KR20220031359A - Electric energy storage system for fire prevention and maximum profit and control method of the same - Google Patents

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KR20220031359A
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, an electric power storage system includes: a solar photovoltaic inverter for generating and outputting a power from sunlight; a power storage unit for receiving the power from the solar photovoltaic inverter or an external power grid system to store energy; a DC/AC conversion unit for converting an AC power of the solar photovoltaic inverter or the external power grid system into a DC power to supply the DC power to the power storage unit, and transmitting the power stored in the power storage unit to a load as the AC power; and a control unit for receiving a past load power amount used by the load and a past solar power generation amount output from the solar photovoltaic inverter to predict a current solar power generation amount and a current load power amount, and forming a charging and discharging schedule of the power storage unit based on the predicted solar power generation amount, the predicted load power amount, and a set target load amount to control the solar photovoltaic inverter and the DC/AC conversion unit according to the charging and discharging schedule.

Description

화재예방 및 최대수익을 위한 전력저장 시스템 및 그 운영 방법{ELECTRIC ENERGY STORAGE SYSTEM FOR FIRE PREVENTION AND MAXIMUM PROFIT AND CONTROL METHOD OF THE SAME}Electricity storage system for fire prevention and maximum profit and operation method thereof

본 발명은 전력저장 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것으로, 특히 전력 데이터베이스로부터 얻어진 전력 사용량 및 태양광 발전량에 기반하여 배터리의 충전 방식 및 방전 방식을 시간대별로 다르게 조정하는 전력저장 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power storage system and a method for operating the same, and more particularly, to a power storage system for differently adjusting a charging method and a discharging method for each time period based on power consumption and solar power generation amount obtained from a power database, and a method for operating the same will be.

전력은 물리적으로 전력 생산량과 전력 사용량이 실시간으로 일치해야 하는 특성이 있다.Electricity has the characteristic that the amount of electricity produced and the amount of electricity used must match in real time.

따라서, 별도의 보조 시스템을 사용하지 않으면, 전력 사용량이 적은 시간대에 전기에너지를 저장해 놓았다가 전력 사용량이 많은 시간대에 저장해 놓은 전기에너지를 사용하는 것과 같은 효율적인 전력 시스템 운영이 불가능하다.Therefore, unless a separate auxiliary system is used, it is impossible to efficiently operate an electric power system, such as storing electric energy during a time period of low electric power usage and using the stored electric energy during a time period of high electric power use.

또한, 최근에 태양광이나 풍력과 같은 신재생 에너지가 도입되고 있는데, 이러한 신재생 에너지는 날씨와 같은 외부 요인에 따라 전력 생산량이 결정되므로, 전력 사용량에 맞춰 전력 생산량을 조정해야 하는 문제가 발생하게 된다.In addition, recently, new and renewable energy such as solar power or wind power has been introduced. Since the amount of renewable energy is determined according to external factors such as weather, there is a problem that the amount of electricity must be adjusted according to the amount of electricity used. do.

이와 같이 전력 시스템의 효율적인 운영 및 전력 생산량/전력 사용량의 시간적 차이와 관련된 문제를 해결하기 위해 방안으로 전력저장 장치가 사용될 수 있다.As described above, a power storage device may be used as a method to solve problems related to the efficient operation of the power system and the time difference between power production/power usage.

이러한 전력저장 장치는 전기에너지를 저장했다가 필요한 시점에 사용하는 장치이다. 전력저장 장치는 계통 전력의 사용료를 저감시키는 시스템으로 활용될 수 있다. 즉, 전력저장 장치에 사용료가 저렴한 경부하 구간에 전기에너지를 저장하고 있다고 가격대가 비싼 최대 부하 구간에서 전력저장 장치에 저장된 전기에너지를 대체 전원으로 사용할 수 있다.Such a power storage device is a device that stores electrical energy and uses it when needed. The power storage device can be utilized as a system for reducing the usage fee of system power. That is, if the electric energy is stored in the light load section where the usage fee is low in the power storage device, the electric energy stored in the power storage device can be used as an alternative power source in the maximum load section where the price is high.

태양광발전 설비에 에너지 저장 장치(ESS)를 연계할 경우 발전 수익은 태양광 단독 발전에 비해 2~25배 수준으로 추정된다. 전력 사용이 많은 제조업 등이 피크 전력 사용량을 낮추는 목적으로 1MWh 용량의 에너지 저장 장치를 설치할 경우, 연간 1억원 가량의 전기요금 절감이 기대할 수 있다.When an energy storage system (ESS) is connected to a solar power generation facility, the power generation revenue is estimated to be 2 to 25 times that of solar power alone. If the manufacturing industry, which uses a lot of electricity, etc. installs an energy storage device with a capacity of 1MWh for the purpose of lowering the peak power consumption, it can be expected to reduce electricity bills by 100 million won per year.

태양광발전 설비에 에너지 저장 장치(ESS)를 연계를 통한 전력 수요 관리가 운영수익의 극대화를 위하여 요구된다.Power demand management by linking energy storage system (ESS) to solar power generation facilities is required to maximize operating profit.

에너지 저장 장치(ESS : Energy Storage System)은 생산과 소비가 동시에 이루어져야 하는 전기에너지의 특성을 개선하기 위해 생산된 전력 에너지를 저장하여 필요할 때 사용하는 기술이다. 에너지저장시스템은 경부하 구간에서 유휴전력을 저장하고 최대 부하 구간에 저장된 전력을 사용함으로써, 부하 평준화(Load Leveling)를 통한 전력계통 운영의 최적화를 도모하고 전력예비력을 확보할 수 있다. Energy Storage System (ESS) is a technology used when necessary by storing the generated power energy in order to improve the characteristics of electrical energy that must be produced and consumed at the same time. The energy storage system can optimize power system operation through load leveling and secure power reserve by storing idle power in the light load section and using the stored power in the maximum load section.

