KR20210059917A - 태양광 발전의 출력 신뢰성을 위한 에너지 저장장치의 출력 조절 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
태양광 발전의 출력 신뢰성을 위한 에너지 저장장치의 출력 조절 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 출력 조절 장치는 태양광 발전기의 익일 발전량을 예측하는 발전량 예측기; 상기 예측된 익일 발전량에 기초하여 시간 단위로 목표 출력을 결정하고 태양광 발전에 이용되는 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하는 목표 출력 생성기; 상기 목표 출력 및 상기 에너지 저장장치의 충전 상태를 이용하여 상기 태양광 발전기 및 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력에 기준이 되는 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 실시간 출력 기준 생성기; 및 상기 계통으로의 출력이 상기 출력 기준을 따르도록 상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 충방전 제어기 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전의 출력 신뢰성을 위해 에너지 저장장치의 출력을 조절하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 목표 출력을 설정하고 목표 출력에 따른 실시간 출력 기준을 생성함으로써 에너지 저장장치의 출력을 조절하는 장치에 관한 것이다.
태양광은 화석연료를 대체하는 에너지원 중 하나로 가장 널리 이용되는 에너지원이다. 태양광 발전은 태양광의 세기, 온도 및 날씨 등에 영향을 받기 때문에 태양광 발전에 따른 발전량은 가변적이고 조절하기 어렵다.
이에 따라, 태양광 발전소는 당일의 발전 계획을 세우더라도 발전 계획에 따라 태양광 발전을 수행하는데 어려움이 있다. 따라서, 태양광 발전기가 당일의 발전 계획에 따를 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
본 발명은 태양광 발전의 출력 신뢰성을 위해 에너지 저장장치의 출력을 조절하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력과 출력기준을 수정함으로써 태양광 발전기가 계획된 목표출력을 따라 발전할 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른, 출력 조절 장치는 태양광 발전기의 익일 발전량을 예측하는 발전량 예측기; 상기 예측된 익일 발전량에 기초하여 시간 단위로 목표 출력을 결정하고 태양광 발전에 이용되는 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하는 목표 출력 생성기; 상기 목표 출력 및 상기 에너지 저장장치의 충전 상태를 이용하여 상기 태양광 발전기 및 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력에 기준이 되는 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 실시간 출력 기준 생성기; 및 상기 계통으로의 출력이 상기 출력 기준을 따르도록 상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 충방전 제어기 포함할 수 있다.
상기 발전량 예측기는, 태양광 발전기로부터 생산되는 전력을 모니터링하여 수집한 정보 및 기상 정보를 이용하여 딥러닝을 통해 익일 발전량을 예측할 수 있다.
상기 목표 출력 생성기는, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 증가시키고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 감소시킬 수 있다.
상기 실시간 출력 기준 생성기는, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 높게 설정하고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 낮게 설정할 수 있다.
상기 충방전 제어기는, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 증가하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 감소시키고, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 감소하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른, 출력 조절 방법은 태양광 발전기의 익일 발전량을 예측하는 단계; 상기 예측된 익일 발전량에 기초하여 시간 단위로 목표 출력을 결정하는 단계; 태양광 발전에 이용되는 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하는 단계; 상기 목표 출력 및 상기 에너지 저장장치의 충전 상태를 이용하여 상기 태양광 발전기 및 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력에 기준이 되는 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 단계; 및 상기 계통으로의 출력이 상기 출력 기준을 따르도록 상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 익일 발전량을 예측하는 단계는, 태양광 발전기로부터 생산되는 전력을 모니터링하여 수집한 정보 및 기상 정보를 이용하여 딥러닝을 통해 익일 발전량을 예측할 수 있다.
상기 목표 출력을 수정하는 단계는, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 증가시키고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 감소시킬 수 있다.
상기 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 단계는, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 높게 설정하고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 낮게 설정할 수 있다.
상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 단계는, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 증가하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 감소시키고, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 감소하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전의 출력 신뢰성을 위해 에너지 저장장치의 출력을 조절하는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명은 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력과 출력 기준을 수정함으로써 태양광 발전기가 계획된 목표출력을 따라 발전하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 태양광 발전기의 신뢰성을 높이는 에너지 저장장치의 출력 조절 장치의 구조도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 태양광 발전기의 신뢰성을 높이는 에너지 저장장치의 출력 조절 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 목표 출력의 수정 없이 출력 기준이 목표 출력을 따르도록 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 목표 출력의 수정 없이 운전 중 실시간으로 충전 상태를 고려하여 출력 기준을 결정하여 출력을 조절한 경우를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태와 기준 상태가 동일하여 목표 출력이 수정되지 않고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태가 기준 상태보다 낮아 목표출력이 낮게 수정되고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 태양광 발전기의 신뢰성을 높이는 에너지 저장장치의 출력 조절 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 목표 출력의 수정 없이 출력 기준이 목표 출력을 따르도록 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 목표 출력의 수정 없이 운전 중 실시간으로 충전 상태를 고려하여 출력 기준을 결정하여 출력을 조절한 경우를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태와 기준 상태가 동일하여 목표 출력이 수정되지 않고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태가 기준 상태보다 낮아 목표출력이 낮게 수정되고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 태양광 발전기의 신뢰성을 높이는 에너지 저장장치의 출력 조절 장치의 구조도를 도시한 도면이다.
