KR20210043837A - 전력 중개 서비스를 제공하는 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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KR20210043837A KR1020190126646A KR20190126646A KR20210043837A KR 20210043837 A KR20210043837 A KR 20210043837A KR 1020190126646 A KR1020190126646 A KR 1020190126646A KR 20190126646 A KR20190126646 A KR 20190126646A KR 20210043837 A KR20210043837 A KR 20210043837A
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Abstract

전력 중개 거래 서버에 의해 수행되는 전력 중개 거래 방법은 가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하는 단계, 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하는 단계, 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하는 단계, 출력 제어 정보에 기초하여 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하는 단계 및 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전력 중개 서비스를 제공하는 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램{METHOD, SERVER AND COMPUTER PROGRAM FOR PROVIDING POWER TRADING SERVICE}
본 발명은 전력을 중개 거래하는 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
소규모 분산 자원(예컨대, 풍력 발전소, 태양광 발전소 등)에서 발전되는 전력은 기상 조건, 지형적인 특성, 시간대에 따라 많은 출력 변동이 발생한다. 또한, 출력 변동이 발생한 전력을 그대로 전력 계통으로 송출할 경우, 전압 변동, 주파수 변동, 안정도 저하 등의 전력 품질 문제가 발생할 수 있고, 이러한 문제들은 전력 계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미칠 수 있다.
또한, 종래의 소규모 분산 자원은 소규모의 발전량 및 발전량　예측　불확실성으로 인해, 전력시장의 전력 거래 시스템에 참여하여 전력 거래를 수행하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 소규모 분산 자원들이 중앙 시스템을 통해 중개 거래를 위해 발전량을 입찰 참여하는 경우에도 각 분산 자원에 대한 적정 발전량 예측이 가능한 시스템이 요구된다.
한편, 중개거래 사업의 수익구조는 발전량에 대한 각 발전시간 단가를 곱한 발전 수익과 발전량에 따른 신재생에너지공급인증서(REC) 판매 수익, 오차율에 따른 인센티브 수익으로 이루어져 있다.
그러나, 발전 수익은 출력 변수를 임의로 높일 수 없고, REC는 시장경제에 따라 운영되어 시스템적으로 수익을 극대화할 수 있는 모델이 존재하지 않기 때문에 중개 거래 사업의 수익을 극대화하기 위해서는 인센티브 수익을 극대화할 수 있는 방안이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-1811426호 (2017.12.15. 등록)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분산 자원의 출력량을 직접 제어함으로써 인센티브의 수익이 최대가 되도록 한다.
구체적으로, 복수의 분산 자원 중 선정된 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어함으로써 복수의 분산 자원의 집합 전력의 거래에 대한 인센티브의 수익을 향상시키고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 전력 중개 거래 서버에 의해 수행되는 전력 중개 거래 방법은 가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하는 단계; 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하는 단계; 상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하는 단계; 상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하는 단계; 및 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 전력 중개 거래 서버는 가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하는 가상 전력 발전소 구성부; 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하는 출력 제어 정보 산출부; 상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하는 발전량 제어부; 및 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 집합 전력 거래부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 전력을 중개 거래하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우, 가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하고, 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하고, 상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하고, 상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하고, 상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 명령어들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 복수의 분산 자원 중 선정된 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어함으로써 복수의 분산 자원의 집합 전력의 거래에 대한 인센티브의 수익을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 전력 중개 거래 서버의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래의 수익을 최대화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 분산 자원의 전력 발전을 위한 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래의 수익을 최대화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력 중개 거래 시스템은 전력 중개 거래 서버(100), 복수의 분산 자원(110) 및 전력 거래 시장 시스템(120)을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 전력 중개 거래 시스템은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 1과 다르게 구성될 수도 있다.
