KR20220073568A - Time calculation module for electric vehicle battery charging - Google Patents

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KR20220073568A
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오세영
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한국전기차인프라기술(주)
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Abstract

본 발명은 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템은 에너지 입력모듈, 에너지생산정보 수신모듈, 에너지사용정보 수신모듈, 스토리지정보 수신모듈, 연산모듈 및 제어모듈을 포함한다. 상기 에너지 입력모듈은 재생에너지원 또는 신에너지원을 포함하는 분산전원으로부터 전기 에너지를 공급 받는다. 상기 에너지생산정보 수신모듈은 상기 분산전원의 전기에너지 생산에 관련된 에너지생산정보를 수신한다. 상기 에너지사용정보 수신모듈은 에너지 수요처로부터 전기에너지 사용에 관한 에너지사용정보를 수신한다. 상기 스토리지정보 수신모듈은 서로 다른 특성을 가지는 복수의 스토리지(storage)에 관한 스토리지정보를 수신한다. 상기 연산모듈은 상기 에너지생산정보, 에너지사용정보 및 스토리지정보를 기초로 전기요금이 최소화될 수 있도록 하는 에너지 맵을 계산한다. 상기 에너지 제어모듈은 상기 에너지 맵에 따라 선택된 스토리지에 분산전원의 전기에너지가 저장되고, 선택된 스토리지에서 전기에너지가 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a smart microgrid operating system and method for an electric vehicle.
To this end, the smart microgrid operating system for an electric vehicle according to the present invention includes an energy input module, an energy production information receiving module, an energy use information receiving module, a storage information receiving module, an operation module, and a control module. The energy input module receives electric energy from a distributed power source including a renewable energy source or a new energy source. The energy production information receiving module receives energy production information related to the electric energy production of the distributed power source. The energy use information receiving module receives energy use information related to the use of electric energy from an energy consumer. The storage information receiving module receives storage information about a plurality of storages having different characteristics. The calculation module calculates an energy map to minimize electricity bills based on the energy production information, energy use information, and storage information. The energy control module is characterized in that the electric energy of the distributed power is stored in the storage selected according to the energy map, and controls the electric energy to be output from the selected storage.

Description

전기 자동차 배터리 충전 소요 시간 계산 모듈 {TIME CALCULATION MODULE FOR ELECTRIC VEHICLE BATTERY CHARGING}Electric vehicle battery charging time calculation module {TIME CALCULATION MODULE FOR ELECTRIC VEHICLE BATTERY CHARGING}

본 발명은 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부환경이나, 이에 영향받는 전기에너지 공급 시스템의 여러 요소들을 고려하여 적절한 전기를 전기 자동차에 효율적으로 공급하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a smart micro-grid operating system and method for an electric vehicle, and more particularly, to efficiently supply appropriate electricity to an electric vehicle in consideration of the external environment and various elements of the electric energy supply system affected by it. It's about technology.

