KR20210052925A - UNIFIED OPERATION SYSTEM and METHOD for DISTRIBUTED RESOURCES - Google Patents
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Abstract
Description
에너지 비용을 절감하고 및 전력망 운영 효율을 높일 수 있는 분산 자원 통합 운영 시스템에 관한 것으로, 특히, 관리 대상 사이트의 전체 전력망 운영 효율을 높이면서도, 해당 사이트에 속한 주체들의 에너지 비용을 절감할 수 있는 분산 자원 통합 운영 시스템에 관한 것이다. It relates to a distributed resource integrated operation system that can reduce energy costs and increase power grid operation efficiency.In particular, a distributed resource that can reduce the energy cost of the subjects belonging to the site while increasing the overall power grid operation efficiency of the site to be managed. It relates to an integrated resource management system.
일반적으로 전력시장은 크게 전력시장을 통해 전력을 판매하는 발전사업자, 전력을 구매하는 판매회사, 소비자로 구성되어 있다. 국내의 경우엔 발전 및 판매 회사들은 전력시장을 통해서만 전력거래가 가능하고 최종 소비자에게 전력을 공급하는 송배전 및 판매는 한국전력공사가 담당하고 있다. 즉, 현재의 전력거래 방법은 여러 발전소에서 생산된 전기를 한국전력거래소에서 도매로 구입하여 한국전력공사에서 일반 수용가에 매매하는 방식이다.In general, the electricity market is largely composed of power generation companies that sell electricity through the electricity market, sales companies that purchase electricity, and consumers. In Korea, power generation and sales companies can only trade power through the power market, and KEPCO is in charge of transmission, distribution, and sales that supply power to end consumers. In other words, the current electricity trading method is a method of buying and selling electricity produced by various power plants at a wholesale price at the KEPCO and selling it to general customers at KEPCO.
다양한 신재생 에너지에 의한 발전이 가능해지고 소규모 발전사업자가 등장하며, 전력거래 시스템에 정보통신 기술을 융합한 스마트그리드 형태의 마이크로그리드가 도입되면서 소비자는 복수의 전력 판매자로부터 전력을 구매하는 것이 가능해지고 소비자가 직접 전력 판매자를 선택하는 것이 가능해졌다.With the introduction of a smart grid-type microgrid that combines information and communication technology into a power transaction system, small power generation companies emerge, and power generation by various renewable energies becomes possible, consumers can purchase power from multiple power sellers. It has become possible for consumers to choose their own electricity seller.
기존 전력산업에 커다란 변화를 가지고 온 것이 신재생전원들과 전기에너지저장장치(ESS)를 포함한 소형 분산자원들과 전력산업 분야의 ICT 발전이다. 이러한 기술들로 인해 더 이상 도매시장 유무 문제나 형태의 문제가 아니라 새로운 시장 환경이 필요해졌다. 분산자원은 그 용량에 따라 송전선로에 접속되기도 하지만, 이제까지의 대형발전소와는 달리 배전선로에 접속되어 수요과 함께 발전소이 있는 형태로 산업의 형태를 바꾸어가고 있다. 이러한 변화들로, 전기의 수요처인 도시와 거리가 먼 대형발전소로부터의 송전에만 의지하여 송전에 대한 손실과 운영의 어려움을 겪던 전력산업에 커다란 변화가 시작되었다.What has brought a big change in the existing power industry is the development of ICT in the power industry and small distributed resources including new and renewable power sources and electric energy storage (ESS). Due to these technologies, it is no longer a problem of whether or not there is a wholesale market, but a new market environment is needed. Distributed resources are also connected to transmission lines depending on their capacity, but unlike large power plants in the past, they are connected to distribution lines and are changing the shape of the industry in the form of power plants with demand. With these changes, a big change began in the power industry, which suffered losses and operational difficulties only by relying on transmission from large power plants that are far from the city, which is a consumer of electricity.
도 1은 분산자원 및 ICT 기반 스마트그리드 운영 환경을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a smart grid operating environment based on distributed resources and ICT.
변화의 목적은 크게 둘로 나눌 수 있다. 하나는 친환경 신재생에너지원을 활용하여 저탄소 에너지를 활성화 하는 것이다. 두 번째는 분산자원을 수요지에 직접 설치하여 송배전 손실을 줄이고, 마을이나 공장, 아파트, 빌딩 등 건물의 에너지비용을 절감하는 것이다. 2000년대에 들어와서 지금까지는 이러한 두 가지 목적을 가지고 분산전원의 소유자가 자신이 생산한 전기에너지를 전력시장에 판매하여 수익을 거두거나 자체 소비하여 전기요금을 절감하는데 활용하기 위한 스마트그리드 기술이 주를 이루었고 발전해 왔다. 예를 들어 개별 분산자원을 활용한 소규모 발전소나 여러 분산자원을 하나로 묶어 운영하는 마이크로그리드, 공장이나 빌딩을 대상으로 구내의 전기요금을 줄이기 위한 x-EMS(FEMS ; Factory EMS, BEMS ; Building EMS)가 있다. The purpose of change can be broadly divided into two. One is to activate low-carbon energy by using eco-friendly renewable energy sources. The second is to install distributed resources directly on demand sites to reduce transmission and distribution losses, and to reduce energy costs for buildings such as villages, factories, apartments, and buildings. From the 2000s to the present, smart grid technology was mainly used for these two purposes, for owners of distributed power to earn profits by selling their generated electric energy to the power market, or to use them to reduce electricity bills by self-consumption. Has been achieved and has developed. For example, x-EMS (FEMS; Factory EMS, BEMS; Building EMS) to reduce electricity bills in the premises, targeting small power plants using individual distributed resources, microgrids that combine several distributed resources, and factories or buildings. There is.
이러한 환경에서 가장 큰 이슈는 전기를 생산하는 분산자원의 소유자 및 설치위치, 서비스 방법, 전기 생산과 설비 유지보수, 에너지 판매 또는 절감에 대한 이윤 분배이다. 건물을 대상으로 하는 x-EMS(FEMS, BEMS)의 경우는 주로 건물주가 분산자원의 소유주로서 자신의 에너지비용을 절감하기 위한 목적이 커서 분산자원의 소유 및 운영방법에 대한 큰 문제를 없다. 하지만 마을 단위의 마이크로그리드나 아파트와 같은 공동주거시설의 경우는 다른 이야기이다. 설치되는 분산자원의 위치가 개별 사유지나 공간을 사용함에 있어 올 수 있는 문제점이나, 개별로 설치한 분산자원에 대한 운영 및 유지보수의 문제가 있을 수 있다.The biggest issues in this environment are the owners and installation locations of distributed resources that produce electricity, service methods, electricity production and facility maintenance, and distribution of profits for energy sales or savings. In the case of x-EMS (FEMS, BEMS) targeting buildings, there is no big problem with how to own and operate distributed resources because the building owner is mainly the owner of distributed resources and has the purpose of reducing their own energy costs. However, it is a different story in the case of communal housing facilities such as microgrids and apartments in the village. There may be problems that may arise when the location of the installed distributed resources uses individual private land or space, or there may be problems of operation and maintenance of the distributed resources installed individually.
반면, 현재까지 제안된 분산 자원에 대한 기술들은 대부분 단순히 전력 가격이 가장 낮은 전력을 구매하는 방식에 그치고 있어, 상술한 이슈에 대한 현실적인 대안이 되지 못했다.On the other hand, most of the technologies for distributed resources that have been proposed so far are simply a method of purchasing electricity with the lowest electricity price, and thus have not been a realistic alternative to the above-described issues.
본 발명은 에너지를 판매하는 사업자가 신재생에너지를 포함한 소규모 분산전원과 ESS(Energy Storage System)과 같은 에너지 저장 자원을 가지고, 지역단위의 에너지 수용가 고객을 모집하여 능동적으로 에너지비용을 절감시켜줄 수 있는 분산 자원 통합 운영 시스템을 제공하고자 한다.In the present invention, a business operator that sells energy has small-scale distributed power sources including new and renewable energy and energy storage resources such as ESS (Energy Storage System), and actively reduces energy costs by recruiting customers with energy customers at the local level. We intend to provide a distributed resource integrated operation system.