일반적으로, 도 1의 전력 중개 거래 시스템의 각 구성요소들은 네트워크(미도시)를 통해 연결된다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. 무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
전력 중개 거래 서버(100)는 전력 중개 사업자에서 운영하고 있는 서버로서, 복수의 분산 자원(110)을 전력 거래 시장 시스템(120)에게 판매할 수 있도록 중개할 수 있다. 여기서, 전력 거래 시장 시스템(120)은 전력거래회사에서 운영하고 있는 시스템이다. 또한, 분산 자원(110)은 규모가 작고, 지리적으로 분산된 발전원으로서, 주로 100 kV 이하의 배전 계통에 설치되며, 태양광 자원, 마이크로그리드 자원, 에너지저장장치, 수요반응자원 등을 포함할 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 전력 거래 시장에 참여하고자 하는 복수의 분산 자원(110)을 모집하여 하나의 가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)로 구성하고, 이를 전력 거래 시장 시스템(120)의 중앙급전 발전소로 등록할 수 있다. 여기서, 복수의 분산 자원(110)은 규모가 작고, 지리적으로 분산된 발전원으로서, 주로 100 kV 이하의 배전 계통에 설치되며, 태양광 자원, 마이크로그리드 자원, 에너지저장장치, 수요반응자원 등을 포함할 수 있다. 이러한, 분산 자원의 사업자는 전력 중개 거래 서버(100)에 인증 과정(예컨대, 신재생에너지 공급인증서(REC) 계정)을 통해 사전에 등록 절차를 거칠 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 전력 거래 시장 시스템(120)을 통해 발전 계획량을 수립함으로써 전력 거래 시장 시스템(120)과 복수의 분산 자원(110) 간의 전력 거래를 중개할 수 있다. 이때, 발전 계획량은 가상 전력 발전소를 구성하는 복수의 분산 자원(110)으로부터　수집된 발전량에 기초하여 예측된 집합 전력의 예측 발전량에 기초한 것일 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 집합 전력의 예측 발전량에 대응하는 전력량의 총합에 기초하여 전력 거래 시장 시스템(120)으로부터 제시된 주문(수량 및 가격 정보 포함)을 선택함으로써 전력에 대한 입찰 거래에 참여할 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 전력, REC 거래 내용을 각 분산 자원(110)의 소규모 전력 공급자에게 통지하며, 거래 대금에서 중개 수수료를 차감한 금액을 지급 결제할 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 전력 거래 시장 시스템(120)과 체결된 입찰 거래에 기초하여 복수의 분산 자원(110)별 발전거래금액 및 수수료를 정산할 수 있다.
전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)별 체결된 입찰량(예정 발전량) 및 실제 발전량 간의 예측 오차율이 일정 수준 이내로 유지되는 경우, 각 분산 자원(110)의 소규모 전력 공급자에게 인센티브를 지급할 수 있다. 인센티브는 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 1]
발전량 인센티브 = 발전량 * 출력 오차율 * 인센티브단가
한편, 인센티브를 구성하는 요소 중 조정 가능한 요소는 집합 전력의 발전량(복수의 분산 자원에서 발전된 총 발전량)과 출력 오차율이다. 즉, 인센티브 수익은 집합 전력의 전력량과 비례 관계를 갖고, 출력 오차율과는 반비례 관계를 갖는다.
그런데, 각 분산 자원의 발전량은 상한이 정해져 있기 때문에 인센티브 수익을 증가시키기 위해각 분산 자원의 발전량을 증가시키는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서, 인센티브 수익을 증가시키기 위해 출력 오차율을 낮출 필요가 있다.
이를 위해, 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110) 중 제어 대상 분산 자원을 선정하고, 인센티브 수익을 최대화하도록 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어할 수 있다. 즉, 전력 중개 거래 서버(100)는 제어 대상 분산 자원의 발전량을 임의로 낮추고, 이에 따라 출력 오차율을 낮추어 인센티브 수익을 증가시킬 수 있다.
제어 대상 분산 자원의 발전량이 제어된 후, 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 전력 거래 시장 시스템(120)을 통해 거래할 수 있다.
이하에서는 도 1의 전력 중개 거래 시스템의 각 구성요소의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 전력 중개 거래 서버(100)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전력 중개 거래 서버(100)는 가상 전력 발전소 구성부(200), 데이터 수집부(210), 출력 제어 정보 산출부(220), 발전량 제어부(230), 집합 전력 거래부(240) 및 인센티브 결정부(250)를 포함할 수 있다. 여기서, 출력 제어 정보 산출부(220)는 시뮬레이션 수행부(222)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 전력 중개 거래 서버(100)는 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 2에 도시된 구성요소들을 기초로 하여 여러 가지 변형이 가능하다.
이하에서는 도 3을 함께 참조하여 도 2를 설명하기로 한다.
가상 전력 발전소 구성부(200)는 가상 전력 발전소를 구성하는 복수의 분산 자원(110) 중 제어 대상 분산 자원(112)을 선정할 수 있다.
구체적으로, 전력 거래 시장에서의 집합 전력(복수의 분산 자원(110)에서 발전된 총 발전 전력)의 전력량의 거래 시 복수의 분산 자원(110)에게 할당되는 인센티브의 수익을 최대화하기 위해, 가상 전력 발전소 구성부(200)는 복수의 분산 자원(110)에서 제어 대상 분산 자원(112)을 선정할 수 있다.