현재의 전기 자동차 전력 인프라는 중앙 집중적으로 생산한 후 일방적으로 송배전되고, 일방적으로 정해진 고정 전압에 기반해서 공급되고 있다. 그러나 각 가정이나 전기 자동체에서 필요로 하는 전압은 다 상이하며, 어떤 가정이나 자동차는 전력 사용량이 많아 더 큰 전압에 의하여 전력을 공급할 필요가 있고, 어떤 가정이나 자동차는 그 반대이다. 이에 직접 태양광 패널을 설치하여 생산되는 에너지를 자급하거나 오히려 남는 전력을 Utility 사업자에게 되파는 가정도 생겨나고 있다. 앞으로는 Plug-in Hybrid 자동차가 향후 20여 년간 급속한 성장세를 보일 것으로 예상되고 있는데, 이렇게 되면 이전에는 가솔린/디젤로만 움직이던 자동차들이 가정의 전력 소비량의 많은 부분을 차지하게 될 것이다. 또한, Utility 사업자로부터 계속적으로 전력을 공급받아 꼬박꼬박 비싼 전기요금을 내느니, 신재생에너지와 에너지 저장장치로 이루어진 자급자족형 에너지 Facility 또는 좀 더 큰 규모의 마이크로 그리드(Micro-Grid)를 가정별, 건물별, 지역별로 구성하고자 하는 니즈도 커지게 될 것이다. 마이크로 그리드는 기존에 소비만하던 수용가 중에서 전력공급망 상에 자체의 발전설비에 의한 자체 소비뿐만 아니라 전력을 공급할 수 있는 능력을 가진 수용가들이 등장하였지만, 기존의 전력공급망에서 이런 자체발전 수용가는 자금자족만 할 뿐, 전체 네트워크에는 기여하지 못하였던 것을 극복하기 위한 것으로, 전력공급망에 산재하는 자체발전 수용가에서 생산하는 전기에너지를 활용하여 전체 네트워크의 에너지 활용을 극대화 시키기 위한 기술이자 새로운 전력 생산/소비 모델이다. 이러한 그리드에 대해 지역적으로 작은 규모로 이루어 진 것을 Micro-Grid라 하고, 전국적인 차원에서 넓은 지역에 걸쳐 이루어 진 것을 Smart Grid, Super Grid, Smart Electric Grid 등 여러 이름으로 불려지고 있다. 대개 마이크로 그리드 시스템은 풍력발전, 태양광발전, 연료전 지 등 다수의 분산전원과 축전지저장장치 같은 에너지 저장장치, 복수의 부하로 구성되며, 각 구성들을 감시제어하기 위한 에너지관리시스템이 통신망을 통하여 연결되어 있다.The current electric vehicle power infrastructure is centrally produced, then unilaterally transmitted and distributed, and unilaterally supplied based on a fixed voltage. However, the voltage required by each household or electric vehicle is different, and some households or automobiles use a large amount of electricity, so it is necessary to supply power by a larger voltage, and in some households or automobiles, the opposite is true. As a result, there are also households that either directly install solar panels to self-sufficiency in the energy produced, or sell the surplus power to utility operators. In the future, plug-in hybrid cars are expected to show rapid growth over the next 20 years, and if this happens, cars that previously operated only with gasoline/diesel will occupy a large portion of household electricity consumption. In addition, rather than paying high electricity bills by continuously receiving power from utility operators, a self-sufficient energy facility consisting of renewable energy and energy storage devices or a larger micro-grid for each household, The need to organize by building and by region will also increase. In the case of microgrid, consumers who have the ability to supply power as well as their own consumption by their own power generation facilities have appeared on the power supply network, but in the existing power supply network, these self-generation consumers are only financially self-sufficient. It is a technology and a new power production/consumption model that maximizes the energy utilization of the entire network by utilizing the electric energy produced by self-generated consumers scattered across the power supply network. . For such grids, the ones that are made on a regionally small scale are called Micro-Grids, and those that are done over a wide area at the national level are called by various names such as Smart Grid, Super Grid, and Smart Electric Grid. In general, a microgrid system consists of a plurality of distributed power sources such as wind power generation, solar power generation, and fuel cells, an energy storage device such as a storage battery storage device, and a plurality of loads. connected.

전 세계적인 인식의 변화와 정부의 추진, 또 이에 따른 시장의 흐름으로 보았을 때, 향후에는 다양한 에너지원과 새로운 형태 및 규모의 에너지 수요처를 유동적이면서 효율적으로 묶어 운영할 수 있는 시스템이 요구될 수 밖에 없지만, 이 시스템은 비선형적인 특성과 어려운 미래예측 특성으로 말미암아 상당한 기술적 어려움이 존재한다. 예로, Hybrid 자동차 같은 경우 단 두 개의 에너지원(엔진과 배터리)으로 이루어져 있지만, 에너지 소비 패턴의 다양성으로 말미암아 최적화가 상당히 어렵다. 따라서 보다 많은 에너지원과 더 다양한 에너지 수요처를 유동적으로 통합하고 운영하여 최적의 결과, 즉 최소의 전압만으로 에너지 소비 만족을 실현할 수 있는 시스템이 필요하다.In view of the global change of perception, the government's promotion, and the consequent market flow, a system that can flexibly and efficiently tie up various energy sources and new types and sources of energy demand in the future will be required. However, this system presents significant technical difficulties due to its non-linear nature and difficult forward-looking nature. For example, a hybrid car consists of only two energy sources (engine and battery), but optimization is quite difficult due to the diversity of energy consumption patterns. Therefore, there is a need for a system that can flexibly integrate and operate more energy sources and more diverse sources of energy demand to achieve optimal results, that is, energy consumption satisfaction with minimal voltage.