에너지저장시스템은 출력변동이 심한 신재생에너지의 단점을 보완하여 전력계통의 효율적인 운영 및 안정적인 고품질의 전력을 공급할 수 있다.The energy storage system can provide efficient operation of the power system and stable high-quality power by compensating for the disadvantages of new and renewable energy with high output fluctuations.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 가장 화재예방과 최대수익을 위한 에너지 저장 시스템을 운용하는 방식을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of operating an energy storage system for the most fire prevention and maximum profit.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템은, 태양광으로부터 전력을 생산하여 출력하는 태양광 인버터; 상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통으로부터 전력을 공급받아 에너지를 저장하는 전력 저장부; 상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장부에 공급하고 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하에 교류로 전달하는 직류/교류 변환부; 및 상기 부하에서 사용되는 과거 부하 전력량 및 상기태양광 인버터가 출력하는 과거 태양광 발전량을 제공받아, 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하고 예측된 태양광 발전량 및 부하 전력량 및 설정된 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 및 방전 스케쥴을 형성하여 상기 충전 및 방전 스케쥴에 따라 상기 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 포함한다.A power storage system according to an embodiment of the present invention includes a solar inverter for generating and outputting power from sunlight; a power storage unit for storing energy by receiving power from the solar inverter or an external power grid system; a DC/AC converter for converting AC power of the solar inverter or external power grid system into DC power, supplying it to the power storage unit, and transferring the power stored in the power storage unit as AC to a load; and the past load power used in the load and the past solar power output from the solar inverter to predict the current solar power generation and load power, and based on the predicted solar power generation and load power and set target load to form a charging and discharging schedule of the power storage unit, and a control unit configured to control the solar inverter and the DC/AC converter according to the charging and discharging schedule.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 태양광 발전량 및 상기 부하 전력량을 수집하는 데이터 수집 모듈; 상기 데이터 수집 모듈에서 수집한 데이터를 저장하는 데이터 베이스; 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터를 사용하여 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 예측부; 상기 목표 부하량에 기반하여 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 생성하는 스케쥴 생성부; 및 상기 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴에 따라 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어 모듈을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the control unit, a data collection module for collecting the amount of solar power generation and the amount of load power; a database for storing data collected by the data collection module; a prediction unit for predicting the amount of solar power generation and load power by using the data stored in the database; a schedule generator for generating a charging schedule and a discharging schedule based on the target load; and a control module for controlling the solar inverter and the DC/AC converter according to the charging schedule and the discharging schedule.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스케쥴 생성부는 목표 부하 초과 시작 시각과 최대 부하 구간 시작 시각의 선후에 기반하여 태양광 충전 스케쥴 및 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성한다.In one embodiment of the present invention, the schedule generating unit generates a solar charging schedule and a light load interval charging schedule based on the precedence of the target load excess start time and the maximum load period start time.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템은 태양광으로부터 전력을 생산하여 출력하는 태양광 인버터; 상기 태양광 인버터 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 에너지를 저장하는 전력 저장부; 상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장부에 공급하고 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하에 교류로 전달하는 직류/교류 변환부; 및 상기 부하에서 사용되는 과거 부하 전력량 및 상기 태양광 인버터가 출력하는 과거 태양광 발전량을 제공받아, 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하, 예측된 태양광 발전량 및 부하 전력량 및 설정된 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 및 방전 스케쥴을 형성하여 상기 충전 및 방전 스케쥴에 따라 상기 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이 전력 저장 시스템의 운영 방법은, 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계; 목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 스케쥴을 생성하는 단계; 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계; 및 상기 충전 스케쥴 및 상기 방전 스케쥴에 따라 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 단계를 포함한다.A power storage system according to an embodiment of the present invention includes a solar inverter for generating and outputting power from sunlight; a power storage unit for receiving power from the solar inverter or grid and storing energy; a DC/AC converter for converting AC power of the solar inverter or external power grid system into DC power, supplying it to the power storage unit, and transferring the power stored in the power storage unit as AC to a load; and the past load power used in the load and the past photovoltaic power output from the photovoltaic inverter to predict the current photovoltaic power generation and load power, and to the predicted photovoltaic power generation and load power and set target load and a controller configured to form a charging and discharging schedule of the power storage unit based on the charging and discharging schedule and controlling the solar inverter and the DC/AC converting unit according to the charging and discharging schedule. The operating method of the power storage system includes the steps of estimating the amount of solar power generation and the amount of load power; setting a target load and generating a charging schedule of the power storage unit based on the target load; generating a discharge schedule of the power storage unit based on the target load amount; and controlling the DC/AC converter according to the charging schedule and the discharging schedule.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 스케쥴을 생성하는 단계는: 예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 목표 부하 초과 시각을 산출하는 단계; 상기 목표 부하 초과 시각과 최대 부하 구간 시작 시간을 비교하는 단계; 상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 빠른 경우, 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지의 제1 태양광 발전량을 예측하는 단계; 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 전 상기 전력 저장부의 제1 충전량을 산출하는 단계; 상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지 상기 제1 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성하는 단계; 상기 전력 저장부의 충전 속도를 감안하여 상기 경부하 구간 내에서 외부 계통을 통한 계통 충전을 위한 상기 전력 저장부의 계통 충전 시작 시각을 산출하는 단계; 및 상기 계통 충전 시작 시각부터 상기 경부하 구간 종료 시각 까지 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성하는 단계;를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the step of setting a target load amount and generating the charging schedule of the power storage unit based on the target load amount includes: calculating a target load excess time exceeding the target load amount from the predicted load power amount step; comparing the target load excess time and the maximum load section start time; predicting a first solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of the target load excess when the target load excess time is earlier than the maximum load section start time; calculating the first amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the first solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit; generating a solar charging schedule with the first solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of exceeding the target load; calculating a system charging start time of the power storage unit for system charging through an external system within the light load section in consideration of the charging speed of the power storage unit; and generating a charging schedule for the light load section from the start time of the system charging to the end time of the light load section.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 느린 경우, 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지의 제2 태양광 발전량을 예측하는 단계; 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제2 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 전 상기 전력 저장부의 제2 충전량을 산출하는 단계; 및 상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지 상기 제2 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성하는 단계; 더 포함한다.In an embodiment of the present invention, when the target load exceeding time is slower than the maximum load section start time, predicting a second solar power generation amount from the light load section end time to the maximum load section start time; calculating a second amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the second solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit; and generating a solar charging schedule with the second solar power generation amount from the end time of the light load period to the start time of the maximum load period; include more