가상 전력 발전소 구성부(200)는 복수의 분산 자원(110) 각각의 최대 발전량에 기초하여 제어 대상 분산 자원(112)을 선정할 수 있다. 예를 들어, 가상 전력 발전소 구성부(200)는 복수의 분산 자원(110) 중 발전량이 최대인 분산 자원을 제어 대상 분산 자원(112)으로 선정할 수 있다. 이 때, 선정된 제어 대상 분산 자원(112)에 대응하는 발전기의 출력 제어를 통해 인센티브의 수익이 최대화되는 지점을 탐색할 수 있다.
여기서, 복수의 분산 자원(110) 각각은 인버터를 포함하고, 인버터를 통해 분산 자원에서 발전되는 전력의 출력을 제어할 수 있다.
복수의 분산 자원(110) 각각에 설치된 인버터는 태양광 집전판에서 직류형태로 저장된 발전 전력을 교류로 변환시켜 실생활에서 사용할 수 있는 전기 형태로 변환해주는 장치이다.
이러한 인버터는 분산 자원과 통신하면서 분산 자원의 전압을 제어함으로써 분산 자원의 발전 출력을 결정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 분산 자원(110)의 인버터는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어 알고리즘을 이용하여 발전량을 제어할 수 있다.
한편, 제어 대상 분산 자원(112)의 인버터는 후술하는 바와 같이, 변경된 MPPT 제어 알고리즘을 이용하여 발전량을 제어할 수 있다. 도 4a를 참조하면, MPPT 제어 알고리즘은 초기 오픈 회로 상태에서 전압을 변경하면서 최대 전력을 출력할 수 있는 지점을 찾아가고, 최대값 이하의 출력 제어값에 기초하여 전압을 직접 제어하면서 출력을 제어할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 태양광 발전은 온도에 따라 동일 인버터의 최대 출력값이 달라진다. 이 때, 전압의 변동에 따라 출력점이 변하기 때문에 전압 변수를 이용하여 인버터의 최대 출력점을 탐색할 수 있다.
이에 반해, 변경된 MPPT 제어 알고리즘은 후술하는 출력 변경 신호에 따라 출력 제어를 수행하고, 중개 거래 수익이 극대화되는 제어 대상 분산 자원(112)의 최적 출력값을 트래킹할 수 있다.
즉, 종래의 MPPT 제어 알고리즘은 전압을 변경하며 최대로 발전할 수 있는 최대 출력점을 탐색하는 반면, 변경된 MPPT 제어 알고리즘은 역으로 수익이 극대화되는 발전량에 맞추어 제어 대상 분산 자원의 출력이 결정되면 계산된 출력값을 낼 수 있도록 전압을 조정할 수 있다. 이 때, 출력 조건에 전압의 범위가 산정되기 때문에 비정상 전압은 포함되지 않아 계통 연계에 대한 규제 안에서 알고리즘이 수행될 수 있다.
데이터 수집부(210)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전량 데이터를 수집할 수 있다.
출력 제어 정보 산출부(220)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 수집된 발전량 데이터 및 복수의 분산 자원(110)의 예정 발전량(전력 거래 시장 시스템(120)으로부터 입찰된 발전 입찰량)에 기초하여 제어 대상 분산 자원(112)의 발전량을 제어하기 위한 출력 제어 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 출력 제어 정보는 제어 대상 분산 자원(112)에 대응하는 발전기의 출력을 제어하기 위한 출력값(인버터를 통해 조절되는 출력값)으로서, 제어 대상 분산 자원(112)이 발전할 전력값, 해당 전력값에 대응하는 출력점, 해당 출력점에 대응하는 전류값 및 전압값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
시뮬레이션 수행부(222)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전된 집합 전력의 전력량과 예정 발전량에 대응하는 전력량이 기설정된 오차율 이상인 경우, 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
시뮬레이션 수행부(222)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전된 집합 전력의 전력량과 예정 발전량에 대응하는 전력량이 기설정된 오차율 이상인 경우, 인센티브의 수익 모델을 이용하여 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
여기서, 인센티브의 수익 모델은 제 1 상황(에너지저장장치의 충전상태가 정상범위(20~80%)에 있는 경우)에 대한 수익 모델(수학식 2)과 제 2 상황(에너지저장장치의 충전상태가 비정상범위에 있는 경우)에 대한 수익 모델(수학식 3)을 포함할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
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Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
Figure pat00013
은 입찰량이고,
Figure pat00014
Figure pat00015
은 실측발전량이고,
Figure pat00016
Figure pat00017
은 출력제어후 발전량이고,
Figure pat00018
Figure pat00019
은 출력제어후 인센티브이고,
Figure pat00020
Figure pat00021
은 실측발전량 기준 인센티브이고,
Figure pat00022
Figure pat00023
은 출력제어를 통한 발전 변동량이고,
Figure pat00024
Figure pat00025
은 시간별 전력단가이고,
Figure pat00026
Figure pat00027
는 신재생공급인증서단가이다.
