KR20210116192A - 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배전계통의 상태 정보를 예측 및 모니터링하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 배전계통의 안정화를 도모하는 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전력 수요공급 관리장치는 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 배전계통의 상태 정보를 제공하는 DSO 관리부, 배전계통의 상태 정보에 따라 복수의 수용가에 대한 수요량과 저장장치의 충방전량을 계산하여 목표시점을 산출하고, 수요반응지령을 생성하여, 생성된 수요반응지령을 목표시점 내에 수요 및 충방전을 제어하도록 복수의 수용가로 발령하는 배전계통 EMS를 포함할 수 있다.

Description

전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법{ELECTRIC POWER SUPPLY/DEMAND MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD THEREROF}
본 발명은 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 배전계통의 상태를 예측 및 모니터링하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 배전계통의 안정화를 도모하는 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근래 들어 신재생 에너지 발전 보급은 파리기후협약에 따른 로드맵에 따라 전 세계적으로 의무적으로 투자가 필요한 부분이며, 전 세계적인 자발적 운동인 RE100(Renewable Energy 100)과 같이 이산화탄소 저감을 위한 신재생 에너지 사용에 대한 관심이 매우 높은 상황이다. 이에 따른 신재생 에너지의 발전 증가는 불규칙한 전력생산(간헐성), 역조류, 배전계통 용량 초과, 전력 품질 저하 등 여러 요인으로 배전계통을 불안정하게 하고 있다.
국내에서는 신재생 에너지의 신규 계통 진입 시에 영향력 검사를 선행적으로 시행하고 있으며, 국내 일부 지역에서는 이미 많은 신재생 에너지 발전소 구축으로 인해 신규 태양광 발전소 구축 허가가 지연되고 있는 곳도 발생하고 있다. 또한, 제주도의 경우에는 이미 설치된 풍력 발전의 불규칙한 전력생산으로 풍력 발전의 출력 제한을 실시하고 있다.
그리고, 최근에는 분산자원이 다양하게 활용되고 있다. 여기서, 분산자원은 전력계통에 설치된 주요 발전기와는 별도로 전력계통에 연결된 부하에 전원을 공급하는 설비이다. 이러한 분산자원, ESS(energy storage system), EV(electric vehicle) 등의 보급 확산 정책에 힘입어 주택이나 상가 빌딩 등에서 태양광 패널, ESS 설치가 증가하고 있다. 이로 인해, 변전소 이하의 배전계통 즉, 배전 단위에서의 전력 공급과 소비의 불확실성은 현재보다 현저하게 복잡하게 나타난다. 예를 들어, 배전계통의 불확실성은 전국 단위의 전력 공급에 여유가 있더라도 특정 지역에 전력 공급이 부족한 상태로 나타나는 전력수급의 지역 불균형 현상을 초래할 가능성이 있다.
따라서, 전력기술의 발달과 스마트 그리드 도입으로 다양한 신재생 에너지 및 분산자원의 배전계통 연계가 증가되어 나타나는 배전계통의 불안정 요인과 더불어 수용가의 수요에 따른 배전계통의 전력안정을 위한 관리의 어려움이 증가되고 있으므로 배전계통의 안정화를 위한 전력 수요공급 관리 방안이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2020285호(2019.09.04. 등록)
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 사정을 감안하여 제안된 것으로서, 배전계통의 상태를 예측 및 모니터링하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 배전계통의 안정화를 도모하는 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부하자원의 특성을 고려하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 복수의 수용가에서 수요반응지령에 따라 분산자원을 신속하고 정확하게 제어하도록 할 수 있는 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리장치는 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 상기 배전계통 상에 실제 과부하가 발생하고 수요반응지령이 발령되었음에도 불구하고 과부하가 해소되지 않고 과부하 문제가 지속되는 경우 부하차단정보를 제공하는 DSO 관리부; 및 상기 부하차단정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단 시간을 산출하고, 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산 자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성하여, 생성된 상기 부하차단지령을 상기 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정하고, 상기 우선순위에 따라 상기 부하차단지령을 상기 복수의 수용가로 발령하는 배전계통 EMS를 포함할 수 있다.