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계는: 예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 제1 전력 초과량을 산출하고, 상기 목표 전력량을 초과하는 초과 구간을 산출하여 제1 순위 방전 스케쥴을 설정하는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the generating of the discharge schedule of the power storage unit based on the target load amount includes: calculating a first excess amount of power exceeding the target load amount from the predicted load amount of electricity, and the target amount of electricity and setting a first priority discharge schedule by calculating an excess section exceeding .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 전력 초과량을 차감하고 남은 잔여 충전량을 최대 부하 구간에서 방전하도록 제2 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계; 및 상기 제2 순위 방전 스케쥴 후 잔여 충전량으로 중간 부하 구간에서 방전하도록 제3 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, generating a second priority discharge schedule to discharge the remaining amount of charge remaining after subtracting the excess amount of first power from the upper limit of the charge of the power storage unit in a maximum load section; and generating a third priority discharge schedule to discharge in an intermediate load section with the remaining charge after the second priority discharge schedule.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계는: 과거 태양광 발전량 및 부하 전력량 데이터를 비정형 데이터로 변환하는 단계; 상기 비정형 데이터를 사용하여 머신 러닝 학습 데이터를 추출하는 단계; 상기 머신 러닝 학습 데이터를 사용하여 인공신경망(Recurrent neural network)의 Long Short-Term Memory models(LSTM)의 레이어 모델을 구성하는 단계; 레이어 모델을 반복 학습하는 단계; 및 상기 반복학습에 기반한 상기 태양광 발전량 및 부하 전력량을 24 시간 시계열적으로 예측하는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present invention, predicting the amount of solar power generation and load power may include: converting past solar power generation and load power data into unstructured data; extracting machine learning training data using the unstructured data; constructing a layer model of Long Short-Term Memory models (LSTM) of a recurrent neural network using the machine learning training data; repeatedly learning the layer model; and estimating the solar power generation amount and the load power amount based on the repetitive learning in a 24-hour time series.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력저장 장치의 운영 방법은 화재예방과 최대수익을 위한 운용을 제공할 수 있다.The method of operating a power storage device according to an embodiment of the present invention may provide fire prevention and operation for maximum profit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도1 의 전력 저장 장치의 운용 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 한국 전력이 제공하는 시간대별 사용료에 따른 구간을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전량과 부하 전력량을 예측하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 충전 스케쥴을 생성하는 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 방전 스케쥴을 생성하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of operating the power storage device of FIG. 1 .
3 shows a section according to the usage fee for each time period provided by Korea Electric Power Corporation.
4 is a flowchart for estimating the amount of solar power generation and the amount of load power according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of generating a charging schedule of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of generating a discharge schedule of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
7 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to an embodiment of the present invention.
8 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to another embodiment of the present invention.
9 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는 운영 시 화재예방과 최적수익을 감안한 충방전 알고리즘를 사용한다. 목표 부하량을 설정하여 피크 저감을 통한 기본요금을 절감할 수 있다. 한국전력의 할인 요금 지원에 따라 경부하 구간에서 충전하고, 최대부하 구간에서 방전하여, 최대 할인을 통하여 수익을 창출할 수 있다. The power storage device according to an embodiment of the present invention uses a charging/discharging algorithm in consideration of fire prevention and optimum profit during operation. By setting the target load, the base fee can be reduced through peak reduction. According to KEPCO's discount rate support, it is possible to generate profits through maximum discount by charging in the light load section and discharging in the maximum load section.

전력 저장 장치의 화재 사고 조사에 따르면 화재 발생은 만충 대기 시 배터리 전압 불균형으로 발생하는 빈도가 높았다. 이에 따라 충방전 제어 시 만충 대기 상태를 최소화하면서 최대수익을 위한 충방전 제어 알고리즘을 제공한다.According to the fire accident investigation of power storage devices, the occurrence of fires was frequently caused by battery voltage imbalance during full charge standby. Accordingly, it provides a charge/discharge control algorithm for maximum profit while minimizing the waiting state for full charge during charge/discharge control.

본 발명은 24시간 태양광 발전량과 부하량을 예측하고, 경부하 시간대 미리 충전한다. 태양광 발전량을 감안하여 경부하 시간대 최소로 충전한다. 24시간 부하전력량 예측에 따라 방전 시점을 감안하여 경부하 구간에서 외부 계통 충전 시점을 역으로 산출한다. The present invention predicts the amount of solar power generation and load for 24 hours, and charges in advance during light load time. In consideration of the amount of solar power generation, it is charged to the minimum during light load time. According to the 24-hour load energy prediction, the charging time of the external system is calculated inversely in the light load section in consideration of the discharge time.

본 발명은 배터리 만충 대기 시간을 최소화하고, 충방전 상하한 구간 속도 조절을 통해 안정정 충방전을 하면서 최대 수익을 위한 충방전 기술을 제공한다.The present invention provides a charging/discharging technology for maximum profit while minimizing the waiting time for full battery and performing stable charging and discharging through speed control in the upper and lower limit sections of charging and discharging.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 실험 조건, 물질 종류 등에 의하여 본 발명이 제한되거나 한정되지는 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, these Examples are intended to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited or limited by experimental conditions, material types, and the like. The present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In the drawings, components are exaggerated for clarity. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도1 의 전력 저장 장치의 운용 방법을 설명하는 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of operating the power storage device of FIG. 1 .

도 3은 한국 전력이 제공하는 시간대별 사용료에 따른 구간을 나타낸다.3 shows a section according to the usage fee for each time period provided by Korea Electric Power Corporation.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전량과 부하 전력량을 예측하는 흐름도이다.4 is a flowchart for estimating the amount of solar power generation and the amount of load power according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 충전 스케쥴을 생성하는 흐름도이다.5 is a flowchart of generating a charging schedule of a power storage device according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 방전 스케쥴을 생성하는 흐름도이다.6 is a flowchart of generating a discharge schedule of a power storage device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.7 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.8 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to another embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 나타내는 타이밍 차트이다.9 is a timing chart illustrating a charging schedule and a discharging schedule according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 전력 저장 시스템(100)은, 태양광으로부터 전력을 생산하여 출력하는 태양광 인버터(120); 상기 태양광 인버터(120) 또는 외부 전력망 계통(150)으로부터 전력을 공급받아 에너지를 저장하는 전력 저장부(130); 상기 태양광 인버터(120) 또는 상기 외부 전력망 계통(150)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장부(130)에 공급하고 상기 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 부하(160)에 교류로 전달하는 직류/교류 변환부(140); 및 상기 부하(160)에서 사용되는 과거 부하 전력량 및 상기 태양광 인버터(120)가 출력하는 과거 태양광 발전량을 제공받아, 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하고, 예측된 태양광 발전량 및 부하 전력량 및 설정된 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부(130)의 충전 및 방전 스케쥴을 형성하여 상기 충전 및 방전 스케쥴에 따라 상기 태양광 인버터(120) 및 상기 직류/교류 변환부(140)를 제어하는 제어부(110)를 포함한다.1 to 7 , the power storage system 100 includes a solar inverter 120 for generating and outputting power from sunlight; a power storage unit 130 for receiving power from the solar inverter 120 or an external power grid system 150 and storing energy; AC power of the solar inverter 120 or the external power grid system 150 is converted into DC power and supplied to the power storage unit 130 , and the power stored in the power storage unit 130 is supplied to the load 160 . DC/AC conversion unit 140 for transferring to AC; and the past load power used by the load 160 and the past solar power generation output from the solar inverter 120 to predict the current photovoltaic power generation amount and load power amount, and the predicted solar power generation amount and load Forming a charging and discharging schedule of the power storage unit 130 based on the amount of power and the set target load to control the solar inverter 120 and the DC/AC converter 140 according to the charging and discharging schedule a control unit 110 .