[수학식 3]
Figure pat00028
Figure pat00029
,
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
여기서,
Figure pat00035
Figure pat00036
은 입찰량이고,
Figure pat00037
Figure pat00038
은 실측발전량이고,
Figure pat00039
Figure pat00040
은 출력제어후 발전량이고,
Figure pat00041
Figure pat00042
은 출력제어후 인센티브이고,
Figure pat00043
Figure pat00044
은 실측발전량 기준 인센티브이고,
Figure pat00045
Figure pat00046
은 출력제어를 통한 발전 변동량이고,
Figure pat00047
Figure pat00048
은 시간별 전력단가이고,
Figure pat00049
Figure pat00050
는 신재생공급인증서단가이다.
[수학식 2]는 에너지저장장치(ESS)의 충전상태(SOC)가 정상범위에 있는 경우, 복수의 분산 자원의 발전량과 에너지저장장치의 출력량의 합과 수익단가(SMP(System Marginal Price), REC, 인센티브)의 곱이 극대화 되도록 하는 함수를 나타낸다. 이 때, SMP와 REC는 정해진 값이 있지만, 분산 발전의 발전량과 에너지저장장치의 출력량은 인센티브에 영향을 줄 수 있기 때문에 추가적인 제약조건이 필요하다. 추가적인 제약 조건에는 에너지저장장치의 방전/충전의 경우, PCS(Power Conditioning System)의 용량보다는 작고, 태양광 발전량의 경우 항상 양의 값을 갖는 제약 조건이 포함될 수 있다.
또한, 발전량 및 에너지저장장치의 미소 변화가 총 수익을 증가시키는 방향으로 발전량의 제어가 이뤄지기 때문에 PV/ESS의 예측값(제어 값)의 총 수익과 실측값의 총 수익의 차가 양이 되어야 하는 제약 조건이 포함될 수 있다. 이러한 제약 조건은 발전량의 감소로 인한 인센티브의 증가가 SMP/REC 감소보다 증가폭이 높아야 하며, 그 비율이 1보다 큰 방향으로 진행하다 1보다 작아지는 부분에서 멈추게 되며 해당 부분이 위 조건들을 만족할 때의 해이며, 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00051
Figure pat00052
또한, 전력은 전압(독립변수)에 따라 변경되는 변수(종속변수)기 때문에 PV의 제어 가능 범위 또한 제한해주는 항이 필요하다.
한편, [수학식 3]를 살펴보면, [수학식 3]는 에너지저장장치가 정상적으로 동작할 수 없는 범위로서 에너지저장장치가 더 이상 충전할 수 없는 상태일 때 사용되는 함수를 나타낸다.
시뮬레이션 수행부(222)는 제어 대상 분산 자원(112)의 실측 발전량을 기준으로 하는 예상 인센티브(제 1 예상 인센티브)를 산출하고, 제어 대상 분산 자원(112)의 서로 다른 제어 예정 발전량을 기준으로 하는 N개의 예상 인센티브(제 2 예상 인센티브를 포함함)를 산출할 수 있다.
시뮬레이션 수행부(222)는 N+1개의 예상 인센티브를 비교하여 출력 제어 정보를 산출할 수 있다.
시뮬레이션 수행부(222)는 N+1개의 예상 인센티브를 비교하여 집합 전력에 대한 인센티브의 수익이 최대화되는 제어 대상 분산 자원(112)의 제어출력지점을 산출할 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이션 수행부(222)는 N+1개의 예상 인센티브 중 제 1 예상 인센티브가 최대인 경우, 제어 대상 분산 자원(112)이 실측 발전량 대로 발전하도록 하는 출력 제어 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션 수행부(222)는 N+1개의 예상 인센티브 중 제 2 예상 인센티브가 최대인 경우(즉, 제 2 예상 인센티브가 제 1 예상 인센티브보다 많은 경우, 제어 대상 분산 자원(112)이 제어 예정 발전량 대로 발전되도록 하는 출력 제어 정보를 산출할 수 있다.