본 발명은 고객을 대신하여 실시간 고객 대상 분산전원 운영 및 전력 거래를 할 수 있도록 사업자와 고객의 판단을 입력받아 실행하는 분산 자원 통합 운영 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a distributed resource integrated operation system that receives and executes the judgment of a business operator and a customer so that real-time distributed power operations and power transactions for customers can be performed on behalf of customers.
본 발명은 분산전원의 소유자 대신 설비의 운전과 유지보수를 수행해주고, 잉여분은 판매를 하고 모자라는 에너지는 다른 자원을 통해 구매를 지원하는 분산 자원 통합 운영 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a distributed resource integrated operation system that performs the operation and maintenance of facilities on behalf of the owner of the distributed power supply, sells the surplus and supports the purchase of insufficient energy through other resources.
본 발명의 일 측면에 따른 분산 자원 통합 운영 시스템은, 관리 대상 사이트에 있는 다수의 전력그리드들을 통합 운영하는 시스템에 있어서, 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 데이터 획득부; 누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보로부터 미래 전력 수급을 예측하는 예측부; 상기 예측된 미래 전력 수급에 따라 상기 사이트 및 전력그리드들에 대한 전력 운영 계획을 작성하는 운영 계획부; 상기 작성된 전력 운영 계획에 따라 상기 전력그리드들을 제어하는 운영 제어부; 및 상기 누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보 및 상기 전력 운영계획 정보를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.A system for integrated operation of distributed resources according to an aspect of the present invention is a system for integrated operation of a plurality of power grids in a management target site, comprising: a data acquisition unit for obtaining monitoring information of the site and power grids; A prediction unit that predicts future power supply and demand from the accumulated monitoring information of the site and power grids; An operation planning unit for preparing an electric power operation plan for the site and electric power grids according to the predicted future electric power supply and demand; An operation control unit controlling the power grids according to the created power operation plan; And a storage unit for storing the cumulatively acquired monitoring information of the site and power grids and the power operation plan information.
여기서, 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보의 수집 경로를 형성하는 수집 인터페이스; 및 상기 EMS들에 대한 제어 지시의 전송 경로를 형성하는 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다.Here, a collection interface that forms a collection path of monitoring information of the site and power grids; And a control interface for forming a transmission path of control instructions for the EMSs.
여기서, 상기 운영 제어부는, 상기 전력그리드의 경제적 운영을 추구하며 상기 전력그리드의 EMS의 동작을 지시하는 EMS 운영 서비스부; 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화를 추구하며 상기 사이트 내의 전력 배분을 관리하는 통합 전력관리 서비스부; 및 상기 사이트의 운영 중 상황과 상기 전력 운영계획의 차이로 인하여, 상기 전력그리드의 경제적 운영 및 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화의 동시 달성이 곤란한 경우 이를 조정하는 조정부를 포함할 수 있다.Here, the operation control unit, EMS operation service unit for instructing the operation of the EMS of the power grid and pursuing the economic operation of the power grid; An integrated power management service unit that seeks to stabilize the power demand and supply of the site and manages power distribution within the site; And an adjustment unit for adjusting when it is difficult to simultaneously achieve the economic operation of the power grid and the stabilization of the power demand and supply of the site due to the difference between the operation of the site and the power operation plan.
여기서, 상기 예측부는 상기 전력그리드 사업자가 운영할 수 있는 신재생발전기의 발전량 예측과 상기 전력그리드의 부하 예측 연산을 수행하고, 상기 운영 제어부는 상기 전력그리드 사업자의 에너지 사용 비용을 줄일 수 있도록 가능한 이종간의 에너지 교환 및 분산자원 운영 최적 연산을 수행할 수 있다.Here, the prediction unit predicts the generation amount of a renewable generator that the power grid operator can operate and performs a load prediction operation of the power grid, and the operation control unit is capable of reducing the energy use cost of the power grid operator. It is possible to perform optimal operation of energy exchange and distributed resource operation.
여기서, 상기 운영 계획부는, 상기 전력그리드의 경제적 운영과 상기 관리 대상 사이트의 전력 수요 공급의 안정화에 대한 이해 조정 방안이 반영된 전력 운영계획을 작성할 수 있다.Here, the operation planning unit may create a power operation plan reflecting an understanding and adjustment plan for the economic operation of the power grid and the stabilization of power demand and supply of the management target site.
본 발명의 다른 측면에 따른 분산 자원 통합 운영 방법은, 관리 대상 사이트에 있는 다수의 전력그리드들을 통합 운영하는 시스템에 있어서, 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 단계; 배전 선로의 용량 및 상기 전력그리드들의 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계; 신재생발전량과 부하를 예측하여 분산자원과 배전선로 조류계산을 수행하는 단계; 배터리 및 배전망 제약 사항을 확인하여 최적운영계획을 확정하는 단계; 및 상기 최적운영계획에 따라 분산자원을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a system for integrated operation of a plurality of power grids in a management target site, the method comprising: acquiring monitoring information of the site and power grids; Checking and taking measures of a capacity of a distribution line and a battery charge amount of the power grids; Estimating the amount and load of new and renewable generation, and calculating distributed resources and distribution line tide; Determining an optimal operation plan by checking battery and distribution network constraints; And adjusting distributed resources according to the optimal operation plan.
여기서, 상기 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계는, 배터리의 충전상태가 상한 하한 제한에 위배인 경우, 유틸리티 전력 수전 또는 분산전원을 통한 충전을 위배 제약이 해소될 때까지 충전을 수행하는 단계; 및 상기 모니터링 정보를 획득하는 단계로 복귀하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of checking and taking action on the amount of charge of the battery may include: if the state of charge of the battery violates the upper and lower limit, performing charging until the restriction against charging through utility power reception or distributed power is resolved; And returning to the step of obtaining the monitoring information.
여기서, 상기 최적운영계획을 확정하는 단계는, 도출된 분산전원 운영계획 결과에서 배터리의 출력의 상한과 하한 제약을 확인하는 단계; 상기 상한과 하한 제약의 위배사항이 없는 경우, 해당 분산자원 운영에 따른 배전계통 전력조류를 계산하여 해당 분산자원 운영계획 및 해당 배전선로의 부하예측과 비교하여, 물리적 망 운영 제약을 확인하는 단계; 및 배전선로의 운영제약의 위배가 없을 경우에는 최적 운영계획을 확정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the determining of the optimal operation plan may include: checking the upper and lower limits of the output of the battery from the result of the derived distributed power operation plan; If there are no violations of the upper and lower limits, calculating the distribution system power current according to the operation of the distributed resource and comparing it with the distributed resource operation plan and the load prediction of the distribution line, confirming the physical network operation restriction; And when there is no violation of the operating constraints of the distribution line, determining an optimal operation plan.
상술한 구성에 따른 본 발명의 분산 자원 통합 운영 시스템을 실시하면, 에너지를 판매하는 사업자가 신재생에너지를 포함한 소규모 분산전원과 ESS(Energy Storage System)과 같은 에너지 저장 자원을 가지고, 지역단위의 에너지 수용가 고객을 모집하여 능동적으로 에너지비용을 절감시켜줄 수 있는 이점이 있다.When the distributed resource integrated operation system of the present invention according to the above-described configuration is implemented, a business operator selling energy has small-scale distributed power sources including new and renewable energy and energy storage resources such as ESS (Energy Storage System), and local energy There is an advantage in that it can actively reduce energy costs by recruiting customers.
본 발명의 분산 자원 통합 운영 시스템은, 분산 전원의 소유자 대신 설비의 운전과 유지보수를 수행해주고, 잉여분은 판매를 하고 모자라는 에너지는 다른 자원을 통해 구매를 지원할 수 있는 이점이 있다.The distributed resource integrated operation system of the present invention has the advantage of performing operation and maintenance of facilities on behalf of the owner of the distributed power supply, selling the surplus and supporting the purchase of insufficient energy through other resources.
