이다. 이때, 배터리가 최상의 성능을 발휘하기 위해서는 사이클 수가 예상 사이클 수를 넘어서지 않아야 하며, 이를 초과하는 경우체는 배터리를 교체하여 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 하기 표 2에 도시된 바와 같이, DOD 10을 기준으로 약 2만 6천회의 충방전을 반복할 수 있는 반면, DOD 80을 기준으로는 약 5천회의 충방전을 수행할 수 있다.The number of cycles is a number representing the sum of full and partial discharge cycles over the life of the battery. The battery is guaranteed to operate for that number of cycles, and this value is a result that the battery manufacturer can obtain through repeated experiments under limited circumstances. At this time, in order for the battery to exhibit the best performance, the number of cycles should not exceed the expected number of cycles, and it is desirable to replace the battery if it exceeds this. For example, as shown in Table 2 below, charging and discharging may be repeated about 26,000 times based on DOD 10, while charging and discharging may be performed about 5,000 times based on DOD 80.

<표 2><Table 2>

Figure pat00021
Figure pat00021

표 2와 같이, 사이클 수만 보면 DOD가 작을수록 효율적일 수는 있으나 전달되는 에너지량이 다르기 때문에 이와 같은 단순 비교는 의미가 없다. 따라서, 충방전을 사이클 수만큼 반복할 경우 발생하는 에너지로 환산하여 경제성을 평가하는 것이 바람직하다. As shown in Table 2, if the number of cycles is small, the smaller the DOD, the more efficient it may be, but since the amount of energy transferred is different, such a simple comparison is meaningless. Therefore, it is desirable to evaluate the economy by converting the energy generated when charging and discharging is repeated as many times as the number of cycles.

방전깊이(D0D, Depth Of Discharge)는 배터리 용량 대비 현재 방전량을 %로 나타낸 것으로서, 완전 충전 상태에서는 방전깊이(DOD) 값이 0이며, 방전을 할수록 값이 증가할 수 있다.The discharge depth (D0D, Depth Of Discharge) is a percentage of the current discharge amount compared to the battery capacity. In a fully charged state, the discharge depth (DOD) value is 0, and the value may increase as the discharge increases.

잔존용량(SOC, State Of Charge)는 배터리 용량 대비 현재 충전량을 %로 나타낸 것으로서, 완전 충전 상태에서는 잔존용량(SOC) 값이 100이며, 방전을 할수록 값이 줄어들 수 있다.The residual capacity (SOC, State Of Charge) is a percentage of the current charge compared to the battery capacity. In a fully charged state, the residual capacity (SOC) value is 100, and the value may decrease as the discharge increases.

배터리의 수명이 다했다는 것은 배터리 사이클 수가 예상 제한에 도달한 경우로서, 충전 상태를 유지할 수 있는 능력도 떨어진 상태를 의미한다.The end of life of a battery means that the number of battery cycles has reached the expected limit, and the ability to maintain a charged state has also declined.

단위 에너지 비용은 1kWh의 전력을 충방전하는데 드는 비용을 계산하여 지수화한 것으로서, W(D)라고 표기할 수 있다. 따라서, 배터리 예상 사이클 수는 완충 상태에서 특정 DOD 상태까지 충방전을 반복해서 실행할 수 있는 횟수를 나타낸 것이다. 즉, DOD 50에 대한 예상 사이클 수가 7,200인 경우, 배터리 충전량의 절반을 사용한 후 이를 다시 완전히 충전하고 이를 반복할 수 있는 횟수가 7,200회가 되는 것으로 이해되는 것이 바람직하다. The unit energy cost is indexed by calculating the cost of charging and discharging 1 kWh of electric power, and can be expressed as W(D). Therefore, the expected number of battery cycles represents the number of times that charging and discharging can be repeatedly performed from a fully charged state to a specific DOD state. That is, if the expected number of cycles for DOD 50 is 7,200, it is preferable to understand that the number of times that half of the battery charge can be used and then fully charged again and repeated this is 7,200 times.