목표 부하량을 설정하여 피크 저감을 통한 기본요금을 절감할 수 있다. 구체적으로, 전기 요금 피크 연동제는 연중 최대전력을 기준하여 기본요금을 부과함으로써 전기요금 절감을 위해 고객 스스로 최대수요를 억제하도록 유도하는 요금제도이다. 따라서, 목표 부하량을 설정하여, 전체적으로 목표 부하량 이상을 외부 전력망에서 사용하지 않을 필요가 있다. 목표 부하량을 초과하는 경우, 전력 저장부(130)에서 저장된 전력은 최우선적으로 목표 부하량 이하로 외부 전력망을 사용하도록 방전될 수 있다.By setting the target load, the base fee can be reduced through peak reduction. Specifically, the electricity rate peak interlocking system is a rate system that induces customers to restrain their maximum demand in order to reduce electricity rates by imposing a basic rate based on the maximum power throughout the year. Therefore, it is necessary to set a target load and not use more than the target load in the external power grid as a whole. When the target load is exceeded, the power stored in the power storage unit 130 may be discharged to use the external power grid with a priority below the target load.

한국 전력은 외부 전력망 계통을 시간대별로 경부하 구간(A), 중간 부하 구간(B), 및 최대 부하 구간(C)으로 구분한다. 한국 전력은 구간에 따라 다른 요금을 책정할 수 있다. 경부하 구간(A)이 가장 저렴하고, 최대 부하 구간(C)이 가장 비쌀 수 있다. 따라서, 전력 저장 장치는 경부하 구간(A)에 충전되고, 최대 부하 구간(C)에서 방전될 수 있다. 하지만, 이러한 경우, 전력 저장부는 태양광 발전량을 효율적으로 이용하지 못한다. 또한, 전력 저장부(130)는 만충 상태로 오래동안 유지되어 화재 발생의 가능성을 높인다.Korea Electric Power divides the external power grid system into a light load section (A), a medium load section (B), and a maximum load section (C) by time zone. KEPCO may set different rates depending on the section. The light load section (A) may be the cheapest, and the maximum load section (C) may be the most expensive. Accordingly, the power storage device may be charged in the light load period (A) and discharged in the maximum load period (C). However, in this case, the power storage unit does not efficiently use the amount of solar power generation. In addition, the power storage unit 130 is maintained in a fully charged state for a long time to increase the possibility of fire.

도 7을 참조하면, 전력 저장부(130)는 태양광 발전량을 이용하여 목표 부하량 시작 시각 직전 까지 충전한다. 이어서, 목표 부하량을 초과하는 부하 전력량이 발생하면, 전력 저장부는 바로 방전을 수행하여, 만충 상태로 오래동안 유지하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 7 , the power storage unit 130 charges by using the amount of solar power until just before the start time of the target load amount. Subsequently, when the amount of load power exceeding the target load amount is generated, the power storage unit may immediately perform discharging and may not maintain the full charge state for a long time.

도 8을 참조하면, 전력 저장부는 태양광 발전량을 이용하여 최대 부하 구간 시각 시작 바로 직전 까지 충전한다. 이어서, 최대 부하 구간(C)이 시작되면, 전력 저장부는 바로 방전을 수행하여, 만충 상태로 오래동안 유지하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 8 , the power storage unit is charged using the amount of solar power until just before the start of the time of the maximum load section. Subsequently, when the maximum load period C starts, the power storage unit may immediately perform discharging and may not maintain the full charge state for a long time.

상기 제어부(110)는, 상기 태양광 발전량 및 상기 부하 전력량을 수집하는 데이터 수집 모듈(112); 상기 데이터 수집 모듈(112)에서 수집한 데이터를 저장하는 데이터 베이스(114); 상기 데이터 베이스(114)에 저장된 데이터를 사용하여 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 예측부(116); 및 상기 목표 부하량에 기반하여 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 생성하는 스케쥴 생성부(118); 및 상기 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴에 따라 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어 모듈(119)을 포함할 수 있다.The control unit 110 includes a data collection module 112 for collecting the amount of solar power generation and the amount of load power; a database 114 for storing the data collected by the data collection module 112; a prediction unit 116 for predicting the amount of solar power generation and load power by using the data stored in the database 114; and a schedule generator 118 for generating a charging schedule and a discharging schedule based on the target load. and a control module 119 for controlling the solar inverter and the DC/AC converter according to the charging schedule and the discharging schedule.

데이터 수집 모듈(112)는 부하 계측기(162)를 통하여 측정된 부하 전력량 및 측정 시각, 상기 태양광 인버터 내부에 설치된 전력 계측기를 통하여 측정된 태양광 발전량 및 시각을 실시간 또는 일정한 주기로 수집할 수 있다.The data collection module 112 may collect the amount of load power and the measurement time measured through the load meter 162 and the amount and time of photovoltaic generation measured through the power meter installed inside the solar inverter in real time or at regular intervals.

데이터 베이스(114)는 상기 부하 전력량 및 측정 시각 및 상기 태양광 발전량 및 시각을 저장할 수 있다. 데이터 베이스(114)는 상기 부하 전력량 및 측정 시각 및 상기 태양광 발전량 및 시각을 비정형 데이터로 변환하여 저장할 수 있다. 상기 비정형 데이터는 머신 러닝에 사용될 수 있다. 비정형 데이터는 머신 러닝 학습을 위하여 머신 러닝 학습 데이터로 변환될 수 있다. 일부의 머신 러닝 학습 데이터는 머신 러닝의 입력 데이터로 사용되고, 나머지 데이터는 머신 러닝의 검증을 위하여 사용될 수 있다.The database 114 may store the load power amount and measurement time, and the solar power generation amount and time. The database 114 may convert and store the load power amount and measurement time and the solar power generation amount and time into unstructured data. The unstructured data may be used for machine learning. The unstructured data may be converted into machine learning training data for machine learning learning. Some of the machine learning training data may be used as input data for machine learning, and the remaining data may be used for machine learning verification.

예측부(116)는 인공신경망을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 예측부는 Recurrent neural network를 사용하며, 더 구체적으로, Long Short-Term Memory models(LSTM) 레이어 모델을 사용할 수 있다. 상기 예측부는 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측할 수 있다. 상기 태양광 발전량 및 부하 전력량의 예측은 계절 및 기상 정보를 활용할 수 있다.The prediction unit 116 may use an artificial neural network. Specifically, the prediction unit uses a recurrent neural network, and more specifically, a Long Short-Term Memory models (LSTM) layer model may be used. The prediction unit may predict the current amount of solar power generation and the amount of load power. The prediction of the amount of solar power generation and load power may utilize season and weather information.

상기 스케쥴 생성부(118)는 목표 부하 초과 시작 시각과 최대 부하 구간(C) 시작 시각의 선후에 기반하여 태양광 충전 스케쥴 및 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성할 수 있다. The schedule generation unit 118 may generate a solar charging schedule and a light load interval charging schedule based on a precedence of the target load excess start time and the maximum load period C start time.

목표 부하량은 예측된 부하 전력량 중의 최대값, 상기 전력 저장 시스템의 최대 방전 출력량에 의존할 수 있다. 예를 들어, 목표 부하량은 예측된 부하 전력량 중의 최대값에서 상기 전력 저장 시스템의 최대 방전 출력량을 차감하여 설정될 수 있다. The target load amount may depend on a maximum value among the predicted load power amounts, and a maximum discharge output amount of the power storage system. For example, the target load amount may be set by subtracting the maximum discharge output amount of the power storage system from the maximum value among the predicted load power amounts.