도 1은 분산자원 및 ICT 기반 스마트그리드 운영 환경을 나타낸 개념도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 통합 운영 시스템을 도시한 블록도.
도 2b는 도 2a의 운영 제어부의 세부 구성을 도시한 블록도.
도 3은 도 2a의 분산 자원 통합 운영 시스템을 서비스 대상인 고객이 배전선로를 포함하여 지역 여러 곳에 분포한 사이트에 적용한 경우를 도시한 개념도.
도 4는 도 2a의 분산 자원 통합 운영 시스템을 배전선로를 포함하지 않고 공동주택(아파트) 또는 산업단지와 같이 공통의 배전모선에 있는 사이트에 적용한 경우를 도시한 블록도.
도 5는 운영 계획부 및 운영 제어부가 확인할 수 있는 다양한 전력 운영에 연관되는 제약 조건들을 나타낸 개념도.
도 6은 도 3에 도시한 배전선로 상에 분포한 고객을 대상으로 서비스를 제공하는 분산 자원 통합 운영 시스템에서 최적의 분산 자원을 배분하기 위한 운영 방법을 도시한 흐름도.
도 7은 도 4에 도시한 배전망을 고려하지 않고 아파트나 산업단지 등 하나의 배전모선에 접속한 대규모 수용가 고객에게 최적의 분산자원을 배분하기 위한 운영 방법을 도시한 흐름도. 1 is a conceptual diagram showing a distributed resource and ICT-based smart grid operating environment.
Figure 2a is a block diagram showing a distributed resource integration operating system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b is a block diagram showing a detailed configuration of the operation control unit of Figure 2a.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a case where the integrated distributed resource operation system of FIG. 2A is applied to a site distributed in various regions including a distribution line by a service target customer.
4 is a block diagram showing a case where the integrated distributed resource management system of FIG. 2A is applied to a site in a common distribution bus such as an apartment house (apartment) or an industrial complex without including a distribution line.
5 is a conceptual diagram showing constraints related to various power operations that can be checked by an operation planning unit and an operation control unit.
6 is a flowchart illustrating an operating method for allocating optimal distributed resources in a distributed resource integrated operation system that provides services to customers distributed on a distribution line shown in FIG. 3;
7 is a flowchart illustrating an operating method for distributing optimal distributed resources to large-scale customers who are connected to a single distribution bus such as an apartment or industrial complex without considering the distribution network shown in FIG. 4;
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it can be understood that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. .
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present specification, terms such as include or include are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It may be understood that the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
본 발명에서는 에너지 비용 절감 서비스는 기본적으로 사업자 자신의 분산자원을 이용하여 서비스를 함에 있어, 모집한 고객의 에너지 소비 패턴과 고객 구내에 전원설비가 있다면 전원설비 출력특성 등을 모두 파악하여 서비스를 해야 함을 반영한다. 즉, 그 고객의 에너지 소비패턴과 고객 구내의 전원특성을 파악하고 나서 유틸리티나 전력시장, 기타 에너지 구매가격을 종합적으로 고려하여 적절한 시간대에 사업자의 분산전원을 통해 에너지를 공급함으로써 고객의 에너지 비용이 줄어들 수 있도록 에너지 절감 서비스를 시행하고자 한다. 이때 서비스의 대상이 배전계통을 고려해야 하는 산업단지의 공장들과 같은 지역 에너지 절감 서비스의 경우 배전계통의 용량제약을 고려하여 서비스를 수행해야하는 만큼 전력조류계산이나 무효전력 제약 위반 검토 등의 계통해석 기술이 추가될 수 있다.In the present invention, the energy cost reduction service is basically a service by using the operator's own distributed resources, so the service must be performed by grasping all the energy consumption patterns of the recruited customers and the power equipment output characteristics if there is power equipment in the customer's premises. Reflects that. In other words, after grasping the customer's energy consumption pattern and the power characteristics of the customer's premises, the customer's energy cost is reduced by supplying energy through the business operator's distributed power supply at an appropriate time by comprehensively considering the utility, power market and other energy purchase prices We intend to implement energy saving services so that they can be reduced. In the case of regional energy saving services such as factories in industrial complexes where the target of the service is to consider the distribution system, system analysis technology such as electric current calculation or review of violation of reactive power constraints, as the service must be performed in consideration of the capacity constraints of the distribution system. Can be added.
본 발명이 제시하는 개선 방향은 다음과 같다.The direction of improvement suggested by the present invention is as follows.
첫째, 과거의 대형발전소에서 생산한 전력을 송·배전 선로를 통해 고객에게 배송하며 도매시장에서 거래하는 형태에서, 미래에는 과거의 전력판매 형태와 더불어 에너지 부하 집단 또는 배전선로를 포함한 지역에서 서비스 사업자가 자신의 분산자원들을 이용하여 고객(부하)에게 에너지를 공급하고, 도매시장이 아닌 서비스사업자가 소비자인 고객의 대리인이 되어 도매 또는 소매시장에서 거래하는 등 보다 개선된 에너지 공급 구조로 변경이 필요하다.First, in the form of delivering electricity produced by large power plants in the past to customers through transmission and distribution lines and trading in the wholesale market, in the future, service providers in regions including energy load groups or distribution lines in addition to the past electricity sales form. It is necessary to change the energy supply structure to a more improved energy supply structure, such as supplying energy to customers (loads) using their own distributed resources, and trading in wholesale or retail markets as service providers, not wholesale markets, become agents of customers who are consumers. Do.
둘째, 종래의 ICT기반 스마트그리드 기술이 전력망을 효율적으로 운영하기 위한 것에 초점을 두고 있기 때문에, 실시간 종합 에너지 서비스가 가능한 분산자원과 부하의 센서류와 에너지 서비스 운영 장치 및 운영 기법을 제시한다.Second, since the conventional ICT-based smart grid technology focuses on efficiently operating the power grid, we present distributed resources and load sensors that enable real-time comprehensive energy services, energy service operation devices, and operation techniques.
셋째, 에너지 절약 서비스를 위한 스마트그리드 환경에서 최적의 에너지 서비스가 이루어 질 수 있도록 필요한 어플리케이션의 기능과 사용 방법을 제시한다.Third, it presents the necessary application functions and usage methods so that optimal energy services can be achieved in a smart grid environment for energy saving services.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 통합 운영 시스템을 도시한다. 2A shows a distributed resource integrated operation system according to an embodiment of the present invention.
도시한 분산 자원 통합 운영 시스템은, 관리 대상 사이트에 있는 다수의 전력그리드들을 통합 운영하는 시스템에 있어서, 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 데이터 획득부(200); 누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보로부터 미래 전력 수급을 예측하는 예측부(300); 상기 예측된 미래 전력 수급에 따라 상기 사이트 및 전력그리드들에 대한 전력 운영 계획을 작성하는 운영 계획부(400); 상기 작성된 전력 운영 계획에 따라 상기 전력그리드들의 EMS들을 제어하는 운영 제어부(600); 및 상기 누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보 및 상기 전력 운영계획을 저장하는 저장부(500)를 포함할 수 있다.The illustrated distributed resource integrated operation system is a system for integrated operation of a plurality of power grids in a management target site, comprising: a
구현에 따라, 도시한 분산 자원 통합 운영 시스템은, 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보의 수집 경로를 형성하는 수집 인터페이스(800); 및 상기 EMS들에 대한 제어 지시의 전송 경로를 형성하는 제어 인터페이스(900)를 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the illustrated distributed resource integration operating system includes: a
구현에 따라, 상기 운영 제어부(600)는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 전력그리드의 경제적 운영을 추구하며 상기 전력그리드의 EMS의 동작을 지시하는 EMS 운영 서비스부(620); 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화를 추구하며 상기 사이트 내의 전력 배분을 관리하는 통합 전력관리 서비스부(640); 및 상기 사이트의 운영 중 상황과 상기 전력 운영계획의 차이로 인하여, 상기 전력그리드의 경제적 운영 및 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화의 동시 달성이 곤란한 경우 이를 조정하는 조정부(660)를 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the
상기 EMS 운영 서비스부(620)는 상기 관리 대상 사이트(예: 지방자치단체 구역)에 입주하여 상기 전력그리드를 소유/관리하는 고객을 위한 것으로, 상기 전력그리드 관리자(소유자)로부터 요구 사항, 시스템 사양 정보 등을 입력받아, 상기 고객에게 가장 경제적으로 이득이 되는 상기 전력그리드의 운영 방안을 마련한다.The EMS
상기 통합 전력관리 서비스부는, 상기 관리 대상 사이트(예: 지방자치단체 구역)의 전체 전력망 관리자를 위한 것으로, 상기 전력망 관리자로부터의 요구 사항 및 관리 조건 등을 입력받아, 이를 운영계획 및 전력그리드들의 전력 제어에 반영한다. The integrated power management service unit is for the entire power grid manager of the management target site (e.g., a local government area), receives requirements and management conditions from the power grid manager, and provides an operation plan and power of the power grids. Reflect in control.