또한, 단위 에너지 비용은 일반적으로 하기 수학식 4와 같이 배터리 가격을 총 발생 에너지로 나누어 계산할 수 있다.In addition, the unit energy cost can be generally calculated by dividing the battery price by the total generated energy as shown in Equation 4 below.

<수학식 4><Equation 4>

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서,

Figure pat00023
는 고정된 DOD값 D를 기준으로 1회의 충방전을 할 때 발생하는 에너지를 나타내고,
Figure pat00024
는 사이클 수를
Figure pat00025
만큼 반복할 경우 배터리 사용 전반에 걸쳐 발생하는 에너지양을 나타내고, 상수
Figure pat00026
는 배터리 효율을 나타낸다. 이때,
Figure pat00027
는 효율이 떨어질수록 단위 에너지 비용이 증가함을 나타내는 0 내지 1 사이의 숫자이다.here,
Figure pat00023
Represents the energy generated when charging and discharging once based on the fixed DOD value D,
Figure pat00024
Is the number of cycles
Figure pat00025
Represents the amount of energy generated throughout battery use when repeated
Figure pat00026
Represents the battery efficiency. At this time,
Figure pat00027
Is a number between 0 and 1 indicating that the unit energy cost increases as the efficiency decreases.

다만, 실제 사용 패턴은 완전 충전을 하기 전에 방전을 시작하거나 충방전 스케줄이 중간에 변경되는 등 다양한 경우가 혼재되어 있기 때문에 상기 수학식 4와 같은 방법만으로 단위 에너지 비용을 구하는 것은 어려움이 있을 수 있다. 구체적으로, 일반적인 배터리는 전력 사용 요금이 비쌀 때 배터리를 방전하고, 전력 사용 요금이 저렴할 때 배터리를 충전하여 전체 요금을 절감할 수 있다. 이러한 배터리 활용을 통해 경제적 이득을 얻기 위해 신재생 에너지 전력 사용 요금 할인제도 즉, 인센티브제도가 활성화되고 있다. 여기서, 단순히 요금 절감과 인센티브 최대화를 목적으로 하는 경우, 최대 부하 시간대에 가능한 한 최대로 방전하고 경부하 시간대에 최대로 충전하면 된다. 그러나, 이처럼 배터리를 운용할 경우, 사이클 수가 커지기 때문에 배터리 소모가 빨라진다는 문제가 있다.However, since the actual usage pattern is mixed with various cases such as starting discharging before fully charging or changing the charging/discharging schedule in the middle, it may be difficult to obtain the unit energy cost only by the method shown in Equation 4 above. . Specifically, a general battery discharges the battery when the power usage fee is high, and charges the battery when the electricity usage fee is low, thereby reducing the overall charge. In order to obtain economic benefits through the use of such batteries, a new renewable energy power usage fee discount system, that is, an incentive system is being activated. Here, for the purpose of simply reducing rates and maximizing incentives, discharge as much as possible during the maximum load period and maximum charge during the light load period. However, when the battery is operated in this way, there is a problem that the battery consumption becomes faster because the number of cycles increases.

또한, 배터리는 일반적으로 효율 문제 때문에 100% 충전이 안된다는 문제가 있다. 예컨대, 배터리 효율의 문제 때문에 충전을 90%밖에 못한 경우에는 방전도 90%만큼 밖에 못하므로 인센티브도 그 만큼 챙길 수가 없다.In addition, there is a problem that the battery cannot be 100% charged due to efficiency problems in general. For example, if charging is only 90% due to the problem of battery efficiency, the discharge is only 90%, so the incentive cannot be covered as much.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 중부하 시간대에 미처 충전되지 못한 나머지 충전용량 만큼 배터리를 충전하여 사용자의 경제적 이익을 극대화할 수 있다. 이하에서는 이와 관련된 구체적인 설명을 하기로 한다.Accordingly, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan according to an embodiment of the present invention can maximize the user's economic benefit by charging the battery as much as the remaining charging capacity that has not yet been charged during the heavy load period. Hereinafter, a detailed description related to this will be given.