또한, 상기 DSO 관리부는, 상기 실제 과부하가 발생한 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 감축을 위해 저장장치 방전과 수요 감축을 통지하기 위하여 과부하발생 정보를 제공하며, 상기 배전계통 EMS는, 상기 과부하발생 정보에 따라 가장 신속하게 저장장치의 방전이 이뤄지고, 수요 감축을 수행할 수 있는 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출하고, 상기 저장장치의 방전 및 수요 감축을 수행할 수 있는 상기 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 상기 수요반응지령을 생성하고, 상기 분산자원별 응동시간에 대한 우선순위를 선정하고, 상기 우선순위에 따라 상기 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, 상기 DSO 관리부는, 실제 과발전이 발생한 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 증가를 위해 저장장치 충전과 수요 증가를 통지하기 위하여 과발전발생 정보를 제공하며, 상기 배전계통 EMS는, 상기 과발전발생 정보에 따라 가장 신속하게 저장장치의 충전이 이뤄지고, 수요 증가를 수행할 수 있는 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출하고, 저장장치의 충전 및 수요 증가를 수행할 수 있는 상기 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성하고, 상기 분산자원별 응동시간에 대한 우선순위를 선정하여, 상기 우선순위에 따라 상기 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, 상기 배전계통 EMS는, Open ADR 프로토콜을 이용하여 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, 상기 복수의 수용가에 대한 수요 및 발전을 예측하는 예측부를 더 포함하며, 상기 DSO 관리부는, 상기 예측된 수요 및 발전 정보에 따라 향후 24시간 중 1시간 내에 과발전 및/또는 과부하가 예측되는 경우, 과발전 및/또는 과부하 예측 정보를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 배전계통 EMS는, 상기 과발전 및/또는 과부하 예측 정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 수요 증감량을 계산하고, 상기 목표시점 내에 수요에 대한 증감량을 달성하는 확률이 높은 분산자원에 대한 우선순위를 선정하고, 상기 수요 증감량에 대한 수요반응지령을 생성하여 상기 우선순위에 따라 상기 복수의 수용가로 발령할 수 있다.
또한, 상기 배전계통 EMS는, 상기 과발전 및/또는 과부하 예측 정보에 따라 상기 저장장치의 충방전량을 계산하고, 상기 충방전량에 대한 수요반응지령을 생성하여 상기 복수의 수용가로 발령할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법은, 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 상기 배전계통 상에 실제 과부하가 발생하고 수요반응지령이 발령되었음에도 불구하고 과부하가 해소되지 않고 과부하 문제가 지속되는 경우 부하차단정보를 제공하는 단계; 상기 부하차단정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단 시간을 산출하고, 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산 자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 부하차단지령을 상기 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정하고, 상기 우선순위에 따라 상기 부하차단지령을 상기 복수의 수용가로 발령할 수 있다.
또한, 상기 수요반응지령을 발령하는 단계는, Open ADR 프로토콜을 이용하여 수요반응지령을 발령할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 수요공급 관리 장치 및 그 방법에 의하면, 배전계통의 상태를 예측 및 모니터링하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 배전계통의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 부하자원의 특성을 고려하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 복수의 수용가에서 수요반응지령에 따라 분산자원을 신속하고 정확하게 제어하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 장치를 포함하는 전력 수요공급 관리 시스템의 구성을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 EMS를 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1을 참조하면, 주전력 공급원으로 화력발전이나 원자력발전 또는 수력발전을 통하여 전력을 발생시키는 발전소와 전력소 및 변전소를 예를 들 수 있으며, 발전소가 송전선을 통하여 전력소로 전력을 보내고, 전력소에서는 배전용 변전소로 전기를 보내어 수용가에 전원을 공급할 수 있다.
배전선로(Distribution Line)는 발전소, 변전소 또는 송전선로부터 다른 발전소 또는 변전소를 거치지 않고 수용가에 이르는 전선로로, 154kV(66kV)에서 22.9kV로 변환하는 배전용 변전소(20)로부터 복수의 수용가(200)에 이르는 전력 계통을 배전계통(10)이라 통칭한다. 이러한 배전계통(10)에는 배전 변압기(30)가 설치되어 있어, 배전 변압기(30)에 의해 배전계통(10)의 전압이 조정된다. 배전 변압기(30)로서는 예를 들면, SVR(Step Voltage Regulator) 나 LRT(Load Ratio Control Transformer) 등이 있다.
전력 수요공급 관리 시스템(1000)는 배전계통(10) 내의 신재생 에너지의 출력 변동 및 복수의 수용가(200)의 시간대별 부하자원의 전력 수요공급에 따른 관리를 위한 전력 수요공급 관리 장치(100)를 포함할 수 있다.
전력 수요공급 관리 장치(100)는 배전계통(10)에 설치되어 배전 변압기(30)를 모니터링하고 전력을 제어할 수 있다. 또한, 전력 수요공급 관리 장치(100)는 전압을 변화시키기 직전의 계통 전압 및 수요반응지령에 의한 절감량 또는 수요반응 제어가 이루어지지 않은 경우의 복수의 수용가(200)의 분산자원의 수요공급을 예측하고, 수요반응지령에 기초하여 복수의 수용가(200)에서 분산자원의 수요와 공급을 변화시키도록 제어할 수 있다. 즉, 전력 수요공급 관리 장치(100)는 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가(200)에 배전계통(10)을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고 제어할 수 있다. 또한, 전력 수요공급 관리 장치(100)는 수요반응지령을 복수의 수용가(200)로 발령하여 복수의 수용가(200)에서 분산자원을 제어하도록 관리할 수 있다.