경우에 따라, 상기 '전력그리드의 경제적 운영'과 상기 '관리 대상 사이트의 전력 수요 공급의 안정화'는 동시 달성이 곤란하며, 이에 대한 일종의 trade-off로서의 조정이 필요할 수 있다. 일반적인 경우, 상기 전력 운영계획을 작성하는 중에 이러한 조정은 수행되며, 상기 '전력그리드의 경제적 운영'과 상기 '관리 대상 사이트의 전력 수요 공급의 안정화'에 대한 이해 조정 방안이 전력 운영계획에 반영된다.In some cases, it is difficult to achieve the'economic operation of the power grid' and the'stabilization of power demand and supply of the managed site' at the same time, and it may be necessary to adjust this as a kind of trade-off. In general, such adjustments are performed during the creation of the power operation plan, and the understanding and adjustment plan of the'economic operation of the power grid' and the'stabilization of power demand and supply of the managed site' is reflected in the power operation plan. .
그런데, 전력 운영계획은 전력 수요/공급의 예측값에 기반한 바, 관리 대상 사이트의 운영 중 실 상황과 상기 전력 운영계획상 예측의 차이로 인하여, 상기 전력그리드의 경제적 운영 및 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화의 동시 달성이 곤란한 경우가 발생될 수 있다.However, the power operation plan is based on the predicted value of power demand/supply. Due to the difference between the actual situation during the operation of the management target site and the forecast in the power operation plan, the economic operation of the power grid and the power demand supply of the site There may be cases where it is difficult to simultaneously achieve stabilization.
이 경우, 상기 조정부(660)가 상술한 이해 관계의 조정을 수행하는데, 상기 사이트에 입주한 고객들의 서비스 등급에 따라 조정할 수 있다. 예컨대, 경제적 서비스 등급이 높은 고객의 경우 해당 전력그리드의 경제적 운영을 위한 해당 EMS 제어를 수행하며, 경제적 서비스 등급이 낮은 고객의 경우 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화를 위한 해당 EMS 제어를 수행할 수 있다.In this case, the
구현에 따라 보험이나 추가 보상 계약이 체결된 경우, 상기 조정부(660)는, 상기 이해 관계 조정으로 인하여, 최고의 경제적 운영의 경우와 비교하여 조정된 운영에 따른 차액을 보상하는 업무를 지원할 수 있다.When an insurance or additional compensation contract is concluded according to implementation, the
도 3은 도 2의 분산 자원 통합 운영 시스템을 서비스 대상인 고객이 배전선로를 포함하여 지역 여러 곳에 분포한 사이트(80)에 적용한 경우를 도시한다.FIG. 3 shows a case in which the integrated distributed resource management system of FIG. 2 is applied to a
도 4는 도 2의 분산 자원 통합 운영 시스템을 배전선로를 포함하지 않고 공동주택(아파트) 또는 산업단지와 같이 공통의 배전모선에 있는 사이트(160)에 적용한 경우를 도시한다. 즉, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 통합 운영 시스템의 적용예들을 배전선로 고려 여부에 따라 나눈 것이다. FIG. 4 shows a case where the integrated distributed resource management system of FIG. 2 is applied to a site 160 on a common distribution bus such as an apartment house (apartment) or an industrial complex without including a distribution line. That is, FIGS. 3 and 4 are examples of applications of the integrated distributed resource management system according to an embodiment of the present invention, according to whether or not a distribution line is considered.
도 3에 도시된 바와 같이, 배전선로 상에 분포한 고객을 대상으로 서비스를 제공하는 분산 자원 통합 운영 시스템(1001)은 데이터 획득부로서 데이터 취득서버(201)에서 배전선로 상태를 취득하고, 운영 계획부(401)에서 배전선로의 물리적 제약을 고려하여 계획을 작성한다.As shown in Fig. 3, the distributed resource integrated
도시한 분산 자원 통합 운영 시스템(1001, 1002)은 각각 외부/내부 망을 인터페이스 하는 모듈로서 수집 인터페이스(801, 802), 데이터 취득서버(201, 202)와, 서비스 사업자가 운영할 수 있는 신재생발전기의 발전량 예측과 고객의 부하 예측 연산을 수행하는 예측부(401, 402)와, 고객의 에너지 사용 비용을 줄일 수 있도록 가능한 이종간의 에너지 교환 및 분산자원 운영 최적 연산을 수행하는 운영 제어부(601, 602)를 포함한다.The illustrated distributed resource integrated
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 고객 서비스를 위한 분산자원은 소형열병합발전(81, 161)과 배터리에너지저장장치(82, 162)와 풍력발전기(84, 164)와 태양광발전(85, 165) 등의 분산자원이 있을 수 있고, 서비스 대상은 주택, 아파트, 공장, 산업단지 등의 수용가(83, 163)의 수용가를 포함할 수 있다.3 and 4, distributed resources for customer service include
도 3 및 도 4에 도시된 각각의 분산자원의 운전상태와 수용가의 에너지 소비상태는 스마트센서나 스마트미터, IoT센서 등 데이터취득장치(87, 167)을 통해 취득되며, 상기 수집 인터페이스(801, 802)를 통해 분산 자원 통합 운영 시스템(1001, 1002)으로 전달되고, 데이터 취득서버(201, 202)를 통해 획득/저장되어 필요한 각 연산 모듈로 전달된다.3 and 4, the operating state of each distributed resource and the energy consumption state of the customer are acquired through
구현에 따라, 도 3 및 도 4에 도시된 배터리에너지저장장치(82, 162)는 필요시 방전을 하여 전력을 공급할 수 있는 V2G(Vehicle to Grid) 기능을 탑재한 전기자동차(EV ; Electric Vehicle)일 수 있으며, 이 경우 분산자원 운영 최적계획 연산 모듈(10, 90)에서는 전기자동차의 필요 잔존 에너지량(SOC ; State of Charge)과 전기자동차 충방전 비용을 고려하여 연산할 수 있다.Depending on the implementation, the battery
본 발명의 분산 자원 통합 운영 시스템(1000)의 구성들 중 운영 계획부(400) 및 운영 제어부(600)는 본 발명의 사상에 따라 사이트 및 각 전력수요공급주체 고객들에 대한 운영 서비스를 수행함에 있어서, 다양한 제약 조건들을 확인할 수 있다. Among the configurations of the distributed resource integrated
도 5는 운영 계획부(400) 및 운영 제어부(600)가 확인할 수 있는 다양한 전력 운영에 연관되는 제약 조건들을 나타내고 있다.5 shows constraint conditions related to various power operations that can be checked by the
보다 구체적으로 도 5는 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 및 배터리(또는 EV V2G) 제어를 통한 에너지 절약 서비스 운영 장치의 분산자원 이종 에너지간 교환과 최적 운영계획 및 실시간 제어를 구체적으로 도시한 블록 구성도로서, 예컨대, 각 가입 고객의 개별 에너지비용이 최소가 되도록 하는 것이 첫 번째 문제이고, 이를 위해 가용할 수 있는 분산자원과 배전선로의 물리적 용량(한계)가 제약조건임을 알 수 있다.More specifically, FIG. 5 is a block showing in detail the exchange between distributed resources and heterogeneous energy of the energy saving service operating device through the control of distributed power and battery (or EV V2G) according to an embodiment of the present invention, and an optimal operation plan and real-time control. As a configuration diagram, for example, it can be seen that the first problem is to minimize the individual energy cost of each subscribed customer, and for this, it can be seen that the available distributed resources and the physical capacity (limit) of the distribution line are the constraints.