먼저, 배터리의 wear density function을 정의하고, 이를 통해 복합적인 배터리 상태 변화에 대한 에너지 비용 함수를 계산하면 배터리의 임의 사용 패턴에 대항 단위 에너지 비용을 추정 및 계산할 수 있다. 앞서 상술한 내용을 그래프로 표현하면 도 5에 도시된 바와 같이, 단위 에너지 비용이 높은 구간은 색이 짙게 표시된다.First, by defining a wear density function of a battery, and calculating an energy cost function for a complex battery state change through this, it is possible to estimate and calculate a unit energy cost against a random use pattern of the battery. When the above-described contents are expressed in a graph, as shown in FIG. 5, a section in which the unit energy cost is high is displayed in a dark color.

이에 따라, 최적 충방전량산출부(150)는 배터리 사이클 수를 적절히 조절하여 배터리 단위 에너지 비용을 최소화되도록 하기 수학식 5의 목적함수를 최소화하여 충방전을 최적화할 수 있다. Accordingly, the optimum charge/discharge amount calculation unit 150 may optimize charge/discharge by minimizing the objective function of Equation (5) to minimize the energy cost per battery by appropriately adjusting the number of battery cycles.

<수학식 5><Equation 5>

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서, 변수

Figure pat00029
는 배터리 wear-out 비용을 전체 비용에 반영하는 정도를 나타내는 값이며, 사용자에 의해 입력되는 변수이다. 이때, 변수
Figure pat00030
가 0일 경우, 배터리의 상태에 관계없이 요금 절감과 인센티브 최대화를 목적으로 최적화를 계산한다. 이에 반해, 변수
Figure pat00031
가 커질 경우 배터리 사용을 줄이면서 비용을 최소화하는 계산을 수행한다.Where, the variable
Figure pat00029
Is a value representing the degree to which the battery wear-out cost is reflected in the total cost, and is a variable input by the user. At this time, the variable
Figure pat00030
If is 0, the optimization is calculated for the purpose of reducing charges and maximizing incentives regardless of the state of the battery. On the other hand, the variable
Figure pat00031
When is large, calculations are performed to minimize cost while reducing battery usage.

또한, 목적함수는 하기 수학식 6과 같이 계통으로부터 가져오는 전력량

Figure pat00032
을 기준으로 계산한 사용량 요금에서 ESS 인센티브와 배터리 wear-out 비용을 뺀 값으로 정의될 수 있다. 이때, 배터리 wear-out 비용은 상기 수학식 4를 ESS의 DoD에 따라 적분한 것으로 정의된다.In addition, the objective function is the amount of power brought from the system as shown in Equation 6 below.
Figure pat00032
It can be defined as a value obtained by subtracting the ESS incentive and battery wear-out cost from the usage charge calculated based on. In this case, the battery wear-out cost is defined as the integration of Equation 4 according to the DoD of the ESS.

<수학식 6><Equation 6>

Figure pat00033
Figure pat00033

이때, 목적함수는 하기 수학식 7 내지 수학식 11을 만족하도록 최소화를 한다. 즉, 수학식 7 내지 수학식 11은 목적함수를 최소화하기 위한 제약조건인 것으로 이해되는 것이 바람직하다.At this time, the objective function is minimized to satisfy Equations 7 to 11 below. That is, it is preferable that Equations 7 to 11 are understood as constraints for minimizing the objective function.

<수학식 7><Equation 7>

Figure pat00034
Figure pat00034

수학식 7은 배터리의 최대 충방전 제약을 의미하는 식이며, PCS용량에 따라 산정되거나, 임의의 값으로 설정할 수 있다.Equation 7 is an equation representing the maximum charge/discharge limit of the battery, and may be calculated according to the PCS capacity or set to an arbitrary value.