도 1의 태양광 발전기(101)는 환경에 발전량이 달라질 수 있다. 도 1의 에너지 저장장치(105)는 일정한 발전량을 보장하기 위하여 태양광 발전기(101)의 발전량에 따라 충전 또는 방전을 수행한다.
따라서, 본 발명의 출력 조절 장치, 태양광 발전기(101) 및 에너지 저장장치(105)를 포함한 태양광 발전 장치의 총 발전량은 태양광 발전기(101)에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 합한 양이다.
에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력은 에너지 저장장치(105)의 방전과 대응할 수 있다. 따라서, 에너지 저장장치(105)의 충전 상태에 따라 계통으로의 출력이 달라질 수 있다.
태양광 발전기(101)에서 목표했던 발전량보다 많은 양의 발전을 한 경우, 태양광 발전기(101)의 발전량 중 일부는 에너지 저장장치(105)의 충전에 이용될 수 있고 나머지는 계통으로 출력될 수 있다.
또한, 태양광 발전기(101)에서 목표했던 발전량보다 적은 양의 발전을 한 경우, 출력 조절 장치는 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 통해 목표했던 발전량을 채움으로써 신뢰성을 보장한다.
본 발명의 출력 조절 장치는 에너지 저장장치(105)의 출력을 조절하기 위해 발전량 예측기(102), 목표 출력 생성기(103), 실시간 출력기준 생성기(104) 및 충방전 제어기(106)를 구성으로 포함할 수 있다.
이 때, 발전량 예측기(102), 목표 출력 생성기(103), 실시간 출력기준 생성기(104) 및 충방전 제어기(106)은 출력 조절 장치에 포함된 프로세서에 의하여 동작할 수 있다.
발전량 예측기(102)는 태양광 발전기(101)로부터 생산되는 전기를 모니터링하여 익일 발전량을 예측한다. 일례로, 발전량 예측기(102)는 기상정보를 함께 활용할 수 있고, 딥러닝과 같은 인공지능 기술을 이용하여 기존에 확보된 발전량 정보를 통해 익일 발전량을 예측을 할 수 있다. 예측된 익일의 발전량은 24시간 중 각각의 시간 단위로 나타날 수 있다.
목표 출력 생성기(103)는 발전량 예측기(102)로부터 받은 익일 발전량에 기초하여 익일의 목표 출력을 결정한다. 일례로, 목표 출력은 익일 발전량과 동일하게 결정될 수 있다. 목표 출력은 태양광 발전기(101)에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 합한 양에 대응할 수 있다.
목표 출력 생성기(103)는 에너지 저장장치(105)의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하여 최종 결정한다. 목표 출력 생성기(103)는 익일의 목표 출력을 생성하기 전에 에너지 저장장치(105)의 가장 최신의 충전 상태를 확인한다.
목표 출력 생성기(103)는 충전 상태가 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우 목표 출력을 증가시킬 수 있다. 반대로 충전 상태가 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 목표 출력 생성기(103)는 목표 출력을 감소시킬 수 있다.
일례로, 목표 출력 생성기(103)는 에너지 저장장치(105)의 충전 상태에 따라 초기 결정된 목표 출력을 아래 수학식 1에 기초하여 수정할 수 있다.
수학식 1에서 Pf는 수정된 목표 출력, Pi는 초기 목표 출력, c는 상수, Sref는 기준 상태, Sn은 충전 상태를 의미한다. Sn이 Sref보다 크면 Pf는 Pi보다 커지고, 반대로 Sn이 Sref보다 작으면 Pf는 Pi보다 작아진다. 또한 c가 커질수록 그 영향이 커진다.
생성된 목표 출력은 태양광 발전 장치가 익일에 발전할 목표 발전량을 의미할 수 있다. 목표 출력은 전력 거래소의 익일 발전 시장에 입찰 또는 등록될 수 있다.