상기 스케쥴 생성부(118)는 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 생성할 수 있다. 상기 충전 스케쥴은 태양광 충전 스케쥴 및 경부하 구간 충전 스케쥴을 포함할 수 있다. 상기 방전 스케쥴은 목표 부하량을 초과하는 초과 구간(D)에 설정되는 제1 순위 방전 스케쥴 및 최대 부하 구간(C)에 설정되는 제2 순위 방전 스케쥴 및 중간 부하 구간에 설정되는 제3 순위 방전 스케쥴을 포함할 수 있다.The schedule generator 118 may generate a charging schedule and a discharging schedule. The charging schedule may include a solar charging schedule and a light load period charging schedule. The discharge schedule includes a first priority discharge schedule set in the excess section (D) exceeding the target load, a second priority discharge schedule set in the maximum load section (C), and a third priority discharge schedule set in the middle load section may include

제어 모듈(119)은 상기 충전 스케쥴 및 상기 충전 스케쥴에 따라 상기 직류/교류 변환부(140)를 제어할 수 있다. 또한, 제어 모듈(119)은 상기 태양광 인버터(120)를 일사량이 임계값 이상인 경우에 동작시킬 수 있다.The control module 119 may control the DC/AC converter 140 according to the charging schedule and the charging schedule. Also, the control module 119 may operate the solar inverter 120 when the amount of solar radiation is equal to or greater than a threshold value.

전력 저장 시스템의 운영 방법은, 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계(S10); 목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부(130)의 충전 스케쥴을 생성하는 단계(S20); 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부(130)의 방전 스케쥴을 생성하는 단계(S30); 및 상기 충전 스케쥴 및 상기 방전 스케쥴에 따라 상기 직류/교류 변환부(140)를 제어하는 단계(S40)를 포함한다.The operation method of the power storage system includes the steps of predicting the amount of solar power generation and the amount of load power (S10); setting a target load and generating a charging schedule of the power storage unit 130 based on the target load (S20); generating a discharge schedule of the power storage unit 130 based on the target load (S30); and controlling the DC/AC converter 140 according to the charging schedule and the discharging schedule (S40).

태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계(S10)는, 과거 태양광 발전량 및 부하 전력량 데이터를 비정형 데이터로 변환하는 단계(S101); 상기 비정형 데이터를 사용하여 머신 러닝 학습 데이터를 추출하는 단계(S110); 상기 머신 러닝 학습 데이터를 사용하여 인공신경망(Recurrent neural network)의 Long Short-Term Memory models(LSTM)의 레이어 모델을 구성하는 단계(S120); 레이어 모델을 반복 학습하는 단계(S130); 및 상기 반복학습에 기반한 상기 태양광 발전량 및 부하 전력량을 24 시간 시계열적으로 예측하는 단계(S140)를 포함한다.Predicting the amount of solar power generation and load power (S10), the steps of converting past solar power generation and load power data into unstructured data (S101); extracting machine learning learning data using the unstructured data (S110); constructing a layer model of Long Short-Term Memory models (LSTM) of a recurrent neural network using the machine learning training data (S120); repeatedly learning the layer model (S130); and estimating the solar power generation amount and the load power amount based on the repetitive learning in a 24-hour time series (S140).

목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 스케쥴을 생성하는 단계(S20)는, 예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 목표 부하 초과 시각을 산출하는 단계(S201); 상기 목표 부하 초과 시각과 최대 부하 구간 시작 시간을 비교하는 단계(S210); 상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 빠른 경우, 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지의 제1 태양광 발전량을 예측하는 단계(S220a); 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 시작 전 상기 전력 저장부의 제1 충전량을 산출하는 단계(S230a); 상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지 상기 제1 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성하는 단계(S240a); 상기 전력 저장부의 충전 속도를 감안하여 상기 경부하 구간 내에서 외부 계통을 통한 계통 충전을 위한 상기 전력 저장부의 계통 충전 시작 시각을 산출하는 단계(S250); 및 상기 계통 충전 시작 시각부터 상기 경부하 구간 종료 시각 까지 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성하는 단계(S260);를 포함한다.Setting a target load amount and generating the charging schedule of the power storage unit based on the target load amount (S20) may include calculating a target load excess time exceeding the target load amount from a predicted load power amount (S201); Comparing the target load exceeding time and the maximum load section start time (S210); If the target load excess time is earlier than the maximum load period start time, predicting a first solar power generation amount from the light load period end time to the target load excess start time (S220a); calculating the first amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the first solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit (S230a); generating a solar charging schedule with the first solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of exceeding the target load (S240a); calculating a system charging start time of the power storage unit for system charging through an external system within the light load section in consideration of the charging speed of the power storage unit (S250); and generating a charging schedule for the light load section from the start time of the system charging to the end time of the light load section (S260).

상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 느린 경우(S210), 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지의 제2 태양광 발전량을 예측할 수 있다(S220b).When the target load excess time is slower than the maximum load section start time (S210), the second solar power generation amount from the light load section end time to the maximum load section start time can be predicted (S220b).

이어서, 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제2 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 전 상기 전력 저장부의 제2 충전량을 산출하는 단계(S230b);then, calculating the second amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the second solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit (S230b);

이어서, 상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지 상기 제2 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성할 수 있다(S240b).Subsequently, a solar charging schedule may be generated with the second solar power generation amount from the end time of the light load period to the start time of the maximum load period (S240b).

이어서, 상기 전력 저장부의 충전 속도를 감안하여 상기 경부하 구간 내에서 외부 계통을 통한 계통 충전을 위한 상기 전력 저장부의 계통 충전 시작 시각을 산출할 수 있다(S250);Next, in consideration of the charging speed of the power storage unit, a system charging start time of the power storage unit for system charging through an external system within the light load section may be calculated (S250);

이어서, 상기 계통 충전 시작 시각부터 상기 경부하 구간 종료 시각 까지 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성할 수 있다(S260). Subsequently, a light load section charging schedule may be generated from the system charging start time to the light load section end time (S260).

상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계(S30)는, 예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 제1 전력 초과량을 산출하고, 상기 목표 전력량을 초과하는 초과 구간(D)을 산출하여 제1 순위 방전 스케쥴을 설정하는 단계(S301)를 포함한다.In the step (S30) of generating a discharge schedule of the power storage unit based on the target load amount, a first excess amount of power exceeding the target load amount is calculated from the predicted amount of load power, and an excess section exceeding the target amount of power ( and D) calculating and setting a first priority discharge schedule (S301).