<수학식 8><Equation 8>

Figure pat00035
Figure pat00035

수학식 8은 수용가(10)가 전력망으로부터 가져오는 전력량에 대한 제약 조건을 의미하는 식이며, 각 시간 별 전력 사용량

Figure pat00036
에서 ess발전량
Figure pat00037
을 뺀 값이므로 이는 한전으로부터 가져오는 전력 사용량과 동일한 것을 의미한다. 여기서,
Figure pat00038
에 대한 조건은 피크 제한 조건과 동일하다.Equation 8 is an equation that means the constraint on the amount of power that the customer 10 brings from the power grid, and the power consumption for each time
Figure pat00036
Ess power generation
Figure pat00037
Since it is the value minus, this means the same as the amount of power consumed by KEPCO. here,
Figure pat00038
The condition for is the same as the peak limit condition.

<수학식 9><Equation 9>

Figure pat00039
Figure pat00039

수학식 9는 SOC의 값이 배터리 운영 용량 범위 안에 속해야 한다는 제약 조건을 나타낸 식이다.Equation 9 is an equation representing a constraint that the value of SOC must fall within the range of battery operating capacity.

<수학식 10><Equation 10>

Figure pat00040
Figure pat00040

수학식 10은 ESS의 충방전량과 SOC의 관계식을 나타낸 식이이다. 이때,

Figure pat00041
는 충방전 효율을 나타내는 변수로서, 충전일 경우와 방전일 경우 각각 다른 값으로 설정할 수 있다. 또한,
Figure pat00042
가 양수이면 방전을, 음수이면 충전을 의미한다. 예컨대, 배터리의 용량이 100kWh이고, SOC가 20%에서 10%로 감소할 ‹š 방전 효율
Figure pat00043
이 80%이면 배터리의출력 전력은
Figure pat00044
가 될 수 있다. 이에 반해, SOC가 10%에서 20%로 증가할 때 충전 효율
Figure pat00045
이 80%이면 배터리의 소모 전력은
Figure pat00046
가 될 수 있다.Equation 10 is an equation showing the relationship between the charge/discharge amount of the ESS and the SOC. At this time,
Figure pat00041
Is a variable representing the charging/discharging efficiency, and can be set to different values for charging and discharging. Also,
Figure pat00042
A positive number indicates discharge, and a negative number indicates charging. For example, the capacity of the battery is 100 kWh, and the SOC is reduced from 20% to 10%.
Figure pat00043
If this is 80%, the output power of the battery is
Figure pat00044
Can be. In contrast, charging efficiency when SOC increases from 10% to 20%
Figure pat00045
If this is 80%, the power consumption of the battery is
Figure pat00046
Can be.

<수학식 11><Equation 11>

Figure pat00047
Figure pat00047

수학식 11은 하루 단위로 운영되는 ESS 시스템의 경계 조건을 나타낸 식이다. 즉, 일별 충방전량의 합계가 0이 되도록 설정한 것을 의미한다.Equation 11 is an equation representing the boundary condition of an ESS system operated on a daily basis. That is, it means that the sum of the daily charge and discharge amounts is set to be zero.