실시간 출력 기준 생성기(104)는 태양광 발전 장치의 당일 운전시에 태양광 발전기(101)에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 합한 양에 대응하는 출력 기준을 시간 단위로 생성한다.
실시간 출력 기준 생성기(104)는 에너지 저장장치(105)의 충전 상태 및 결정된 목표 출력을 고려하여 출력 기준을 생성한다. 따라서 충전 상태가 변화함에 따라 실시간으로 출력 기준도 변화한다. 또한 시간대가 변경되어 목표 출력이 변경되면, 변경된 목표 출력에 기초하여 충전 상태에 대응하는 출력 기준이 생성된다.
일례로, 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 경우, 출력 기준은 목표 출력보다 크게 결정되고, 반대로 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 경우 출력 기준은 목표 출력보다 작게 결정된다.
출력 기준이 증가하면, 출력 기준의 증가 정도에 따라 에너지 저장장치(105)가 방전하게 되어 충전 상태가 낮아지고, 반대로 출력 기준이 작아지면 그 만큼 충전하게 되어 충전 상태가 높아진다. 만약 충전 상태가 기준 상태와 동일하면 출력 기준은 목표 출력과 동일하게 결정될 수 있다.
일례로, 실시간 출력 기준 생성기(104)는 아래 수학식 2를 사용하여 에너지 저장장치(105)의 충전 상태 및 시간 단위 별 목표 출력에 따른 출력기준을 생성할 수 있다.
수학식 2에서 Po는 각 시간대의 출력 기준, Pt는 시간 별 목표 출력, c는 상수, Sref는 기준 상태, Sn은 충전 상태를 의미한다. Sn이 Sref보다 크면 Po는 Pt보다 커지고, 반대로 Sn이 Sref보다 작으면 Po는 Pt보다 작아진다. 또한 c가 커질수록 그 영향이 커진다.
충방전 제어기(106)는 태양광 발전기(101)에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 합한 양이 실시간 출력기준 생성기(104)가 생성한 출력 기준을 만족하도록 에너지 저장장치(105)의 출력을 제어할 수 있다.
일례로, 충방전 제어기(106)는 태양광 발전기(101)의 발전량이 증가하면 에너지 저장장치(105)에서 계통으로의 출력을 감소시켜 태양광 발전기(101)의 출력과 에너지 저장장치(105)의 출력을 합한 양이 출력 기준과 동일하도록 제어한다.
반대로 충방전 제어기(106)는 태양광 발전기(101)의 발전량이 감소하면 에너지 저장장치(105)의 출력을 증가시켜 출력 기준을 만족하도록 제어한다. 충방전 제어기(106)에 의한 에너지 저장장치(105)의 출력은 아래와 같은 수학식 3으로 결정될 수 있다.
수학식 3에서 Pe는 에너지 저장장치(105)의 출력, Pref는 출력 기준, Ppv는 태양광 발전기(101)의 출력이다. 출력 기준이 일정할 때, 태양광 발전의 출력이 변화함에 따라 에너지 저장장치(105)의 출력도 변화한다. Pe가 양수이면 방전, 음수이면 충전을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 태양광 발전기의 신뢰성을 높이는 에너지 저장장치의 출력 조절 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 2의 플로우 차트는 전일 등록 절차(210)와 당일 운전 절차(220)로 나뉜다. 전일 등록 절차(210)는 운전하는 전일에 1회에 걸쳐서 수행되는 절차이다.
단계(211)에서, 발전량 예측기(102)는 기존에 축적된 발전량 정보를 통해 익일 발전량을 시간 단위로 예측한다. 단계(212)에서, 목표 출력 생성기(103)은 예측된 발전량을 이용하여 각 시간대의 목표 출력을 계산한다.
단계(213)에서, 실시간 출력기준 생성기(104)는 에너지 저장장치(105)의 충전 상태와 기준 상태를 비교한 결과에 따라 시간 단위로 목표 출력을 수정한다. 수정된 목표 출력은 전력 거래소에 사전 등록될 수 있다.
도 2의 단계(211-213)을 포함하는 전일 등록 절차(210) 이후에 단계(221) 내지 단계(223)을 포함하는 당일 운전 절차(220)가 수행될 수 있다. 당일 운전 절차(220)는 전일에 등록된 목표 출력에 대응하여 당일 운전시에 실시간으로 수행되는 절차이다.
단계(221)에서, 실시간 출력기준 생성기(104)는 목표 출력에 대응하여 에너지 저장장치(105)의 충전 상태와 기준 상태를 비교한 결과에 따라 출력 기준을 생성한다.