복수의 수용가(200)는 예를 들어 신재생 에너지, ESS, 가정, 빌딩, 사무공간, 소규모 공장시설 등이 있을 수 있다. 여기서, 수용가에는 안정적인 전력공급이 가능하도록 에너지 관리 시스템을 포함할 수 있다. 복수의 수용가(200)는 VPP 시스템, 가정 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System;HEMS), 빌딩 에너지 관리 시스템(Building Energy Management System;BEMS), 및 공장 에너지 관리 시스템(Factory Energy Management System;FEMS)과 연동하여 전력 소비를 통한 분산자원의 실시간 모니터링 및 제어 등의 관리를 할 수 있다. 또한, 복수의 수용가(200)는 네트워크를 구축할 수 있다. 여기서, 네트워크가 가정일 경우 부하자원으로 전력소비 기기인 복수의 가전, 통신 네트워크 등을 포함하여 구축한 홈 네트워크일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 장치를 포함하는 전력 수요공급 관리 시스템의 구성을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전력 수요공급 관리 시스템(1000)은 배전계통을 통해 전력의 수요와 공급을 관리하는 전력 수요공급 관리 장치(100), 복수의 수용가(200)와 연동된 VPP 시스템(210), HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), 및 BEMS 관리부(240)를 포함할 수 있다.
전력 수요공급 관리 장치(100)는 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가(200)에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 배전계통의 상태 정보에 따라 복수의 수용가(200)에 대한 수요와 공급을 관리하기 위한 수요반응지령을 발령할 수 있다.
전력 수요공급 관리 장치(100)는 전력의 수요와 발전을 예측하는 예측부(110), 배전계통의 상태 정보를 제공하는 DSO 관리부(120) 및 배전계통의 상태 정보에 따라 수요반응지령을 생성하여 복수의 수용가(200)로 발령하는 배전계통 EMS(130)를 포함할 수 있다.
예측부(110)는 배전계통 내의 전력 수요와 발전을 예측할 수 있다. 예측부(110)는 전력 수요의 경우 연속적으로 변화하는 것이지만 전력 데이터를 수집하여, 수집된 데이터를 이산적인 데이터로 산출하고 실제 전력 수요의 변화가 비선형이라고 하더라도 특정 시점이나 가까운 시점 상호간의 변화는 선형 시스템으로 근사화할 수 있으므로, 이산 시간 선형 시스템으로 정의하여 예측할 수 있다. 예측부(110)는 전력 수요에 대한 상태 변수를 정의하고, 상태 변수와 과거 데이터값을 이용한 특정 시점의 예측 전력 수요를 도출함으로써 예측된 전력 수요와 실제 전력 수요 사이의 오차를 확인하고 보정할 수 있다. 이때, 예측부(110)는 미리 수집된 과거의 전력 수요 데이터를 기초로, 과거의 전력 수요 데이터의 특정 시점에서의 전력 수요를 예측하는 과정과 예측값과 실제값 사이의 오차를 보정하는 과정을 반복함으로써, 예측 오차를 줄이고 정확도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 예측 오차에는 계통 오차와 측정 오차를 포함할 수 있는데, 계통 오차는 마찰이나 공기 저항과 같이 인위적으로 통제할 수 없는 외부 요인으로 인해 상태 변수가 변화됨으로써 발생하는 오차를 의미할 수 있고, 측정 오차는 측정 수단의 한계로 인해 발생하는 상태값과 측정값 사이의 차이를 의미할 수 있다. 그리고 나서, 예측부(110)는 수회 반복되어 보정된 상태 변수를 이용하여 원하는 미래의 특정 시점에 대한 전력 수요를 예측할 수 있다.
DSO 관리부(120)는 예측부(110)와 배전계통(10) 상의 배전 변압기(30)를 모니터링하여 배전계통의 상태를 관리할 수 있다. 또한, DSO 관리부(120)는 배전계통의 안정화를 위하여 배전계통 EMS(130)로 배전계통의 상태 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 배전계통의 상태 정보는 예측부(110)의 예측 결과에 따른 향후 24시간 중 1시간 내에 과발전 및/또는 과부하가 예측되는 경우의 과발전 예측 정보 또는 과부하 예측 정보일 수 있다. 또한 배전계통의 상태 정보는 복수의 수용가(200)를 모니터링한 결과에 따른 과발전 발생 정보와 과부하 발생 정보일 수 있다. 이때, 과부하 발생이 지속되는 경우에는 분산자원에 대해 차단을 지시하는 부하차단정보일 수 있다.
한편, DSO 관리부(120)는 배전계통운영자(Distribution System Operators;DSO)에 의해 수집된 데이터를 기반으로 계통해석을 수행하고 전압조정이 필요하거나 배전 변압기가 동작하는 상황에 대해 관리될 수 있다.