이에 따라, 도 6을 참조하면 (i)는 비교예 그래프, (ii)는 실시예 그래프이며, non-winter은 봄, 여름, 가을철에 해당하며, winter은 겨울철에 해당한다. 그래프(i)의 non-winter그래프 및 winter그래프를 참조하면, 경부하 시간대(off)에 최대로 충전하고, 최대부하 시간대(on) 최대로 방전하는 형태임을 알 수 있다. 이에 반해, 그래프(ii)의 non-winter그래프 및 winter그래프를 참조하면, 경부하 시간대(off)에 충전량을 줄이고, 중간부하 시간대(mid)에 추가로 충전하는 형태임을 알 수 있다(도 6 그래프(ii)의 O표시).Accordingly, referring to FIG. 6, (i) is a comparative example graph, (ii) is an example graph, and non-winter corresponds to spring, summer, and autumn, and winter corresponds to winter. Referring to the non-winter graph and the winter graph of graph (i), it can be seen that it is a form of charging to the maximum in the light load time (off) and discharging to the maximum in the maximum load time (on). On the other hand, referring to the non-winter graph and the winter graph of graph (ii), it can be seen that the charging amount is reduced in the light load period (off) and additional charging is performed in the mid-load period (mid) (Fig. 6 graph (ii) O).

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 중부하시간대에 추가적으로 충전을 함으로써 배터리의 상태와 관계없이 요금 절감과 인센티브 최대화를 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 배터리를 덜 쓰면서 비용을 최소화(혹은 이익을 극대화)할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan according to an embodiment of the present invention can reduce charges and maximize incentives regardless of the state of the battery by additionally charging during the heavy load period. That is, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan according to an embodiment of the present invention has an effect of minimizing cost (or maximizing profit) while using less battery.

특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 낮 시간대에 에너지가 많이 사용되는 봄,여름,가을철은 중부하 시간대 중 낮 시간대에 추가로 충전을 수행하며, 밤 시간대에 에너지가 많이 사용되는 겨울철은 중부하 시간대 중 밤 시간대에 추가로 충전을 수행하는 것을 특징으로 한다.In particular, as shown in Figure 6, the charge plan-based ESS charging and discharging optimization system 100 according to an embodiment of the present invention is the day time of the heavy load time in the spring, summer, and autumn when energy is used a lot during the day time. In winter, when energy is used a lot during the night time, charging is additionally performed during the night time of the heavy load time.

또한, 중긴부하 시간대 중 종료시간대에 가장 가까운 영역에서 충전을 함으로써 갑작스런 상황에 대비할 수가 있다. 예컨대, 중간부하 시간대 중 첫시간대 혹은 중간시간대에 충전을 수행한 후에 사용량이 갑자기 증가할 경우 중간부하 시간대에 충전한 양보다 부족할 수도 있고 과도하게 많이 충전이 될 수도 있기 때문에 종료시간대에 가장 가까운 영역에 충전하는 것이 바람직하다. In addition, it is possible to prepare for a sudden situation by charging in the region closest to the end time of the medium and long load time. For example, if the amount of usage suddenly increases after charging in the first or mid-load time zone, the amount charged in the mid-load time zone may be insufficient or excessively charged. It is desirable to charge.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 요금제 기반의 ESS 충방전 최적화 시스템(100)은 최적화 시나리오를 적용함으로써 종래보다 누적 수익이 점차 증가하여 사용자의 이익을 극대화할 수 있는 효과가 있다.Therefore, as shown in FIG. 7, the ESS charging/discharging optimization system 100 based on a rate plan according to an embodiment of the present invention can maximize the user's profit by gradually increasing the accumulated profit compared to the prior art by applying the optimization scenario. There is an effect.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: 수용가 20: 에너지 저장 장치
100: 요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템 110: 에너지 정보 수집부
120: 수요 전력 예측부 130: 제어부
140: 경제성 평가부 150: 최적 충방전량산출부
10: customer 20: energy storage device
100: rate plan-based ESS charging/discharging optimization system 110: energy information collection unit
120: power demand prediction unit 130: control unit
140: economic evaluation unit 150: optimal charge/discharge amount calculation unit

Claims (4)