도 3 및 도 4에 도시된 이종간 에너지 교환 연산과 최적 분산자원 운영 계획 연산 모듈로서 운영 계획부(401, 402)는, 데이터 취득서버의 실시간 정보인 기상예보, 고객의 에너지 소비상태, 현재 신재생 분산자원 출력상태, 배터리에너지저장장치(또는 EV)의 충전량 상태(SOC) 정보와 예측 모듈의 신재생발전 예측 및 고객 부하 예측정보를 취득하여 매 수분 주기로 향후 수십분 단위의 배터리 에너지저장장치의 충방전량, 분산전원 출력량, 이종에너지간 교환량, 배터리 에너지저장장치(또는 EV) 및 분산전원 출력량을 최적화 연산을 통해 결정한다. 이때, 도 3의 배전선로를 고려해야 하는 운영 계획부(401)는, 상술한 취득 정보들과 함께 배전선로 조류량 정보도 취득하며, 배전선로 허용범위 내에서 배터리 에너지저장장치(또는 EV) 및 분산전원 출력량을 최적화 연산을 통해 결정한다.As a module for calculating the energy exchange operation and optimal distributed resource operation plan shown in Figs. 3 and 4, the
도 3 및 도 4에 도시된 운영 제어부(601, 602)는 사이트의 전력계통 및 각 고객의 EMS룰 실시간 제어 및 비상제어하기 위한 것으로, 이종간 에너지 교환 연산과 최적 분산자원 운영 계획 연산 모듈인 운영 계획부(401, 402)의 결과(운영계획)를 각각 배터리 에너지저장장치(또는 EV), 제어가능한 분산전원으로 전달하며, 비상제어는 주로 배터리에너지저장장치(또는 EV)의 충전잔량 하한 시 방전(공급)중단 또는 분산전원 기동, 반대로 충전잔량 상한 시와 (80)의 배전선로 허용범위 초과시에는 분산전원 출력을 차단 시행할 수 있다.The
상기 운영 계획부(401, 402)가 작성하는 이종 에너지간 교환 및 분산자원 최적 운영계획은, 각 에너지 절감 서비스 가입자의 에너지 비용이 최소화 되는 것을 목적으로 하되, 서비스 사업자의 입장에서 가입한 고객 모두에게 제공할 수 분산전원 및 배터리에너지저장장치(또는 EV)의 발전비용 및 충방전 비용이 최소화 되는 목적으로 목적함수를 결정할 것이며, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The optimal operation plan for exchange and distributed resources between different types of energy prepared by the
여기서, 에너지 절감 서비스 사업자로부터 각 에너지를 공급받고 남은 고객 i의 전기(e), 열(h), 가스(g) 부하패턴 NL과 각각의 에너지비용 Ce, Ch, Cg, 유틸리티로부터 공급받는 전력 Ue, 열 Uh, 가스 Ug와 시간대별 각 에너지요금 Ce, Ch, Cg의 비용 합을 최소화함을 나타낸다.Here, the remaining customer i's electricity (e), heat (h), gas (g) load pattern NL and each energy cost Ce, Ch, Cg, and power supplied from the utility Ue , Heat Uh, gas Ug, and the sum of the cost of each energy charge Ce, Ch, and Cg for each time period is minimized.
상기 수학식 1은 각 서비스 가입의 전기(e), 열(h), 가스(g) 부하예측 패턴 FL에서 서비스 사업자가 보유한 분산자원을 통해 에너지를 공급받고 남은 순 부하패턴 NL과 유틸리티로부터 수전하는 에너지를 통해 각 고객의 에너지 비용을 최소화하기 위한 최적화 연산이 수행된다.Equation 1 is the electricity (e), heat (h), gas (g) load prediction pattern FL of each service subscription, which receives energy from the distributed resources held by the service provider and receives power from the remaining net load pattern NL and utility. Through energy, optimization calculations are performed to minimize the energy cost of each customer.
한편, 신재생발전기와 연료사용 발전기 공급량의 합과 배터리에너지저장장치(또는 EV)의 충방전량과 유틸리티로부터 공급받는 전기의 합과 부하예측 패턴의 차는 각 시간대별 순 부하패턴의 합으로서, 이는 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.Meanwhile, the difference between the sum of the supply of the renewable generator and the generator using fuel, the sum of the charge and discharge amount of the battery energy storage device (or EV), the electricity supplied from the utility, and the load prediction pattern is the sum of the net load pattern for each time period. It can be expressed as in Equation 2.
최적화 모형의 제약조건으로, Re는 서비스 사업자가 확보한 신재생발전기의 시간대별 발전량 예측값이며, Ge는 전기를 생산하는 발전기, Pch와 Pdch는 각각 사업자의 배터리에너지저장장치(또는 EV) 충전량과 방전량, 유틸리티로부터의 시간대별 전력 수전량 Ue의 합과 각 고객의 부하예측 패턴 FL의 차가 추가로 필요한 에너지, 즉 남은 부하패턴 NL임을 표현한 전기에너지 수급균형식이다. 이는 하기 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.As a constraint of the optimization model, Re is the predicted amount of generation by time of the new and renewable generator secured by the service provider, Ge is the generator that produces electricity, and Pch and Pdch are the battery energy storage device (or EV) charge amount and room, respectively. It is a form of electric energy supply and demand balance that expresses that the difference between the sum of the total amount and the amount of electric power received by time from the utility Ue and the load prediction pattern FL of each customer is the additional energy required, that is, the remaining load pattern NL. This can be expressed as Equation 3 below.
상기 수학식에서, 에너지교환장치를 통해 전기에서 열로 변환된 에너지와 열을 생산하는 발전기(보일러) 공급량의 합과 축열조와 같은 열저장장치의 축방열량과 유틸리티로부터 공급받는 열의 합과 부하예측 패턴의 차는 각 시간대별 순 부하패턴의 합을 의미한다.In the above equation, the difference between the sum of the amount of energy converted from electricity to heat through the energy exchange device and the amount of the generator (boiler) that produces heat, the amount of heat stored in a heat storage device such as a heat storage tank, the sum of heat supplied from the utility, and the load prediction pattern is It means the sum of the net load patterns for each time period.
또한, 열에너지에 대한 수급균형식은, 전기에서 열에너지로 변환하는 장치의 계수 α, Gh는 열을 생산하는 발전기(보일러), Hch와 Hdch는 각각 사업자의 축열장치 축열량과 방열량, 유틸리티로부터의 시간대별 열 수전량 Uh의 합과 각 고객의 부하예측 패턴 FL의 차가 추가로 필요한 에너지, 즉 남은 부하패턴 NL임을 표현한 식이다. 가스와 열의 교환은 에너지공급 산업의 형태를 볼 때, 가스를 공급하여 열로 변형하던지 직접 열을 공급하는 형태가 경제적이므로 본 최적화 모형에서는 가스와 열 에너지교환은 배제하였다.In addition, the balance of supply and demand for heat energy is the coefficient α of the device that converts electricity to heat energy, Gh is the generator (boiler) that produces heat, and Hch and Hdch are the heat storage units of the business operator and the amount of heat dissipation, respectively, by time from the utility. It is an equation that expresses that the difference between the sum of the heat received Uh and the load prediction pattern FL of each customer is the additional energy required, that is, the remaining load pattern NL. In terms of the energy supply industry, gas and heat exchange is excluded in this optimization model because it is economical to supply gas and transform it into heat or directly supply heat.