인센티브 결정부(250)는 집합 전력 및 예정 발전량에 기초하여 인센티브를 결정할 수 있다. 구체적으로, 인센티브 결정부(250)는 집합 전력에 대응하는 전력량 및 출력 오차율에 기초하여 인센티브를 결정할 수 있다.
발전량 제어부(230)는 출력 제어 정보에 기초하여 제어 대상 분산 자원(112)의 발전량을 제어할 수 있다. 발전량 제어부(230)는 출력 제어 정보에 따라 제어 대상 분산 자원(112)의 인버터의 출력값을 제어함으로써 인센티브의 수익이 최대화되도록 집합 전력의 전력량을 낮추고, 이에 따라 출력 오차율을 낮추도록 제어할 수 있다.
집합 전력 거래부(240)는 제어 대상 분산 자원(112)의 발전량이 출력 제어 정보에 기초하여 제어된 후, 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전된 집합 전력을 전력 거래 시장 시스템(120)에 거래할 수 있다.
한편, 당업자라면, 가상 전력 발전소 구성부(200), 데이터 수집부(210), 출력 제어 정보 산출부(220), 시뮬레이션 수행부(222), 발전량 제어부(230), 집합 전력 거래부(240) 및 인센티브 결정부(250) 각각이 분리되어 구현되거나, 이 중 하나 이상이 통합되어 구현될 수 있음을 충분히 이해할 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래의 수익을 최대화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 S501에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 수집된 과거 발전량 데이터에 기초하여 복수의 분산 자원(110)의 발전량을 예측할 수 있다.
단계 S503에서 전력 중개 거래 서버(100)는 전력 거래 시장 시스템(120)을 통해 예측된 발전량에 대한 입찰 거래를 수행할 수 있다.
단계 S505에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 현재 발전량 데이터를 수집할 수 있다.
단계 S507에서 전력 중개 거래 서버(100)는 수집된 현재 발전량 데이터에 기초하여 산출된 복수의 분산 자원(110)의 집합 전력 및 전력 거래 시장 시스템(120)으로부터 입찰된 예정 발전량을 비교할 수 있다.
단계 S509에서 전력 중개 거래 서버(100)는 집합 전력의 전력량과 예정 발전량에 대응하는 전력량 간의 오차율이 기설정된 오차율 이상인 경우, 단계 S511에서 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
단계 S513에서 전력 중개 거래 서버(100)는 시뮬레이션의 수행 결과, 제어 대상 분산 자원(112)의 출력 조정이 필요하다고 판단된 경우, 단계 S515에서 제어 대상 분산 자원(112)의 에너지저장장치(ESS)를 제어하는 제어 신호를 전송하고, 단계 S517에서 제어 대상 분산 자원(112)의 인버터로 제어 대상 분산 자원(112)의 발전 출력을 제어하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 제어 대상 분산 자원(112)의 출력 조정이 필요하다고 판단된 경우에는 예를 들어, 제어 대상 분산 자원(112)의 실제 발전량이 예측된 발전량보다 높거나 에너지저장장치의 전력이 여유 있는 경우가 포함될 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S501 내지 S517은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 중개 거래 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계 S601에서 전력 중개 거래 서버(100)는 가상 전력 발전소를 구성하는 복수의 분산 자원(110) 중 제어 대상 분산 자원(112)을 선정할 수 있다. 여기서, 제어 대상 분산 자원(112)은 복수의 분산 자원(110) 각각의 최대 발전량에 기초하여 선정될 수 있다.
단계 S603에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전량 데이터를 수집할 수 있다.
단계 S605에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 수집된 발전량 데이터 및 전력 거래 시장 시스템(120)으로부터 입찰된 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 출력 제어 정보는 제어 대상 분산 자원(112)에 대응하는 발전기의 출력을 제어하기 위한 출력값을 포함할 수 있다.
단계 S607에서 전력 중개 거래 서버(100)는 출력 제어 정보에 기초하여 제어 대상 분산 자원(112)의 발전량을 제어할 수 있다.
단계 S609에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)으로부터 발전된 집합 전력을 거래할 수 있다.