상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계(S30)는, 상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 전력 초과량을 차감하고 남은 잔여 충전량을 최대 부하 구간에서 방전하도록 제2 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계(S310); 및 상기 제2 순위 방전 스케쥴 후 잔여 충전량으로 중간 부하 구간에서 방전하도록 제3 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계(S320)를 더 포함할 수 있다.The step of generating the discharge schedule of the power storage unit based on the target load amount (S30) includes subtracting the first excess amount of power from the upper limit of the charge of the power storage unit and discharging the remaining charge in the maximum load section. generating a discharge schedule (S310); and generating (S320) a third priority discharge schedule to discharge in an intermediate load section with the remaining charge after the second priority discharge schedule.

다시, 도 7을 참조하면, 목표 부하 초과 시간이 최대 부하 구간의 시작 시간보다 빠른 경우, 충전 및 방전 스케쥴이 표시된다. 9시 ~10시 의 중간 부하 구간(B)에서, 예측 부하 전력량은 목표 부하량에 도달한다. 예측 부하 전력량이 목표 부하량과 일치하는 목표 부하 초과 시작 시간이 산출된다. 경부하 구간이 종료되는 시점에서 상기 목표 부하 초과 시작 시간 까지 태양광 발전량이 예측되고, 전력 저장부는 이 구간에서 태양광 발전량에 의하여 태양광 충전 스케쥴이 설정된다. Again, referring to FIG. 7 , when the target load excess time is earlier than the start time of the maximum load section, the charging and discharging schedules are displayed. In the middle load section (B) from 9:00 to 10:00, the predicted load wattage reaches the target load. A target load overrun start time in which the predicted load wattage coincides with the target load is calculated. The amount of solar power generation is predicted from the end of the light load section to the start time of exceeding the target load, and the power storage unit sets a solar charge schedule according to the amount of photovoltaic power generation in this section.

이어서, 경부하 구간에서 외부 전력망 계통으로 상기 전력 저장부의 나머지 충전량을 충전하기 위하여 충전 속도를 고려하여 계통 충전 시작이 산출된다. 본 실시예에서, 계통 충전 시작은 23시이다. Then, the start of grid charging is calculated in consideration of the charging speed in order to charge the remaining amount of charge of the power storage unit to the external power grid system in the light load section. In this embodiment, the start of grid charging is 23:00.

목표 부하 초과 시간 시각 이후에는 방전 스케쥴이 설정된다. 제1 순위 방전 스케쥴은 예측 부하 전력량이 목표 부하량을 초과하는 초과 구간(D)에 설정된다. 바람직하게는 상기 전력 저장부의 총 충전략을 100%으로 가정하면, 초과 구간의 전력 초과량은 20% 수준일 수 있다. 따라서, 나머지 충전량 80%는 최대 부한 구간(C)에 제2 순위로 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 최대 부하 구간(C)가 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제2 순위 스케쥴에서 제외된다. 제2 순위 스케쥴에서 70 %가 사용되어, 10 %가 남는다.After the target load excess time, the discharge schedule is set. The first priority discharge schedule is set in the excess section D in which the predicted load power exceeds the target load. Preferably, assuming that the total charging strategy of the power storage unit is 100%, the excess amount of power in the excess section may be at the level of 20%. Accordingly, the remaining 80% of the charging amount is allocated to the maximum load section (C) as the second priority. However, when the excess section (D) and the maximum load section (C) overlap, the overlapping section is excluded from the second priority schedule. In the second priority schedule, 70% is used, leaving 10%.

이어서, 나머지 10%는 중간 부하 구간(B)에 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 중간 부하 구간(B)가 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제3 순위 스케쥴에서 제외된다. Then, the remaining 10% is allocated to the intermediate load section (B). However, when the excess section (D) and the intermediate load section (B) overlap, the overlapping section is excluded from the third priority schedule.

태양광 발전량은 경부하 구간 종료 시각에서 목표 부하 초과 시작 시간 사이에는 전력 저장부의 충전을 위하여 설정되고, 나머지 구간은 부하에 전력을 직접 공급한다.The amount of solar power generation is set for charging the power storage unit between the end time of the light load section and the start time of exceeding the target load, and power is directly supplied to the load in the remaining section.

다시, 도 8을 참조하면, 목표 부하 초과 시간이 최대 부하 구간의 시작 시간보다 느린 경우, 충전 및 방전 스케쥴이 표시된다. 12시 ~13시 의 중간 부하 구간(B)에서, 예측 부하 전력량은 목표 부하량에 도달한다. 예측 부하 전력량이 목표 부하량과 일치하는 목표 부하 초과 시작 시간이 산출된다. 경부하 구간이 종료되는 시점에서 상기 최대 부하 구간의 시작 시간 까지 태양광 발전량이 예측되고, 전력 저장부는 이 구간에서 태양광 발전량에 의하여 태양광 충전 스케쥴이 설정된다. Again, referring to FIG. 8 , when the target load exceeding time is slower than the start time of the maximum load section, the charging and discharging schedules are displayed. In the middle load section (B) from 12:00 to 13:00, the predicted load wattage reaches the target load. A target load overrun start time in which the predicted load wattage coincides with the target load is calculated. The amount of solar power generation is predicted from the end of the light load section to the start time of the maximum load section, and the power storage unit sets a solar charge schedule according to the amount of photovoltaic power generation in this section.

이어서, 경부하 구간에서 외부 전력망 계통으로 상기 전력 저장부의 나머지 충전량을 충전하기 위하여 충전 속도를 고려하여 계통 충전 시작이 산출된다. 본 실시예에서, 계통 충전 시작은 1시이다. Then, the start of grid charging is calculated in consideration of the charging speed in order to charge the remaining amount of charge of the power storage unit to the external power grid system in the light load section. In this embodiment, the start of grid charging is 1 o'clock.

목표 부하 초과 시작 시간 이후에는 방전 스케쥴이 설정된다. 제1 순위 방전 스케쥴은 예측 부하 전력량이 목표 부하량을 초과하는 초과 구간(D)에 설정된다. 바람직하게는 상기 전력 저장부의 총 충전략을 100%으로 가정하면, 초과 구간의 전력 초과량은 20% 수준일 수 있다. 따라서, 나머지 충전량 80%는 최대 부한 구간(C)에 제2 순위로 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 최대 부하 구간(C)가 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제2 순위 스케쥴에서 제외된다. 제2 순위 스케쥴에서 70 %가 사용되어, 10 %가 남는다.After the target load overrun start time, the discharge schedule is set. The first priority discharge schedule is set in the excess section D in which the predicted load power exceeds the target load. Preferably, assuming that the total charging strategy of the power storage unit is 100%, the excess amount of power in the excess section may be at the level of 20%. Accordingly, the remaining 80% of the charging amount is allocated to the maximum load section (C) as the second priority. However, when the excess section (D) and the maximum load section (C) overlap, the overlapping section is excluded from the second priority schedule. In the second priority schedule, 70% is used, leaving 10%.

이어서, 나머지 10%는 중간 부하 구간(B)에 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 중간 부하 구간(B)이 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제3 순위 스케쥴에서 제외된다. Then, the remaining 10% is allocated to the intermediate load section (B). However, when the excess section (D) and the intermediate load section (B) overlap, the overlapping section is excluded from the third priority schedule.