한편, t 시간에서의 전기와 열을 공급할 수 있는 발전기 또는 보일러 i의 on/off 상태 (0 또는 1)는 i의 기동상태 (0 또는 1)와 정지상태 (0 또는 1)로 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, the on/off state of the generator or boiler i that can supply electricity and heat at time t (0 or 1) is the starting state of i (0 or 1) and stopped state (0 or 1) can be expressed as in Equation 4 below.
배터리에너지저장장치(또는 EV)의 경우는 연료비용이 없으므로 충·방전에 대한 효율 eff로 배터리의 충전잔량 SOC를 표현할 수 있으며, 이때 시간 t에 대한 배터리 i의 충전상태 x(0 또는 1)와 방전상태 y(0 또는 1)에 따른 배터리의 충전량 와 방전량 는 각각 충전 최대값 와 방전 최대값 을 넘을 수 없다. 이는 하기 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.In the case of the battery energy storage device (or EV), since there is no fuel cost, the SOC of the remaining charge of the battery can be expressed as the efficiency eff for charging and discharging, and at this time, the charging state x (0 or 1) of the battery i for time t and Battery charge according to discharge state y (0 or 1) And discharge amount Is the maximum value for each charge And discharge maximum value Cannot be exceeded. This can be expressed as in Equation 5 below.
즉, 배터리의 충·방전 출력은 배터리의 물리적 용량 이내에 있어야 하고, SOC 또한 하기 수학식 6과 같이 배터리의 수명을 고려하여 적정 범위로 상()·하한() 제약을 주는 것이 중요하다.That is, the charging/discharging output of the battery must be within the physical capacity of the battery, and the SOC is also above the appropriate range in consideration of the life of the battery as shown in Equation 6 below. ), lower limit ( ) It is important to impose restrictions.
최종적으로 각 t시간 별 부하와 발전의 수급 균형을 위해 발전기와 배터리(또는 EV) 출력의 합은 상술한 수학식들에서 표현한 잔여수요 NL와 같아야 한다. Finally, the sum of the output of the generator and the battery (or EV) must be equal to the residual demand NL expressed in the above equations to balance the supply and demand of the load and power generation for each t time period.
배터리 에너지시스템(또는 EV)(82, 162)로부터 취득한 SOC 정보로 현재의 배터리 SOC 값이 상·하한 제약에 위배되지 않는다면, 상기 운영 계획부(401, 402)의 연산 결과를 실시간 제어 및 비상제어 수행하는 운영 제어부(601, 602)를 통해 제어 인터페이스(900)로 전달한다. 또한, 상기 운영 계획부(401, 402)의 예측 오차를 줄이기 위해 매 수십분 단위로 운전 스케쥴링 연산 결과를 갱신할 수 있다. If the SOC information obtained from the battery energy system (or EV) 82, 162 does not violate the upper/lower limit of the current battery SOC value, real-time control and emergency control of the operation results of the
도 6은 상기 도 3에 도시한 배전선로 상에 분포한 고객을 대상으로 서비스를 제공하는 분산 자원 통합 운영 시스템(1001)에서 최적의 분산 자원을 배분하기 위한 운영 방법을 도시한 흐름도이다. 도시한 흐름도에 따라 상기 운영 계획부(401) 및 운영 제어부(601)는, 다양한 전력 관련 제약 조건들을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation method for allocating optimal distributed resources in the integrated distributed
도시한 최적의 분산 자원을 배분하기 위한 운영 방법은, 관리 대상 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 단계(S10); 배전 선로의 용량 및 상기 전력그리드들의 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계(S20, S30, S31, S32); 신재생발전량과 부하를 예측하여 분산자원과 배전선로 조류계산을 수행하는 단계(S50); 배터리 및 배전망 제약 사항을 확인하여 최적운영계획을 확정하는 단계(S60, S70, S80, S85); 및 상기 최적운영계획에 따라 분산자원을 조정하는 단계(S90)를 포함할 수 있다.An operating method for allocating the illustrated optimal distributed resources includes the steps of obtaining monitoring information of a management target site and power grids (S10); Checking and taking measures of the capacity of the distribution line and the amount of battery charge of the power grids (S20, S30, S31, S32); Estimating the amount and load of new and renewable power generation, and calculating distributed resources and distribution line algae (S50); Determining the optimal operation plan by checking the battery and distribution network constraints (S60, S70, S80, S85); And adjusting the distributed resources according to the optimal operation plan (S90).
먼저, 도 3의 수집 인터페이스(801)와 데이터 취득서버(201)를 통해 취득된 각 고객의 에너지 소비상태, 보유한 분산자원의 출력상태, 고객이 분포한 배전선로의 조류 상태 및 기상예측데이터가 저장부(500)에 저장된다(S10). 이때 저장된 정보 중 서비스 사업자의 배터리(또는 EV)의 충전량이 모자라는지와 배전선로의 조류량이 배전선로의 용량을 넘어서는지를 제약사항 체크(S20)하여, 제약 위배가 없다면 신재생발전량과 고객부하를 예측(S40)하여 분산자원과 배전선로 조류계산을 수행한다.First, the energy consumption status of each customer acquired through the
상기의 예측 단계(S40)의 결과를 기준으로 전기, 열, 가스 등 이종 에너지의 교환량과 분산자원 운영계획을 도출한다. 도출된 분산전원 운영계획 결과에서 배터리(또는 EV)의 출력이 상한과 하한 제약을 확인하고(S60), 제약을 위배하였을 경우 재연산을 수행하고, 위배사항이 없는 경우, 해당 분산자원 운영에 따른 배전계통전력조류를 계산하여 해당 분산자원 운영계획 및 해당 배전선로의 부하예측과 비교하여, 물리적 망 운영 제약을 확인한다(S80). 확인 결과 배전선로의 운영 제약 위배가 있는 경우, 다시 분산자원 최적운영계획 단계(S50)를 재연산하고, 배전선로의 운영제약(S80)의 위배가 없을 경우에는 최적운영계획이 확정되고(S85), 최적운영계획 연산 결과인 분산자원 별 출력 조정(제어)량을 각 분산전원에 송신한다(S90).Based on the result of the above prediction step (S40), the amount of exchange of heterogeneous energy such as electricity, heat, gas, etc. and a distributed resource operation plan are derived. In the result of the derived distributed power operation plan, the output of the battery (or EV) checks the upper and lower limits (S60), and if the restrictions are violated, recalculation is performed, and if there are no violations, the operation of the distributed resources is followed. The distribution system power current is calculated and compared with the distributed resource operation plan and the load prediction of the distribution line, and physical network operation restrictions are checked (S80). As a result of the verification, if there is a violation of the operational constraints of the distribution line, the optimal operation plan step for distributed resources (S50) is recalculated, and if there is no violation of the operational constraints of the distribution line (S80), the optimal operation plan is determined (S85). , The output adjustment (control) amount for each distributed resource, which is the result of the optimal operation plan operation, is transmitted to each distributed power source (S90).
한편, 상기 S20 단계에서 배터리(또는 EV)와 배전선로의 제약을 위배한다면, 먼저 배터리(또는 EV)의 충전상태가 상한 하한 제한에 걸리는지 확인(S30)하고, 위배인 경우는 유틸리티 전력 수전 또는 분산전원을 통한 충전을 위배 제약이 해소될 때까지 충전을 수행(S31)하여 다시 초기 프로세스인 S10 단계로 복귀한다. 배터리(또는 EV)의 상한 하한 제약 위배(S30)가 없는 경우에는 배터리(또는 EV)의 방전을 중지(S32)한 뒤 초기 프로세스인 S10 단계로 복귀한다.On the other hand, if the restrictions of the battery (or EV) and the distribution line are violated in step S20, first check whether the state of charge of the battery (or EV) is within the upper and lower limits (S30). Charging is performed until the restriction against charging through power is resolved (S31), and the process returns to step S10, which is an initial process. If there is no violation of the upper limit and lower limit of the battery (or EV) (S30), the discharge of the battery (or EV) is stopped (S32), and then the initial process returns to step S10.