일정 기간동안 수용가의 복수의 에너지 정보를 검출하는 에너지 정보 검출부;
상기 검출된 복수의 에너지 정보를 기초로 수요 전력 및 단위 에너지 비용을 산출하는 수요 전력 예측부; 및
상기 수요 전력에 기초하여 피크 부하 절감을 위해 상기 단위 에너지 비용이 최소화되는 최적 충방전량을 산출하고, 각 시간대별로 상기 산출된 충방전량에 상응하는 전력을 충전하는 최적 충방전량산출부를 포함하고,
상기 단위 에너지 비용의 최소 값은 하기 수학식 1의 목적함수가 최소가 되는 조건을 만족하도록 산출되는,
(수학식 1)
Figure pat00048

(여기서, 변수
Figure pat00049
는 배터리 wear-out 비용을 전체 비용에 반영하는 정도를 나타내는 값이고,
Figure pat00050
는 계통으로부터 가져오는 전력량을 나타냄)
요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템.
An energy information detection unit for detecting a plurality of energy information of a customer for a predetermined period;
A power demand predictor for calculating a demand power and a unit energy cost based on the detected plurality of energy information; And
Comprising an optimum charge/discharge amount calculation unit for calculating an optimum charge/discharge amount at which the unit energy cost is minimized in order to reduce the peak load based on the power demand, and for charging power corresponding to the calculated charge/discharge amount for each time period,
The minimum value of the unit energy cost is calculated to satisfy the condition that the objective function of Equation 1 below is minimum,
(Equation 1)
Figure pat00048

(Here, variable
Figure pat00049
Is a value representing the degree to which the battery wear-out cost is reflected in the total cost,
Figure pat00050
Represents the amount of power drawn from the grid)
Rate plan-based ESS charging/discharging optimization system.
제1항에 있어서, 상기 목적함수는 하기 수학식 2의 복수의 제약 조건을 모두 만족하도록 산출되는,
(수학식 2)
Figure pat00051

Figure pat00052

Figure pat00053

Figure pat00054

(여기서,
Figure pat00055
는 양수일 경우 방전을 나타내고, 음수일 경우 충전을 나타냄)
요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템.
The method of claim 1, wherein the objective function is calculated to satisfy all of a plurality of constraint conditions of Equation 2 below,
(Equation 2)
Figure pat00051

Figure pat00052

Figure pat00053

Figure pat00054

(here,
Figure pat00055
Is a positive number indicates discharge, a negative number indicates charging)
Rate plan-based ESS charging/discharging optimization system.
제1항에 있어서, 상기 최적 충방전량산출부는 중부하 시간대 중 중부하 시간대의 종료시간을 포함하는 적어도 일부 시간대에 상기 최적 충방전량에 상응하는 전력을 충전하는,
요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템.
The method of claim 1, wherein the optimum charge/discharge amount calculation unit charges power corresponding to the optimum charge/discharge amount in at least some time periods including an end time of the heavy load time period among the heavy load time periods,
Rate plan-based ESS charging/discharging optimization system.
제1항에 있어서, 상기 단위 에너지 비용은 하기 수학식 3을 만족하도록 산출되는,
(수학식 3)
Figure pat00056

(여기서,
Figure pat00057
는 고정된 DOD값 D를 기준으로 1회의 충방전을 할 때 발생하는 에너지를 나타내고,
Figure pat00058
는 사이클 수를
Figure pat00059
만큼 반복할 경우 배터리 사용 전반에 걸쳐 발생하는 에너지양을 나타내고, 상수
Figure pat00060
는 배터리 효율을 나타냄(0≤
Figure pat00061
≤1)).
요금제 기반 ESS 충방전 최적화 시스템.
The method of claim 1, wherein the unit energy cost is calculated to satisfy Equation 3 below,
(Equation 3)
Figure pat00056

(here,
Figure pat00057
Represents the energy generated when charging and discharging once based on the fixed DOD value D,
Figure pat00058
Is the number of cycles
Figure pat00059
Represents the amount of energy generated throughout battery use when repeated
Figure pat00060
Represents the battery efficiency (0≤
Figure pat00061
≤1)).
Rate plan-based ESS charging/discharging optimization system.
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