태양광 발전량은 경부하 구간 종료 시각에서 최대 부하 구간의 시작 시간 사이에는 전력 저장부의 충전을 위하여 설정되고, 나머지 구간은 부하에 전력을 직접 공급한다.The amount of solar power generation is set for charging the power storage unit between the end time of the light load section and the start time of the maximum load section, and power is directly supplied to the load in the remaining section.

다시, 도 9을 참조하면, 목표 부하 초과 시간이 최대 부하 구간의 시작 시간보다 느린 경우, 충전 및 방전 스케쥴이 표시된다. 10시 ~12시의 최대 부하 구간(C)에서, 예측 부하 전력량은 목표 부하량에 도달한다. 예측 부하 전력량이 목표 부하량과 일치하는 목표 부하 초과 시작 시간이 산출된다. 경부하 구간이 종료되는 시점에서 상기 최대 부하 구간의 시작 시간 까지 태양광 발전량이 예측되고, 전력 저장부는 이 구간에서 태양광 발전량에 의하여 태양광 충전 스케쥴이 설정된다. Again, referring to FIG. 9 , when the target load exceeding time is slower than the start time of the maximum load section, the charging and discharging schedules are displayed. In the maximum load section (C) between 10:00 and 12:00, the predicted load wattage reaches the target load. A target load overrun start time in which the predicted load wattage coincides with the target load is calculated. The amount of solar power generation is predicted from the end of the light load section to the start time of the maximum load section, and the power storage unit sets a solar charge schedule according to the amount of photovoltaic power generation in this section.

이어서, 경부하 구간에서 외부 전력망 계통으로 상기 전력 저장부의 나머지 충전량을 충전하기 위하여 충전 속도를 고려하여 계통 충전 시작이 산출된다. 본 실시예에서, 계통 충전 시작은 1시이다. Then, the start of grid charging is calculated in consideration of the charging speed in order to charge the remaining amount of charge of the power storage unit to the external power grid system in the light load section. In this embodiment, the start of grid charging is 1 o'clock.

목표 부하 초과 시작 시간 이후에는 방전 스케쥴이 설정된다. 제1 순위 방전 스케쥴은 예측 부하 전력량이 목표 부하량을 초과하는 초과 구간(D)에 설정된다. 바람직하게는 상기 전력 저장부의 총 충전량을 100%으로 가정하면, 초과 구간(D)의 전력 초과량은 20% 수준일 수 있다. 따라서, 나머지 충전량 80%는 최대 부하 구간(C)에 제2 순위로 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 최대 부하 구간(C)이 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제2 순위 스케쥴에서 제외된다. 제2 순위 스케쥴에서 70 %가 사용되어, 10 %가 남는다.After the target load overrun start time, the discharge schedule is set. The first priority discharge schedule is set in the excess section D in which the predicted load power exceeds the target load. Preferably, assuming that the total amount of charge of the power storage unit is 100%, the excess amount of power in the excess section D may be at the level of 20%. Accordingly, the remaining charge amount of 80% is allocated to the maximum load section (C) as the second priority. However, when the excess section (D) and the maximum load section (C) overlap, the overlapping section is excluded from the second priority schedule. In the second priority schedule, 70% is used, leaving 10%.

이어서, 나머지 10%는 중간 부하 구간(B)에 할당된다. 다만, 상기 초과 구간(D)와 중간 부하 구간(B)이 중첩되는 경우, 중첩된 구간은 제3 순위 스케쥴에서 제외된다. Then, the remaining 10% is allocated to the intermediate load section (B). However, when the excess section (D) and the intermediate load section (B) overlap, the overlapping section is excluded from the third priority schedule.

태양광 발전량은 경부하 구간 종료 시각에서 최대 부하 구간의 시작 시간 사이에는 전력 저장부의 충전을 위하여 설정되고, 나머지 구간은 부하에 전력을 직접 공급한다.The amount of solar power generation is set for charging the power storage unit between the end time of the light load section and the start time of the maximum load section, and power is directly supplied to the load in the remaining section.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains in the claims. It includes all of the various types of embodiments that can be implemented without departing from the technical spirit.

110: 제어부
120: 태양광 인버터
130: 전력 저장부
140: 직류/교류 변환부
160: 부하
110: control unit
120: solar inverter
130: power storage unit
140: DC / AC conversion unit
160: load

Claims (9)