도시한 흐름도의 각 단계들은 도 3의 운영 계획부(401) 및 운영 제어부(601)에서 수행된다. 예컨대, 상기 S90 단계 및 S30, S31, S32 단계를 운영 제어부(601)에서 수행하고, 다른 단계들은 운영 계획부(401)에서 수행할 수 있다. Each step of the illustrated flowchart is performed by the
구현에 따라,도시한 흐름도의 각 단계들은 전력망 운영 중 실시간으로 수행되거나, 미리 수행되어 그 결과가 저장부에 저장될 수 있다.Depending on the implementation, each step of the illustrated flowchart may be performed in real time during operation of the power grid, or may be performed in advance and the result may be stored in a storage unit.
예컨대, 실시간적인 조정/제어를 지향하는 구현의 경우, S10 단계 및 백데이터 생성만을 미리 수행하여 저장하고, 다른 대부분의 단계들을 실시간적으로 수행할 수 있다.For example, in the case of an implementation aiming for real-time adjustment/control, only step S10 and generation of back data may be performed and stored in advance, and most other steps may be performed in real time.
예컨대, 운영 계획 작성을 중시하고 실시간 제어 시스템의 경량화를 지향하는 구현의 경우, S90 단계 및 S30, S31, S32 단계를 실시간으로 수행하고, 다른 단계들은 미리 수행하여 그 결과를 저장부에 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 S80 단계와 S90 단계 사이의 운영계획 등을 확정하는 단계(S85)에서 확정된 최적운영계획을 DB(저장부)에 저장할 수 있다.For example, in the case of an implementation that emphasizes the creation of an operation plan and aims to reduce the weight of a real-time control system, steps S90 and S30, S31, and S32 are performed in real time, and other steps are performed in advance and the result can be stored in a storage unit. . In this case, the optimal operation plan determined in step S85 of determining the operation plan between steps S80 and S90 may be stored in a DB (storage unit).
도시한 흐름도에서, 운영계획을 작성하는 중 위배 확인이 이루어지는 각 모듈에서 위배가 발생하면 피드백 루트를 통해 상위로 올라가 재연산을 수행하고 분산자원 별 출력 조정량이 도출될 때까지 S10 단계 내지 S80 단계(또는 S90 단계)를 반복 수행함을 알 수 있다. In the illustrated flow chart, if a violation occurs in each module in which the violation is checked during operation plan creation, it goes up through the feedback route to perform recalculation, and steps S10 to S80 until the output adjustment amount for each distributed resource is derived ( Alternatively, it can be seen that step S90) is repeatedly performed.
도 7은 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 배전망을 고려하지 않고 아파트나 산업단지 등 하나의 배전모선에 접속한 대규모 수용가 고객에게 최적의 분산자원을 배분하기 위한 운영 방법을 도시한 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating an operation method for distributing optimal distributed resources to large-scale customers who are connected to a single distribution bus such as an apartment or industrial complex without considering the distribution network, as shown in FIG. 4.
도시한 최적의 분산 자원을 배분하기 위한 운영 방법은, 관리 대상 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 단계(S110); 배전 선로의 용량 및 상기 전력그리드들의 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계(S120, S131); 신재생발전량과 부하를 예측하여 분산자원과 배전선로 조류계산을 수행하는 단계(S150); 배터리 및 배전망 제약 사항을 확인하여 최적운영계획을 확정하는 단계(S160, S185); 및 상기 최적운영계획에 따라 분산자원을 조정하는 단계(S190)를 포함할 수 있다.An operating method for allocating the illustrated optimal distributed resource includes the steps of obtaining monitoring information of a management target site and power grids (S110); Checking and taking measures of the capacity of the distribution line and the amount of battery charge of the power grids (S120, S131); Estimating the amount and load of new and renewable power generation, and calculating distributed resources and distribution line algae (S150); Determining the optimal operation plan by checking the battery and distribution network constraints (S160, S185); And adjusting the distributed resources according to the optimal operation plan (S190).
먼저, 도 4의 수집 인터페이스(802)와 데이터 취득서버(202)를 통해 취득된 각 고객의 에너지 소비상태, 보유한 분산자원의 출력상태, 기상예측데이터가 저장부(500)에 저장된다(S110). 이때 저장된 정보 중 서비스 사업자의 배터리(또는 EV)의 충전량이 모자라는지 제약사항을 체크(S120)하여, 제약 위배가 없다면 신재생발전량과 고객부하를 예측 값을 연산한다(S140).First, the energy consumption status of each customer acquired through the
상기의 예측 단계(S140)의 결과를 기준으로 전기, 열, 가스 등 이종 에너지의 교환량과 분산자원 운영계획을 도출한다(S150). 도출된 분산전원 운영계획 결과에서 배터리(또는 EV)의 출력이 상한과 하한 제약을 확인하고(S160), 제약을 위배하였을 경우 재연산을 수행하고, 위배사항이 없는 경우, 최적운영계획(S150)이 확정되고, 최적운영계획 연산 결과인 분산자원 별 출력 조정(제어)량을 각 분산전원에 송신한다(S190).Based on the result of the above prediction step (S140), an amount of exchange of heterogeneous energy such as electricity, heat, gas, etc. and a distributed resource operation plan are derived (S150). From the result of the derived distributed power operation plan, the output of the battery (or EV) is checked for the upper and lower limits (S160), and if the restrictions are violated, recalculation is performed, and if there are no violations, the optimal operation plan (S150) Is determined, and the output adjustment (control) amount for each distributed resource, which is a result of the optimal operation plan calculation, is transmitted to each distributed power source (S190).
한편, 상기 S120 단계에서 배터리(또는 EV)와 배전선로의 제약을 위배한다면, 유틸리티 전력 수전 또는 분산전원을 통한 충전을 위배 제약이 해소될 때까지 충전을 수행(S131)하여 다시 초기 프로세스인 S10 단계로 복귀한다. On the other hand, if the restrictions of the battery (or EV) and the distribution line are violated in the step S120, charging is performed until the restriction against charging through utility power reception or distributed power is resolved (S131), and the initial process is step S10. Return to
도시한 흐름도의 각 단계들은 도 4의 운영 계획부(402) 및 운영 제어부(602)에서 수행된다. 예컨대, 상기 S190 단계 및 S131 단계를 운영 제어부(602)에서 수행하고, 다른 단계들은 운영 계획부(402)에서 수행할 수 있다. Each step of the illustrated flowchart is performed by the
구현에 따라,도시한 흐름도의 각 단계들은 전력망 운영 중 실시간으로 수행되거나, 미리 수행되어 그 결과가 저장부에 저장될 수 있다.Depending on the implementation, each step of the illustrated flowchart may be performed in real time during operation of the power grid, or may be performed in advance and the result may be stored in a storage unit.
예컨대, 실시간적인 조정/제어를 지향하는 구현의 경우, S110 단계 및 백데이터 생성만을 미리 수행하여 저장하고, 다른 대부분의 단계들을 실시간적으로 수행할 수 있다.For example, in the case of an implementation aiming for real-time adjustment/control, only step S110 and generation of back data may be performed and stored in advance, and most other steps may be performed in real time.
예컨대, 운영 계획 작성을 중시하고 실시간 제어 시스템의 경량화를 지향하는 구현의 경우, S190 단계 및 S131 단계를 실시간으로 수행하고, 다른 단계들은 미리 수행하여 그 결과를 저장부에 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 S180 단계와 S190 단계 사이의 운영계획 등을 확정하는 단계(S185)에서 확정된 최적운영계획을 DB(저장부)에 저장할 수 있다.For example, in the case of an implementation that emphasizes the creation of an operation plan and aims to reduce the weight of the real-time control system, steps S190 and S131 are performed in real time, and other steps may be performed in advance and the result may be stored in a storage unit. In this case, the optimal operation plan determined in step S185 of determining the operation plan between steps S180 and S190 may be stored in a DB (storage unit).