배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보에 따른 복수의 수용가(200)에 대한 수요량과 발전량 및 저장장치의 충방전량을 계산하여 목표시점을 산출할 수 있다. 또한, 배전계통 EMS(130)는 산출된 정보에 따라 수요반응지령을 생성할 수 있다. 여기서, 수요반응(Demend Respose;DR)은 전력 수요공급 관리 장치(100)가 수용가로 전력정보를 제공하여 수용가의 전력 사용량 감축을 유도하고, 전력 수요공급 관리 장치(100)의 전력관리 및 운영 측면의 효율을 향상시키는 것으로, 수요반응지령은 Open ADR(Open Automated Demand Response) 프로토콜을 이용하여 복수의 수용가(200)로 발령될 수 있다.
수요반응지령은 +DR 지시와 -DR 지시를 포함할 수 있다. (+/-)DR 지시는 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 하며, 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 할 수 있다. 즉, 배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 및/또는 과부하 예측 정보인 경우, 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 수요 증감량을 계산하고, 목표시점 내에 수요에 대한 증감량을 달성하는 확률이 높은 분산자원에 대한 우선순위를 선정하고 수요 증감량에 대한 수요반응지령을 생성하여 우선순위에 따라 복수의 수용가(200)로 수요반응지령을 발령할 수 있다. 또한, 배전계통 EMS(130)는 저장장치의 충방전량을 계산하고, 충방전량에 대한 수요반응지령을 생성하여 복수의 수용가(200)로 발령할 수 있다.
배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 및/또는 과부하 발생 정보인 경우, 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출할 수 있다. 또한, 배전계통 EMS(130)는 분산자원별 응동시간에 대한 우선순위를 선정하고, 분산자원별 제어 부하량에 대한 수요반응지령을 생성하여, 우선순위에 따라 상기 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, 배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보가 전력차단 정보인 경우, 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 차단 시간을 산출할 수 있다. 또한, 배전계통 EMS(130)는 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정하고, 분산자원별 제어 부하량에 대한 부하차단지령을 생성하여, 우선순위에 따라 부하차단지령을 발령할 수 있다.
더욱 상세하게는 도 3에서 배전계통 EMS(130)에 대해 설명하도록 한다.
이에, 전력 수요공급 관리 장치(100)는 배전계통의 상태 정보를 예측 및 모니터링하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 배전계통의 안정화를 도모할 수 있다.
복수의 수용가(200)는 수요반응지령에 따라 분산자원을 제어할 수 있다. 분산자원은 발전자원의 분산자원과 수요자원의 분산자원으로 나누어 질 수 있다. 즉, 발전자원에 대하여 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)은 배전계통 EMS(130)에서 발령된 수요반응지령에 따라 목표시점 내에 분산자원에 대한 발전 또는 저장장치(ESS)의 충방전을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 수요자원에 대하여 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), 및 BEMS 관리부(240)는 배전계통 EMS(130)에서 발령된 수요반응지령에 따라 목표시점 내에 분산자원에 대한 수요증가 또는 수요감축 및 저장장치(ESS)의 충방전을 수행하도록 제어할 수 있다. 여기서, 저장장치(ESS)는 신재생 에너지 발전 장치의 과잉 생산된 전력(과발전)을 충전하고, 전력이 부족할 때 배터리를 방전시켜 충전된 전력을 수용가로 공급하는 설비로, 전력을 변환하여 분산자원이나 배전 계통으로 공급하는 전력변환장치(PCS; Power Conditioning System) 및 발전 장치의 잉여전력을 배터리로 저장하는 BMS(Battery Management System)을 포함할 수 있다. 복수의 수용가(200)에 연동된 VPP 시스템(210), HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), 및, BEMS 관리부(240)는 저장장치(ESS)를 포함할 수 있다.
VPP 시스템(210)은 수요반응지령에 따라 신재생 에너지 발전 장치, ESS 등의 결합 운전을 통한 분산자원의 실시간 모니터링 및 제어 등의 관리를 할 수 있다. VPP 시스템(210)은 통신부(201), 자원 제어부(203), ESS 관리부(205), 및 신재생 에너지 관리부(207)을 포함할 수 있다.
통신부(201)는 수요반응지령을 수행함에 있어서 필요한 정보를 송수신한다. 구체적으로 통신부(201)는 전력 수요공급 관리 장치(100)로부터 수요반응지령을 수신할 수 있다. 이러한 수요반응지령은 자원 제어부(203)로 전달할 수 있다.
자원 제어부(203)는 수요반응지령에 따라 VPP 시스템(210)내의 분산자원과 배전계통으로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 즉, 자원 제어부(203)는 수요반응지령에 따라 목표시점 내에 분산자원에 대한 발전 수행하도록 신재생 에너지 관리부(207)를 제어하고, 수요반응지령에 따라 목표시점 내에 저장장치(ESS)의 충방전을 수행하도록 ESS 관리부(205)를 제어할 수 있다.