단계(222)에서, 충방전 제어기(106) 계통으로 출력되는 태양광 발전기(101)와 에너지 저장장치(105)의 출력의 합이 출력 기준을 만족하도록 에너지 저장장치(105)의 출력을 제어한다.
당일 운전 중 에너지 저장장치(105)의 충전 상태는 충방전 동작에 의해 지속적으로 변화한다. 이 때, 시간 단위 별로 목표 출력이 달라지기 때문에, 단계(203)에서 당일 운전이 종료될 때까지 당일 운전 절차(220)가 반복된다.
일례로, 전일 등록 절차는 당일의 1일 전 또는 그 이전에 일어날 수 있다. 예측 발전량과 목표 출력은 1시간 단위가 아닌 30분 단위 또는 2시간 단위로 생산될 수 있다. 또한, 목표 출력은 전력거래소가 아닌 다른 기관에 등록될 수 있으며, 등록 후에도 그 값의 변경이 가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 목표 출력의 수정 없이 출력 기준이 목표 출력을 따르도록 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
도 3은 발전량 예측기(102)가 전일 태양광 발전량 예측을 기반으로 목표 출력(302)을 결정한 경우이다. 이 때, 도 3은 본 발명과 달리 에너지 저장장치의 충전 상태(303)와 관계없이 목표 출력(302)이 수정되지 않는다. 또한, 출력 기준도 목표 출력(302)과 동일하게 결정된다.
목표 출력(302)과 실제로 태양광 발전기에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력을 합한 양에 대응하는 발전량(301)은 상이하므로, 에너지 저장장치(105)는 302와 301의 차이를 보상하도록 제어된다. 그에 따라 에너지 저장장치의 충전 상태(303)는 시간이 갈수록 점차 낮아진다.
태양광 발전량 예측과 실제 발전량에 오차가 커질수록 운전 후의 에너지 저장장치의 충전 상태(303)는 많은 변화가 발생하게 될 수 있다. 이러한 현상이 며칠 누적되면 에너지 저장장치가 과충전 또는 과방전 될 수 있다. 에너지 저장장치(105)의 용량이 작을수록 충전 상태의 변화가 더 심하며, 발전량 예측의 오차에 의해 더 많은 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 실시간 출력 생산기에 의한 목표 출력의 수정 없이 운전 중 실시간으로 충전 상태를 고려하여 출력 기준을 결정하여 출력을 조절한 경우를 도시한 그래프이다.
태양광 발전기의 발전량(401)과 목표 출력(402) 및 초기 에너지 저장장치의 충전 상태(405)가 도 3의 조건과 동일하다. 하지만 에너지 저장장치의 충전 상태(405)에 따라 출력 기준이 결정됨으로써 운전이 종료된 시점에서 에너지 저장장치의 충전 상태(405)가 도 3의 결과와 비교하여 향상되었다.
에너지 저장장치의 정밀한 제어를 통해 실제로 태양광 발전기에서 계통으로의 출력과 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력을 합한 양에 대응하는 발전량 (403)은 출력 기준과 동일하게 나타날 수 있다.
도 4에서는 운전이 시작되는 8시부터 17시까지 에너지 저장장치의 충전 상태(405)가 기준 상태인 50%보다 작은 경우, 전반적으로 출력 기준이 목표 출력보다 낮게 결정된다, 그리고, 출력 기준은 충전 상태(405)와 기준 상태(404)의 차이에 기반하여 결정된다. 낮아진 출력 기준에 의해 시간이 흐를수록 충전이 되어 충전 상태가 조금 높아진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태와 기준 상태가 동일하여 목표 출력이 수정되지 않고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
태양광 발전기의 발전량(501)과 목표 출력(502)은 도 3 및 도 4의 조건과 동일하고, 초기 에너지 저장장치의 충전 상태(504)는 도 4의 조건과 다르게 기준 상태(503)과 동일한 50%이다.
도 5는 전일에 목표 출력(502)을 결정하는 과정에서 기준 상태(503)와 에너지 저장장치의 충전 상태(504)가 동일함에 따라 목표 출력(502)에 대한 수정이 이루어지지 않은 경우이다. 또한, 당일 운전 중에 에너지 저장장치의 충전 상태(504)에 따라 목표 출력(502)을 기반으로 결정된 출력 기준을 만족하도록 운전한 경우이다.
도 5의 7h - 8h 시간에서 충전 상태(504)와 기준 상태(503)이 비슷함에 따라 출력 기준이 목표 출력(502)과 거의 유사하다. 그러나, 점차 그 차이가 커져 충전 상태(504)가 낮아짐에 따라 목표 출력(502)보다 출력 기준이 낮게 결정되어 운전한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 충전 상태가 기준 상태보다 낮아 목표출력이 낮게 수정되고 출력 기준을 따라 운전한 경우를 도시한 그래프이다.