도시한 흐름도에서, 운영계획을 작성하는 중 위배 확인이 이루어지는 각 모듈에서 위배가 발생하면 피드백 루트를 통해 상위로 올라가 재연산을 수행하고 분산자원 별 출력 조정량이 도출될 때까지 S110 단계 내지 S180 단계(또는 S190 단계)를 반복 수행함을 알 수 있다. In the illustrated flow chart, if a violation occurs in each module where violations are checked while creating an operation plan, steps S110 to S180 (steps S110 to S180) go up through the feedback route and perform recalculation until the output adjustment amount for each distributed resource is derived ( Alternatively, it can be seen that step S190) is repeatedly performed.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .
200 : 데이터 획득부
300 : 예측부
400 : 운영 계획부
500 : 저장부
600 : 운영 제어부
800 : 수집 인터페이스
900 : 제어 인터페이스
1000 : 분산 자원 통합 운영 시스템200: data acquisition unit
300: prediction unit
400: Operation planning department
500: storage
600: operation control unit
800: acquisition interface
900: control interface
1000: Distributed Resource Integration Operation System
Claims (8)
상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 데이터 획득부;
누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보로부터 미래 전력 수급을 예측하는 예측부;
상기 예측된 미래 전력 수급에 따라 상기 사이트 및 전력그리드들에 대한 전력 운영 계획을 작성하는 운영 계획부;
상기 작성된 전력 운영 계획에 따라 상기 전력그리드들을 제어하는 운영 제어부; 및
상기 누적 획득된 상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보 및 상기 전력 운영계획 정보를 저장하는 저장부
를 포함하는 분산 자원 통합 운영 시스템.
In a system that integrates and operates a number of power grids in a managed site,
A data acquisition unit that acquires monitoring information of the site and power grids;
A prediction unit that predicts future power supply and demand from the accumulated monitoring information of the site and power grids;
An operation planning unit that prepares power operation plans for the site and power grids according to the predicted future power supply and demand;
An operation control unit controlling the power grids according to the created power operation plan; And
A storage unit for storing the cumulatively acquired monitoring information of the site and power grids and the power operation plan information
Distributed resource integration operating system comprising a.
상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보의 수집 경로를 형성하는 수집 인터페이스; 및
상기 EMS들에 대한 제어 지시의 전송 경로를 형성하는 제어 인터페이스
를 더 포함하는 분산 자원 통합 운영 시스템.
The method of claim 1,
A collection interface forming a collection path of monitoring information of the site and power grids; And
A control interface that forms a transmission path of control instructions for the EMSs
Distributed resource integration operating system further comprising a.
상기 운영 제어부는,
상기 전력그리드의 경제적 운영을 추구하며 상기 전력그리드의 EMS의 동작을 지시하는 EMS 운영 서비스부;
상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화를 추구하며 상기 사이트 내의 전력 배분을 관리하는 통합 전력관리 서비스부; 및
상기 사이트의 운영 중 상황과 상기 전력 운영계획의 차이로 인하여, 상기 전력그리드의 경제적 운영 및 상기 사이트의 전력 수요 공급의 안정화의 동시 달성이 곤란한 경우 이를 조정하는 조정부
를 포함하는 분산 자원 통합 운영 시스템.
The method of claim 1,
The operation control unit,
An EMS operation service unit that pursues the economic operation of the power grid and directs the operation of the EMS of the power grid;
An integrated power management service unit that seeks to stabilize the power demand and supply of the site and manages power distribution within the site; And
A coordinator that adjusts when it is difficult to simultaneously achieve the economic operation of the power grid and the stabilization of the power demand and supply of the site due to the difference between the operation of the site and the power operation plan.
Distributed resource integration operating system comprising a.
상기 예측부는 상기 전력그리드 사업자가 운영할 수 있는 신재생발전기의 발전량 예측과 상기 전력그리드의 부하 예측 연산을 수행하고,
상기 운영 제어부는 상기 전력그리드 사업자의 에너지 사용 비용을 줄일 수 있도록 가능한 이종간의 에너지 교환 및 분산자원 운영 최적 연산을 수행하는 분산 자원 통합 운영 시스템.
The method of claim 1,
The prediction unit predicts a generation amount of a renewable generator that the power grid operator can operate and performs a load prediction operation of the power grid,
The operation control unit is a distributed resource integrated operation system that performs the optimal operation of the energy exchange between different types of energy and distributed resource operation so as to reduce the energy use cost of the power grid operator.
상기 운영 계획부는,
상기 전력그리드의 경제적 운영과 상기 관리 대상 사이트의 전력 수요 공급의 안정화에 대한 이해 조정 방안이 반영된 전력 운영계획을 작성하는 분산 자원 통합 운영 시스템.
The method of claim 1,
The operation plan unit,
Distributed resource integrated operation system for creating a power operation plan reflecting the economic operation of the power grid and an understanding and adjustment plan for the stabilization of power demand and supply of the management target site.
상기 사이트 및 전력그리드들의 모니터링 정보를 획득하는 단계;
배전 선로의 용량 및 상기 전력그리드들의 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계;
신재생발전량과 부하를 예측하여 분산자원과 배전선로 조류계산을 수행하는 단계;
배터리 및 배전망 제약 사항을 확인하여 최적운영계획을 확정하는 단계; 및
상기 최적운영계획에 따라 분산자원을 조정하는 단계
를 포함하는 분산 자원 통합 운영 방법.
In a system that integrates and operates a number of power grids in a managed site,
Obtaining monitoring information of the site and power grids;
Checking and taking measures of a capacity of a distribution line and a battery charge amount of the power grids;
Estimating the amount and load of new and renewable generation, and calculating distributed resources and distribution line tide;
Determining an optimal operation plan by checking battery and distribution network constraints; And
Adjusting distributed resources according to the optimal operation plan
Distributed resource integration operation method comprising a.
상기 배터리 충전량을 점검하고 조치하는 단계는,
배터리의 충전상태가 상한 하한 제한에 위배인 경우, 유틸리티 전력 수전 또는 분산전원을 통한 충전을 위배 제약이 해소될 때까지 충전을 수행하는 단계; 및
상기 모니터링 정보를 획득하는 단계로 복귀하는 단계
를 포함하는 분산 자원 통합 운영 방법.
The method of claim 6,
The step of checking and taking action on the battery charge amount,
If the state of charge of the battery violates the upper and lower limits, performing charging until the restriction against charging through utility power reception or distributed power is resolved; And
Returning to the step of acquiring the monitoring information
Distributed resource integration operation method comprising a.
상기 최적운영계획을 확정하는 단계는,
도출된 분산전원 운영계획 결과에서 배터리의 출력의 상한과 하한 제약을 확인하는 단계;
상기 상한과 하한 제약의 위배사항이 없는 경우, 해당 분산자원 운영에 따른 배전계통 전력조류를 계산하여 해당 분산자원 운영계획 및 해당 배전선로의 부하예측과 비교하여, 물리적 망 운영 제약을 확인하는 단계; 및
배전선로의 운영제약의 위배가 없을 경우에는 최적 운영계획을 확정하는 단계를 포함하는 분산 자원 통합 운영 방법.
The method of claim 6,
The step of determining the optimal operation plan,
Confirming the upper and lower limits of the output of the battery from the derived distributed power operation plan result;
If there are no violations of the upper and lower limit restrictions, calculating the distribution system power current according to the operation of the distributed resource and comparing it with the distributed resource operation plan and the load prediction of the distribution line, confirming the physical network operation restriction; And
Distributed resource integrated operation method including the step of determining an optimal operation plan when there is no violation of the operating constraints of the distribution line.
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