신재생 에너지 관리부(207)는 신재생 에너지 발전 장치를 포함하며, 신재생 에너지 발전 장치의 운전을 제어하고 운전상태를 모니터링할 수 있다. 여기서, 신재생 에너지 발전 장치는 신재생 에너지 발전 중 태양 에너지를 이용하여 전력을 발전시키는 태양광 발전(PV; Photovoltaic Power Generation), 신재생 에너지 발전 중 바람 에너지를 이용하여 전력을 발전시키는 풍력 발전(Wind Power Generation), 소수력 발전(Small Hydro Power Generation), 스마트 충전(Smart Charging) 등 일 수 있다. 여기서, 소수력 발전은 신재생 에너지 발전 중 하나로 작은 물의 힘을 활용하여 전력을 발전하는 것으로 수력발전의 댐과 같이 큰 규모가 아니므로 필요 부지가 상대적으로 적고, 건설 비용도 상대적으로 저렴하다. 국내에서는 0.9MW ~ 4.5MW 사이의 소수력 발전이 가동되고 있다. 또한, 스마트 충전은 전기차와 충전기, 충전소의 관리시스템을 활용하여 V2G, V1G(단방향 충전)과 같은 전력 피크 타임을 피해서 전력을 충전하거나, 전기차 배터리에 충전된 전력을 활용하여 가정이나 빌딩 등에서 수요 피크를 낮춰주는 등의 작업을 수행할 수 있다.
전력 수요공급 관리 시스템(1000)은 복수의 수용가(200)에 대한 부하자원의 특성을 고려하여 전력의 수요와 공급을 관리함으로써 복수의 수용가(200)에서 수요반응지령에 따라 분산자원을 신속하고 정확하게 제어할 수 있으며, 자동 제어를 기반으로 하여 배전계통을 보다 빠르게 안정화할 수 있다.
전력 수요공급 관리 장치(100)는 배전계통(10)의 상태를 모니터링 할 수 있으므로, 배전계통(10)의 구역 별로 전력 소비(수용가)와 전력 공급(신재생 발전)의 밸런스를 제어할 수 있다. 또한, VPP 시스템(210), HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)와 연계한 공급 제어와 소비 제어는 Open ADR 프로토콜의 수요반응지령을 통해 지시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 EMS를 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배전계통 EMS(130)는 제어부(131), 우선순위 선정부(133), 및 DR 발령부(135)를 포함할 수 있다.
제어부(131)는 DSO 관리부(120)로부터 제공된 배전계통의 상태 정보에 따른 수요반응지령을 생성할 수 있다. 구체적으로 제어부(131)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 예측 정보인 경우, 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대해 얼마나 수요를 늘릴 수 있는지에 관한 수요 증가량과 저장장치의 충전량을 계산하여 예측 목표시점을 산출할 수 있다. 제어부(131)는 수요 증가량과 저장장치의 충전량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
또한, 제어부(131)는 배전계통의 상태 정보가 과부하 예측 정보인 경우, 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대해 얼마나 수요를 감축할 수 있는지에 관한 수요 감축량과 저장장치의 방전량을 계산하여 예측 목표시점을 산출할 수 있다. 제어부(131)는 수요 감축량과 저장장치의 방전량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
제어부(131)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 발생 정보인 경우, 자동 제어를 통한 즉시 전압 강하를 위하여 수요 증가와 저장장치의 충전을 위하여 가장 신속하게 저장장치의 충전이 이루어지고, 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출할 수 있다. 제어부(131)는 저장장치의 충전 및 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
또한, 제어부(131)는 배전계통의 상태 정보가 과부하 발생 정보인 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 감축을 위하여 수요 감축과 저장장치의 방전을 위하여 가장 신속하게 저장장치의 방전이 이루어지고, 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출할 수 있다. 제어부(131)는 저장장치의 방전 및 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
또한, 제어부(131)는 배전계통의 상태 정보가 부하차단정보인 경우, 부하차단정보에 따라 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단시간을 산출할 수 있다. 제어부(131)는 복수의 수용가(200)의 분산자원 중 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성할 수 있다.
우선순위 선정부(133)는 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 수요반응지령 및 부하차단지령의 우선순위를 선정할 수 있다. 구체적으로, 우선순위 선정부(133)는 제어부(131)에서 산출된 목표시점 내에 수요에 대한 증감량을 달성하는 확률이 높은 분산자원에 대한 우선순위를 선정할 수 있다. 또한, 우선순위 선정부(133)는 분산자원별 응동시간, 즉 응동시간이 빠른 분산자원에 대한 우선순위를 선정할 수 있다. 또한, 우선순위 선정부(133)는 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정할 수 있다. 즉시 차단이 가능한 분산자원을 예를 들면, 스마트 조명, 기타 DER 등 일 수 있다.