전일 목표출력을 결정할 때 에너지 저장장치의 초기 충전 상태(604)가 기준 상태(605)보다 낮아서, 예측 발전량을 기반으로 계산된 초기 목표 출력(601)을 수정하여 최종 목표 출력(602)이 낮게 결정된다.
또한, 도 6은 당일 실제 운전 중에도 수정 후 목표 출력(602)에 기초하여 출력 기준이 낮게 결정된 경우이다. 따라서 실제 출력(603)이 최종 목표 출력(602) 보다 낮아졌다. 그 결과, 도 6의 7h - 8h 때 낮았던 충전 상태(604)가 지속적으로 높아져 운전 후에는 기준 상태(605)과 유사하게 되었다.
도 5와 도 6은 연속된 일자에 지속적으로 운전한 경우로서, 목표 출력 생성기(103)에 의한 목표 출력 수정으로 에너지 저장장치의 충전 상태(506, 606)가 기준 상태(505, 607) 부근으로 수정되는 효과를 보여준다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: 태양광 발전기
102: 발전량 예측기
103: 목표 출력 생성기
104: 실시간 출력기준 생성기
105: 에너지 저장장치
106: 충방전 제어기
102: 발전량 예측기
103: 목표 출력 생성기
104: 실시간 출력기준 생성기
105: 에너지 저장장치
106: 충방전 제어기
Claims (10)
- 태양광 발전기의 익일 발전량을 예측하는 발전량 예측기;
상기 예측된 익일 발전량에 기초하여 시간 단위로 목표 출력을 결정하고 태양광 발전에 이용되는 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하는 목표 출력 생성기;
상기 목표 출력 및 상기 에너지 저장장치의 충전 상태를 이용하여 상기 태양광 발전기 및 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력에 기준이 되는 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 실시간 출력 기준 생성기; 및
상기 계통으로의 출력이 상기 출력 기준을 따르도록 상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 충방전 제어기
를 포함하는 출력 조절 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발전량 예측기는,
태양광 발전기로부터 생산되는 전력을 모니터링하여 수집한 정보 및 기상 정보를 이용하여 딥러닝을 통해 익일 발전량을 예측하는 출력 조절 장치. - 제1항에 있어서,
상기 목표 출력 생성기는,
상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 증가시키고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 감소시키는 출력 조절 장치. - 제1항에 있어서,
상기 실시간 출력 기준 생성기는,
상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 높게 설정하고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 낮게 설정하는 출력 조절 장치. - 제1항에 있어서,
상기 충방전 제어기는,
상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 증가하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 감소시키고, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 감소하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 증가시키는 출력 조절 장치. - 태양광 발전기의 익일 발전량을 예측하는 단계;
상기 예측된 익일 발전량에 기초하여 시간 단위로 목표 출력을 결정하는 단계;
태양광 발전에 이용되는 에너지 저장장치의 충전 상태에 따라 목표 출력을 수정하는 단계;
상기 목표 출력 및 상기 에너지 저장장치의 충전 상태를 이용하여 상기 태양광 발전기 및 에너지 저장장치에서 계통으로의 출력에 기준이 되는 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 단계; 및
상기 계통으로의 출력이 상기 출력 기준을 따르도록 상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 단계
를 포함하는 출력 조절 방법. - 제6항에 있어서,
상기 익일 발전량을 예측하는 단계는,
태양광 발전기로부터 생산되는 전력을 모니터링하여 수집한 정보 및 기상 정보를 이용하여 딥러닝을 통해 익일 발전량을 예측하는 출력 조절 방법. - 제6항에 있어서,
상기 목표 출력을 수정하는 단계는,
상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 증가시키고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 목표 출력을 감소시키는 출력 조절 방법. - 제6항에 있어서,
상기 출력 기준을 시간 단위로 생성하는 단계는,
상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 높게 설정하고, 상기 에너지 저장장치의 충전 상태가 미리 설정된 기준 상태보다 덜 충전된 상태인 경우, 상기 출력 기준을 상기 목표 출력보다 낮게 설정하는 출력 조절 방법. - 제6항에 있어서,
상기 에너지 저장장치의 충전 및 방전을 제어하는 단계는,
상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 증가하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 감소시키고, 상기 태양광 발전기에서 계통으로의 출력이 감소하는 경우, 상기 에너지 저장장치의 계통으로의 출력을 증가시키는 출력 조절 방법.
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