태양광으로부터 전력을 생산하여 출력하는 태양광 인버터;
상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통으로부터 전력을 공급받아 에너지를 저장하는 전력 저장부;
상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장부에 공급하고 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하에 교류로 전달하는 직류/교류 변환부; 및
상기 부하에서 사용되는 과거 부하 전력량 및 상기 태양광 인버터가 출력하는 과거 태양광 발전량을 제공받아, 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하고, 예측된 태양광 발전량 및 부하 전력량 및 설정된 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 및 방전 스케쥴을 형성하여 상기 충전 및 방전 스케쥴에 따라 상기 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
a solar inverter for generating and outputting power from sunlight;
a power storage unit for storing energy by receiving power from the solar inverter or an external power grid system;
a DC/AC conversion unit for converting AC power of the solar inverter or external power grid system into DC power, supplying it to the power storage unit, and transferring the power stored in the power storage unit as AC to a load; and
Receives the past load power used in the load and the past solar power output from the solar inverter, predicts the current photovoltaic power generation and load power, and based on the predicted solar power generation and load power and set target load to form a charging and discharging schedule of the power storage unit, and a control unit for controlling the solar inverter and the DC/AC conversion unit according to the charging and discharging schedule.
제1항에 있어서,
상기 제어부는:
상기 태양광 발전량 및 상기 부하 전력량을 수집하는 데이터 수집 모듈;
상기 데이터 수집 모듈에서 수집한 데이터를 저장하는 데이터 베이스;
상기 데이터 베이스에 저장된 데이터를 사용하여 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 예측부;
상기 목표 부하량에 기반하여 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴을 생성하는 스케쥴 생성부; 및
상기 충전 스케쥴 및 방전 스케쥴에 따라 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
According to claim 1,
The control unit is:
a data collection module for collecting the solar power generation amount and the load power amount;
a database for storing data collected by the data collection module;
a prediction unit for predicting the amount of solar power generation and load power by using the data stored in the database;
a schedule generator for generating a charging schedule and a discharging schedule based on the target load; and
and a control module for controlling the solar inverter and the DC/AC converter according to the charging schedule and the discharging schedule.
제1항에 있어서,
상기 스케쥴 생성부는 목표 부하 초과 시작 시각과 최대 부하 구간 시작 시각의 선후에 기반하여 태양광 충전 스케쥴 및 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
According to claim 1,
The schedule generating unit generates a solar charging schedule and a light load interval charging schedule based on the preceding and following the target load excess start time and the maximum load period start time.
태양광으로부터 전력을 생산하여 출력하는 태양광 인버터; 상기 태양광 인버터 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 에너지를 저장하는 전력 저장부; 상기 태양광 인버터 또는 외부 전력망 계통의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장부에 공급하고 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하에 교류로 전달하는 직류/교류 변환부; 및 상기 부하에서 사용되는 과거 부하 전력량 및 상기 태양광 인버터가 출력하는 과거 태양광 발전량을 제공받아, 현재의 태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하, 예측된 태양광 발전량 및 부하 전력량 및 설정된 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 및 방전 스케쥴을 형성하여 상기 충전 및 방전 스케쥴에 따라 상기 태양광 인버터 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 전력 저장 시스템의 운영 방법에 있어서,
태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계;
목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 스케쥴을 생성하는 단계;
상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계; 및
상기 충전 스케쥴 및 상기 방전 스케쥴에 따라 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
a solar inverter for generating and outputting power from sunlight; a power storage unit for receiving power from the solar inverter or grid and storing energy; a DC/AC conversion unit for converting AC power of the solar inverter or external power grid system into DC power, supplying it to the power storage unit, and transferring the power stored in the power storage unit as AC to a load; and the past load power used in the load and the past photovoltaic power output from the photovoltaic inverter to predict the current photovoltaic power generation and load power, and to the predicted photovoltaic power generation and load power and set target load In the operating method of a power storage system comprising a control unit that forms a charge and discharge schedule of the power storage unit based on the charge and discharge schedule and controls the solar inverter and the DC/AC conversion unit according to the charging and discharging schedule,
Predicting the amount of solar power generation and load power;
setting a target load and generating a charging schedule of the power storage unit based on the target load;
generating a discharge schedule of the power storage unit based on the target load amount; and
and controlling the DC/AC converter according to the charging schedule and the discharging schedule.
제4 항에 있어서.
목표 부하량을 설정하고 상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 충전 스케쥴을 생성하는 단계는:
예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 목표 부하 초과 시각을 산출하는 단계;
상기 목표 부하 초과 시각과 최대 부하 구간 시작 시간을 비교하는 단계;
상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 빠른 경우, 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지의 제1 태양광 발전량을 예측하는 단계;
상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 전 상기 전력 저장부의 제1 충전량을 산출하는 단계;
상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 목표 부하 초과 시작 시각 까지 상기 제1 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성하는 단계;
상기 전력 저장부의 충전 속도를 감안하여 상기 경부하 구간 내에서 외부 계통을 통한 계통 충전을 위한 상기 전력 저장부의 계통 충전 시작 시각을 산출하는 단계; 및
상기 계통 충전 시작 시각부터 상기 경부하 구간 종료 시각 까지 경부하 구간 충전 스케쥴을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
5. The method of claim 4 .
Setting a target load amount and generating a charging schedule of the power storage unit based on the target load amount includes:
calculating a target load excess time exceeding the target load amount from the predicted load power amount;
comparing the target load excess time and the maximum load section start time;
predicting a first solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of the target load excess when the target load excess time is earlier than the maximum load section start time;
calculating the first amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the first solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit;
generating a solar charging schedule with the first solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of exceeding the target load;
calculating a system charging start time of the power storage unit for system charging through an external system within the light load section in consideration of the charging speed of the power storage unit; and
and generating a charging schedule for the light load section from the start time of the grid charging to the end time of the light load section.
제5 항에 있어서.
상기 목표 부하 초과 시각이 상기 최대 부하 구간 시작 시간보다 느린 경우, 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지의 제2 태양광 발전량을 예측하는 단계;
상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제2 태양광 발전량을 차감하여 상기 경부하 구간 종료 전 상기 전력 저장부의 제2 충전량을 산출하는 단계; 및
상기 경부하 구간 종료 시각에서 상기 최대 부하 구간 시작 시각 까지 상기 제2 태양광 발전량으로 태양광 충전 스케쥴을 생성하는 단계; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
6. The method of claim 5.
predicting a second solar power generation amount from the end time of the light load section to the start time of the maximum load section when the target load exceeding time is slower than the start time of the maximum load section;
calculating a second amount of charge of the power storage unit before the end of the light load period by subtracting the second solar power generation amount from the upper limit of the charge of the power storage unit; and
generating a solar charging schedule with the second solar power generation amount from the end time of the light load period to the start time of the maximum load period; The method of operating a power storage system, characterized in that it further comprises.
제4 항에 있어서.
상기 목표 부하량에 기반하여 상기 전력 저장부의 방전 스케쥴을 생성하는 단계는:
예측된 부하 전력량에서 상기 목표 부하량을 초과하는 제1 전력 초과량을 산출하고, 상기 목표 전력량을 초과하는 초과 구간을 산출하여 제1 순위 방전 스케쥴을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
5. The method of claim 4 .
The generating of the discharge schedule of the power storage unit based on the target load may include:
Calculating a first power excess exceeding the target load amount from the predicted load power amount, calculating an excess section exceeding the target power amount, and setting a first priority discharge schedule. how it operates.
제7 항에 있어서.
상기 전력 저장부의 충전 상한치에서 상기 제1 전력 초과량을 차감하고 남은 잔여 충전량을 최대 부하 구간에서 방전하도록 제2 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계; 및
상기 제2 순위 방전 스케쥴 후 잔여 충전량으로 중간 부하 구간에서 방전하도록 제3 순위 방전 스케쥴을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
8. The method of claim 7 .
generating a second priority discharge schedule to discharge the remaining amount of charge remaining after subtracting the excess amount of first power from the upper limit of charge of the power storage unit; and
The method of operating a power storage system, further comprising the step of generating a third priority discharge schedule to discharge in an intermediate load section with the remaining charge after the second priority discharge schedule.
제4 항에 있어서.
태양광 발전량 및 부하 전력량을 예측하는 단계는:
과거 태양광 발전량 및 부하 전력량 데이터를 비정형 데이터로 변환하는 단계;
상기 비정형 데이터를 사용하여 머신 러닝 학습 데이터를 추출하는 단계;
상기 머신 러닝 학습 데이터를 사용하여 인공신경망(Recurrent neural network)의 Long Short-Term Memory models(LSTM)의 레이어 모델을 구성하는 단계;
레이어 모델을 반복 학습하는 단계; 및
상기 반복학습에 기반한 상기 태양광 발전량 및 부하 전력량을 24 시간 시계열적으로 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템의 운영 방법.
5. The method of claim 4 .
Predicting solar power generation and load power is:
converting past solar power generation and load power data into unstructured data;
extracting machine learning training data using the unstructured data;
constructing a layer model of Long Short-Term Memory models (LSTM) of a recurrent neural network using the machine learning training data;
repeatedly learning the layer model; and
The method of operating a power storage system comprising the step of estimating the amount of solar power generation and the amount of load power based on the repetitive learning in a 24-hour time series.
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