DR 발령부(135)는 제어부(131)의 제어 하에 수요반응지령 및 부하차단지령을 복수의 수용가(200)로 발령할 수 있다. DR 발령부(135)는 우선순위 선정부(133)에 의해 선정된 우선순위에 따라 수요반응지령 및 부하차단지령을 복수의 수용가(200)로 발령할 수 있다.
구체적으로, DR 발령부(135)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 예측 정보인 경우에 대해 수요 증가량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령하고, 저장장치의 충전량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 목표시점 내에 수요 증가 목표를 달성할 확률이 높은 수용가 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, DR 발령부(135)는 배전계통의 상태 정보가 과부하 예측 정보인 경우에 대해 수요 감축량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령하고, 저장장치의 방전량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 목표시점 내에 수요 감축 목표를 달성할 확률이 높은 수용가 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, DR 발령부(135)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 발생 정보인 경우에 대해 저장장치의 충전에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령하고, 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원별 응동시간 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, DR 발령부(135)는 배전계통의 상태 정보가 과부하 발생 정보인 경우에 대해 저장장치의 방전에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령하고, 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원별 응동시간 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, DR 발령부(135)는 배전계통의 상태 정보가 부하차단정보인 경우에 대해 복수의 수용가(200)의 분산자원 중 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
이에 따라, 배전계통 EMS(130)를 통해 배전계통 상의 전력의 공급과 수요를 관리함으로써, 배전계통의 안정화를 도모하고, 더 나아가 복수의 수용가(200)에 대해 자동제어가 이루어짐으로써 신속하고 정확하게 배전계통의 안정화가 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 전력 수요공급 장치(100)의 전력 수요공급 관리 방법은 배전계통의 정상운영 상태를 설명한다.
DSO 관리부(120)는 배전계통(10) 내의 발전자원과 수요자원에 대한 예측을 수행하는 예측부(110)를 통해 향후 24시간에서 1시간 내에 과발전 및 과부하가 예측되는 경우(S401), 과발전 예측 정보 및 과부하 예측 정보를 포함하는 배전계통의 상태 정보를 배전계통 EMS(130)로 제공할 수 있다.
배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보에 따른 수요 증감량 및 저장장치의 충방전량을 계산하여 목표시점을 산출하고 수요반응지령을 생성할 수 있다(S403). 즉, 배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보가 과발전 예측 정보인 경우, 수요 증가량과 저장장치의 충전량을 계산하고 목표시점을 산출한다. 그리고 수요 증가량과 저장장치의 충전량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다. 또한, 배전계통 EMS(130)는 배전계통의 상태 정보가 과부하 예측 정보인 경우, 수요 감축량과 저장장치의 방전량을 계산하고 목표시점을 산출한다. 그리고 수요 감축량과 저장장치의 방전량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
이후, 배전계통 EMS(130)는 목표시점에 변동부하 작동을 위한 수요반응지령을 발령할 수 있다(S405). 즉, 배전계통 EMS(130)는 과발전 예측 정보에 따른 수요 증가량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령하고, 저장장치의 충전량에 대한 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 목표시점 내에 수요 증가 목표를 달성할 확률이 높은 수용가 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
또한, 배전계통 EMS(130)는, 배전계통의 상태 정보가 과부하 예측 정보인 경우에 대해 수요 감축량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령하고, 저장장치의 방전량에 대한 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령할 수 있다. 이때, 선정된 우선순위에 따라 목표시점 내에 수요 감축 목표를 달성할 확률이 높은 수용가 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 전력 수요공급 관리 장치(100)의 전력 수요공급 관리 방법은 배전계통의 비상운영 상태 1단계에 관하여 설명한다.
DSO 관리부(120)는 배전계통 상의 전압과 전류 등의 상태에 대해 배전 변압기(30)와의 통신을 통해 모니터링할 수 있다(S501). DSO 관리부(120)는 실제 과발전이 발생한 경우 저장장치 충전과 수요 증가를 통지하기 위하여 과발전 발생 정보를 배전계통 EMS(130)에 제공할 수 있다(S511). 배전계통 EMS(130)는 정상운영 상태와 달리 즉시 지시를 수행해야 하므로, 자동 제어를 통한 즉시 전압 강하를 위하여 수요 증가와 저장장치의 충전을 위하여 가장 신속하게 저장장치의 충전이 이뤄지고, 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출할 수 있다(S513). 배전계통 EMS(130)는 저장장치의 충전 및 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
이후, 배전계통 EMS(130)는 분산자원별 응동시간, 즉 응동시간이 빠른 분산자원에 대한 우선순위를 선정할 수 있다(S515). 그리고, 배전계통 EMS(130)는 선정된 우선순위에 따라 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원에 순차적으로 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 발령할 수 있다(S517). 즉, 배전계통 EMS(130)는 저장장치의 충전에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령하고, 수요 증가를 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다.