도 6에는 도시되지 않았으나, 단계 S605에서 전력 중개 거래 서버(100)는 복수의 분산 자원(110)에 의해 발전된 집합 전력의 전력량과 전력 거래 시장 시스템(120)으로부터 입찰된 예정 발전량에 대응하는 전력량이 기설정된 오차율 이상인 경우, 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 여기서, 인센티브는 집합 전력에 대응하는 전력량 및 출력 오차율에 기초하여 산출될 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S601 내지 S609는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전력 중개 거래 서버
110: 복수의 분산 자원
120: 전력 거래 시장 시스템
200: 가상 전력 발전소 구성부
210: 데이터 수집부
220: 출력 제어 정보 산출부
222: 시뮬레이션 수행부
230: 발전량 제어부
240: 집합 전력 거래부
250: 인센티브 결정부

Claims (15)

  1. 전력 중개 거래 서버에 의해 수행되는 전력 중개 거래 방법에 있어서,
    가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하는 단계;
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하는 단계;
    상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하는 단계;
    상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하는 단계; 및
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 단계
    를 포함하는 것인, 전력 중개 거래 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보를 산출하는 단계는
    상기 집합 전력의 전력량과 상기 예정 발전량에 대응하는 전력량이 기설정된 오차율 이상인 경우, 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행하는 단계
    를 포함하는 것인, 전력 중개 거래 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는
    상기 제어 대상 분산 자원의 실측 발전량을 기준으로 하는 제 1 예상 인센티브를 산출하는 단계;
    상기 제어 대상 분산 자원의 제어 예정 발전량을 기준으로 하는 제 2 예상 인센티브를 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 예상 인센티브 및 상기 제 2 예상 인센티브를 비교하여 상기 출력 제어 정보를 산출하는 단계
    를 포함하는 것인, 전력 중개 거래 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보는 상기 제어 대상 분산 자원에 대응하는 발전기의 출력을 제어하기 위한 출력값을 포함하는 것인, 전력 중개 거래 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집합 전력 및 상기 예정 발전량에 기초하여 인센티브가 결정되고,
    상기 인센티브는 상기 집합 전력에 대응하는 전력량 및 출력 오차율에 기초한 것인, 전력 중개 거래 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보는 상기 집합 전력에 대응하는 전력량을 낮추고, 상기 출력 오차율을 낮추도록 하는 것인, 전력 중개 거래 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 대상 분산 자원은 상기 복수의 분산 자원 각각의 최대 발전량에 기초하여 선정된 것인, 전력 중개 거래 방법.
  8. 전력 중개 거래 서버에 있어서,
    가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하는 가상 전력 발전소 구성부;
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하는 출력 제어 정보 산출부;
    상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하는 발전량 제어부; 및
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 집합 전력 거래부
    를 포함하는 것인, 전력 중개 거래 서버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보 산출부는 상기 집합 전력의 전력량과 상기 예정 발전량에 대응하는 전력량이 기설정된 오차율 이상인 경우, 인센티브의 상향을 위한 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 수행부
    를 포함하는 것인, 전력 중개 거래 서버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 수행부는 상기 제어 대상 분산 자원의 실측 발전량을 기준으로 하는 제 1 예상 인센티브를 산출하고, 상기 제어 대상 분산 자원의 제어 예정 발전량을 기준으로 하는 제 2 예상 인센티브를 산출하고, 상기 제 1 예상 인센티브 및 상기 제 2 예상 인센티브를 비교하여 상기 출력 제어 정보를 산출하는 것인, 전력 중개 거래 서버.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보는 상기 제어 대상 분산 자원에 대응하는 발전기의 출력을 제어하기 위한 출력값을 포함하는 것인, 전력 중개 거래 서버.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 집합 전력 및 상기 예정 발전량에 기초하여 인센티브가 결정되고,
    상기 인센티브는 상기 집합 전력에 대응하는 전력량 및 출력 오차율에 기초한 것인, 전력 중개 거래 서버.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 출력 제어 정보는 상기 집합 전력에 대응하는 전력량을 낮추고, 상기 출력 오차율을 낮추도록 하는 것인, 전력 중개 거래 서버.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 대상 분산 자원은 상기 복수의 분산 자원 각각의 최대 발전량에 기초하여 선정된 것인, 전력 중개 거래 서버.
  15. 전력을 중개 거래하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우,
    가상 전력 발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하는 복수의 분산 자원 중 제어 대상 분산 자원을 선정하고,
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전량 데이터를 수집하고,
    상기 발전량 데이터 및 예정 발전량에 기초하여 출력 제어 정보를 산출하고,
    상기 출력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 대상 분산 자원의 발전량을 제어하고,
    상기 복수의 분산 자원으로부터 발전된 집합 전력을 거래하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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