본 발명은 많은 분산전원과 다양한 에너지 수요처를 유동적으로 통합하고 운영하여 최적의 결과, 즉 최소의 전압만으로 에너지 소비 만족을 실현할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 외부 환경과 이에 영향받는 전기 공급시스템의 여러 요소를 고려하여 시스템을 운영할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a system and method capable of realizing energy consumption satisfaction with an optimal result, ie, a minimum voltage, by flexibly integrating and operating many distributed power sources and various energy demanders. In addition, the purpose of the system is to operate the system in consideration of the external environment and various factors of the electricity supply system affected by it.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템은 에너지 입력모듈, 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈, 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈, 연산모듈 및 제어모듈을 포함한다. In order to achieve this object, a smart microgrid operating system for an electric vehicle according to the present invention includes an energy input module, an electric vehicle battery residual power receiving module, an electric vehicle battery full charge time calculation module, an operation module, and a control module. .

상기 에너지 입력모듈은 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받는다. 상기 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈은 전기 자동차의 배터리의 잔여 전력에 관한 정보를 수신한다. 상기 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈은 상기 전기 자동차 배터리가 완전 충전되는 데까지 소요되는 시간을 계산한다. The energy input module receives electrical energy from a power source. The electric vehicle battery residual power receiving module receives information on residual electric power of a battery of the electric vehicle. The electric vehicle battery full charging time calculation module calculates a time required for the electric vehicle battery to be fully charged.

상기 연산모듈은 상기 에너지 입력모듈, 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈, 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈의 정보를 기초로 공급 전력이 최적화될 수 있도록 하는 에너지 맵을 계산한다. 상기 에너지 제어모듈은 상기 에너지 맵에 따라 선택된 스토리지에 분산전원의 전기에너지가 저장되고, 선택된 스토리지에서 전기에너지가 출력되도록 제어한다.The calculation module calculates an energy map for optimizing the supply power based on the information of the energy input module, the electric vehicle battery remaining power receiving module, and the electric vehicle battery full-charging time calculation module. The energy control module stores electrical energy of the distributed power source in a storage selected according to the energy map and controls the electrical energy to be output from the selected storage.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 많은 분산전원과 다양한 에너지 수요처를 유동적으로 통합하고 운영하여 최적의 결과, 즉 최소의 전압만으로 에너지 소비 만족을 실현할 수 있는 시스템 및 방법을 제공할 수 있으며, 또한, 외부 환경과 이에 영향받는 전기 공급시스템의 여러 요소를 고려하여 시스템을 운영할 수 있도록 하는 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a system and method capable of realizing energy consumption satisfaction with an optimal result, i.e., a minimum voltage, by flexibly integrating and operating many distributed power sources and various energy demanders. , it is possible to provide a smart microgrid operating system for an electric vehicle that allows the system to be operated in consideration of the external environment and various factors of the electricity supply system affected by it.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드(Smart Micro-Grid) 운영시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a smart micro-grid (Smart Micro-Grid) operating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 운영시스템(100)은 학교, 산업단지 등 특정 소규모 지역단위나 전역 단위별로 에너지 수요처(Site)에 설치되어 전력을 공급하며, 이를 위해 에너지 입력모듈(110), 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈(120), 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈(130), 연산모듈(140), 제어모듈(150) 등을 포함하여 구성된다. 에너지 입력모듈(110)은 상용전원(11), 재생에너지원(12), 또는 신에너지원(13)을 포함하는 분산전원(10)으로부터 전기에너지를 공급 받는다. 여기서, 상용전원(11)은 한전과 같은 전력회사의 발전기를 의미하며, 재생에너지원(12)은 화석 연료와 원자력을 대체할 수 있는 태양열, 태양광, 바이오 에너지, 풍력, 수력 등 무공해의 재생가능한 에너지를 이용한 발전기이고, 신에너지원(13)은 수소, 연료전지, 석탄액화가스 등 종래와 다른 새로운 에너지를 이용한 발전기를 말한다.The operating system 100 according to the present invention is installed in an energy demanding site (Site) for each specific small-scale regional unit or global unit, such as a school, an industrial complex, etc. It is configured to include a receiving module 120 , an electric vehicle battery full charging time required calculation module 130 , an operation module 140 , a control module 150 , and the like. The energy input module 110 receives electrical energy from a commercial power source 11 , a renewable energy source 12 , or a distributed power source 10 including a new energy source 13 . Here, the commercial power source 11 means a generator of a power company such as KEPCO, and the renewable energy source 12 is a non-polluting renewable energy source such as solar heat, solar power, bio-energy, wind power, and hydro power that can replace fossil fuels and nuclear power. It is a generator using possible energy, and the new energy source 13 refers to a generator using a new energy different from the conventional one, such as hydrogen, fuel cell, and coal liquefied gas.