한편, DSO 관리부(120)는 실제 과부하가 발생한 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 감축을 위해 저장장치 방전과 수요 감축을 통지하기 위하여 과부하발생 정보를 배전계통 EMS(130)에 제공할 수 있다(S521). 배전계통 EMS(130)는 정상운영 상태와 달리 즉시 지시를 수행해야 하므로, 자동 제어를 통한 즉시 부하 감축을 위하여 수요 감축과 저장장치의 방전을 위하여 가장 신속하게 저장장치의 방전이 이뤄지고, 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출할 수 있다(S523). 배전계통 EMS(130)는 저장장치의 방전 및 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성할 수 있다.
이후, 배전계통 EMS(130)는 분산자원별 응동시간, 즉 응동시간이 빠른 분산자원에 대한 우선순위를 선정할 수 있다(S525). 그리고, 배전계통 EMS(130)는 선정된 우선순위에 따라 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원에 순차적으로 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 발령할 수 있다(S527). 즉, 배전계통 EMS(130)는 저장장치의 방전에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 발전자원에 대한 제어를 수행하는 VPP 시스템(210)에서 처리하도록 발령하고, 수요 감축을 수행할 수 있는 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 수요공급 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 전력 수요공급 관리 장치의 전력 수요공급 관리 방법은 배전계통의 비상운영 상태 2단계에 관하여 설명한다. 이 경우, 도 5에서의 배전계통의 과부하 문제가 해소되지 않은 상태를 의미할 수 있다.
DSO 관리부(120)는 배전계통 상에 실제 과부하가 발생하고 수요반응지령이 발령되었음에도 불구하고 과부하가 해소되지 않고 과부하 문제가 지속되는 경우, 전력 차단 요청을 통지하기 위하여 부하차단정보를 배전계통 EMS(130)로 제공할 수 있다(S601). 배전계통 EMS(130)는 부하차단정보에 따라 복수의 수용가(200)의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단 시간을 산출할 수 있다(S603)). 이에 배전계통 EMS(130)는 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성할 수 있다(S605).
이후, 배전계통 EMS(130)는 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정할 수 있다(S607). 즉시 차단이 가능한 분산자원을 예를 들면, 스마트 조명, 기타 DER 등 일 수 있다. 그리고, 배전계통 EMS(130)는 우선순위에 따라 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 수요반응지령을 발령할 수 있다(S609). 즉, 배전계통 EMS(130)는 복수의 수용가(200)의 분산자원 중 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 복수의 수용가(200) 중 수요자원에 대한 제어를 수행하는 HEMS 관리부(220), FEMS 관리부(230), BEMS 관리부(240)에서 처리하도록 발령할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1000 전력 수요공급 관리 시스템 100 전력 수요공급 관리 장치
110 예측부 120 DSO 관리부
130 배전계통 EMS 200 복수의 수용가
220 HEMS 관리부 220 FEMS 관리부
230 BEMS 관리부 210 VPP 시스템
201 통신부 203 자원 제어부
205 ESS 관리부 207 신재생 에너지 관리부
131 제어부 133 우선순위 선정부
135 DR 발령부

Claims (9)

  1. 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 상기 배전계통 상에 실제 과부하가 발생하고 수요반응지령이 발령되었음에도 불구하고 과부하가 해소되지 않고 과부하 문제가 지속되는 경우 부하차단정보를 제공하는 DSO 관리부; 및
    상기 부하차단정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단 시간을 산출하고, 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산 자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성하여, 생성된 상기 부하차단지령을 상기 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정하고, 상기 우선순위에 따라 상기 부하차단지령을 상기 복수의 수용가로 발령하는 배전계통 EMS를 포함하는 전력 수요공급 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DSO 관리부는,
    상기 실제 과부하가 발생한 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 감축을 위해 저장장치 방전과 수요 감축을 통지하기 위하여 과부하발생 정보를 제공하며,
    상기 배전계통 EMS는,
    상기 과부하발생 정보에 따라 가장 신속하게 저장장치의 방전이 이뤄지고, 수요 감축을 수행할 수 있는 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출하고,
    상기 저장장치의 방전 및 수요 감축을 수행할 수 있는 상기 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 -DR 지시를 포함하는 상기 수요반응지령을 생성하고,
    상기 분산자원별 응동시간에 대한 우선순위를 선정하고,
    상기 우선순위에 따라 상기 수요반응지령을 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 DSO 관리부는,
    실제 과발전이 발생한 경우, 자동 제어를 통한 즉시 부하 증가를 위해 저장장치 충전과 수요 증가를 통지하기 위하여 과발전발생 정보를 제공하며,
    상기 배전계통 EMS는,
    상기 과발전발생 정보에 따라 가장 신속하게 저장장치의 충전이 이뤄지고, 수요 증가를 수행할 수 있는 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량 및 응동시간을 산출하고,
    저장장치의 충전 및 수요 증가를 수행할 수 있는 상기 분산자원별 제어 부하량에 대한 비상 +DR 지시를 포함하는 수요반응지령을 생성하고,
    상기 분산자원별 응동시간에 대한 우선순위를 선정하여,
    상기 우선순위에 따라 상기 수요반응지령을 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배전계통 EMS는,
    Open ADR 프로토콜을 이용하여 수요반응지령을 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수용가에 대한 수요 및 발전을 예측하는 예측부를 더 포함하며,
    상기 DSO 관리부는,
    상기 예측된 수요 및 발전 정보에 따라 향후 24시간 중 1시간 내에 과발전 및/또는 과부하가 예측되는 경우, 과발전 및/또는 과부하 예측 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배전계통 EMS는,
    상기 과발전 및/또는 과부하 예측 정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 수요 증감량을 계산하고, 상기 목표시점 내에 수요에 대한 증감량을 달성하는 확률이 높은 분산자원에 대한 우선순위를 선정하고, 상기 수요 증감량에 대한 수요반응지령을 생성하여 상기 우선순위에 따라 상기 복수의 수용가로 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배전계통 EMS는,
    상기 과발전 및/또는 과부하 예측 정보에 따라 상기 저장장치의 충방전량을 계산하고, 상기 충방전량에 대한 수요반응지령을 생성하여 상기 복수의 수용가로 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 장치.
  8. 신재생 에너지, ESS, 가정, 공장 및 빌딩 중 하나 이상에 설치된 복수의 수용가에 배전계통을 통해 공급되는 전력을 모니터링하고, 상기 배전계통 상에 실제 과부하가 발생하고 수요반응지령이 발령되었음에도 불구하고 과부하가 해소되지 않고 과부하 문제가 지속되는 경우 부하차단정보를 제공하는 단계;
    상기 부하차단정보에 따라 상기 복수의 수용가의 분산자원에 대한 제어 부하량과 차단 시간을 산출하고, 즉시 차단이 가능하면서 수용가의 파급 영향이 적은 분산 자원에 대한 즉시차단지시를 포함하는 부하차단지령을 생성하는 단계; 및
    생성된 상기 부하차단지령을 상기 분산자원별 차단 시간에 대하여 즉시 차단이 가능한 분산자원 순으로 우선순위를 선정하고, 상기 우선순위에 따라 상기 부하차단지령을 상기 복수의 수용가로 발령하는 단계를 포함하는 전력 수요공급 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수요반응지령을 발령하는 단계는,
    Open ADR 프로토콜을 이용하여 수요반응지령을 발령하는 것을 특징으로 하는 전력 수요공급 관리 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023158100A1 (ko) * 2022-02-21 2023-08-24 주식회사 엘지에너지솔루션 수요 반응 자원의 최적 운영을 위한 에너지 저장 시스템 및 이의 운영 방법
KR102619153B1 (ko) * 2022-08-19 2024-01-02 씨앤씨에이드 주식회사 마이크로 그리드를 위한 신재생 에너지 관리 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675849B (zh) * 2021-10-21 2022-03-08 中国电力科学研究院有限公司 微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150117085A (ko) * 2014-04-09 2015-10-19 전자부품연구원 가상 발전 관리 플랫폼 시스템 및 에너지 관리 방법
KR20160041805A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 김태영 전력수요 관리 시스템 및 그 방법
KR20180044700A (ko) * 2016-10-24 2018-05-03 한국전력공사 고객 맞춤형 수요 반응 프로그램을 운영하는 수요 반응 운영 시스템 및 그 방법
JP2018107981A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 積水化学工業株式会社 配電系統の潮流制御方法及び配電システム
KR102020285B1 (ko) 2017-09-20 2019-09-11 가천대학교 산학협력단 배전계통 운영 지표를 이용한 배전계통의 효과적인 운영방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6653153B2 (ja) * 2015-10-01 2020-02-26 株式会社日立製作所 電力需要調整計画管理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150117085A (ko) * 2014-04-09 2015-10-19 전자부품연구원 가상 발전 관리 플랫폼 시스템 및 에너지 관리 방법
KR20160041805A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 김태영 전력수요 관리 시스템 및 그 방법
KR20180044700A (ko) * 2016-10-24 2018-05-03 한국전력공사 고객 맞춤형 수요 반응 프로그램을 운영하는 수요 반응 운영 시스템 및 그 방법
JP2018107981A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 積水化学工業株式会社 配電系統の潮流制御方法及び配電システム
KR102020285B1 (ko) 2017-09-20 2019-09-11 가천대학교 산학협력단 배전계통 운영 지표를 이용한 배전계통의 효과적인 운영방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023158100A1 (ko) * 2022-02-21 2023-08-24 주식회사 엘지에너지솔루션 수요 반응 자원의 최적 운영을 위한 에너지 저장 시스템 및 이의 운영 방법
KR102619153B1 (ko) * 2022-08-19 2024-01-02 씨앤씨에이드 주식회사 마이크로 그리드를 위한 신재생 에너지 관리 시스템

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