전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈(120)은 전기 자동차의 배터리의 잔여 전력에 관한 정보를 수신한다. 일반적으로 태양광이나 풍력발전과 같은 재생에너지원(12)은 본질적으로 그 발전의 근본이 자연환경에 의존적이기 때문에, 전기에너지 생산량이 기상상태 등의 외부환경에 민감하고, 이에 따라 발전량이 불규칙적이며, 예측이 상당히 어렵다. 태양광발전의 경우에는 아주 지협적인 날씨나 온도뿐만 아니라, 패널의 먼지 등에 의해서도 전기에너지 생산량에 영향을 받고, 풍력발전 역시 지협적인 풍속에 의해 영향을 받는다. 또한, 연료전지 등의 신에너지원의 경우에는 전기에너지 생산에 필요한 초기 준비 시간이 존재하므로, 신속한 전기에너지 공급이 어렵다. 고체산화물(Solid Oxide) 연료전지를 이용하기 위해서는 섭씨 800~1000도의 온도를 만족해야 하기 때문에, 상기 온도까지 높이는데 시간이 소요된다. 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane) 연료전지는 적정 온도(~80도)를 만족해야 할 뿐만 아니라 적절한 습도 조건도 만족해야 하므로, 이를 위한 준비에 시간이 소요될 수 밖에 없다. 이러한 다양한 변수와 비이상적인 현상들을 고려하지 않을 경우에는 본 발명에 따른 운영시스템(100)이 안정적으로 운영될 수 없을 뿐만 아니라, 불필요한 전력의 낭비가 수반될 수 밖에 없다.The electric vehicle battery residual power receiving module 120 receives information about the residual electric power of the battery of the electric vehicle. In general, since the renewable energy source 12 such as solar or wind power is essentially dependent on the natural environment for its power generation, the electrical energy production is sensitive to external environments such as weather conditions, and accordingly, the amount of power generation is irregular. , it is quite difficult to predict. In the case of solar power generation, electrical energy production is affected not only by very narrow weather and temperature, but also by dust from the panel, and wind power is also affected by isthmus wind speed. In addition, in the case of a new energy source such as a fuel cell, since there is an initial preparation time required for electric energy production, it is difficult to quickly supply electric energy. In order to use a solid oxide fuel cell, a temperature of 800 to 1000 degrees Celsius must be satisfied, and it takes time to increase the temperature to the above temperature. Polymer Electrolyte Membrane (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cells have to satisfy not only an appropriate temperature (~80 degrees) but also an appropriate humidity condition, so it takes time to prepare for this. If these various variables and non-ideal phenomena are not taken into account, the operating system 100 according to the present invention cannot be operated stably, and unnecessary power consumption is inevitable.

따라서 본 발명에서의 에너지생산정보는 각 분산전원(10)에서 생산되는 전기에너지 생산량에 관한 정보, 각 분산전원(10)의 전기에너지 생산에 영향을 주는 외부정보 및 각 분산전원(10)의 전기에너지 생산비용에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Accordingly, the energy production information in the present invention includes information on the amount of electrical energy produced by each distributed power supply 10 , external information affecting the electrical energy production of each distributed power supply 10 , and electricity of each distributed power supply 10 . It is preferable to include at least one or more of information on energy production cost.

먼저, 전기에너지 생산량에 관한 정보는 어느 분산전원(10)으로부터 전기에너지가 얼마만큼 생산되는지에 관한 정보를 의미하는 것으로, 재생에너지원(12)의 경우에는 외부환경에 의해 전기에너지 생산량이 변하게 되므로, 전기에너지 생산량을 모니터링하는 것이 필요하다.First, the information on the electrical energy production means information about how much electrical energy is produced from which distributed power source 10, and in the case of the renewable energy source 12, the electrical energy production is changed by the external environment. However, it is necessary to monitor the electrical energy production.

전기에너지 생산에 영향을 주는 외부정보는 날씨나 기온, 풍속 등 전기에너지 생산량에 영향을 주는 변수를 의미하는 것으로, 앞서 기술한 바와 같이 태양광발전이나 풍력발전 등의 재생에너지원(12)은 기존의 상용전원(11)이나 신에너지원(13)에 비하여 전력공급의 안정성이나 품질이 떨어질 수 있으므로, 실시간으로 모니터링하는 것이다. 이러한 날씨나 기온, 풍속 등은 기상청 데이터베이스로부터 지역별 온도 정보를 통해서 파악할 수도 있고, 온도센서 등을 통해서도 파악할 수 있다. External information that affects electrical energy production means variables that affect electrical energy production, such as weather, temperature, and wind speed. As described above, renewable energy sources 12 such as solar power generation and wind power generation Since the stability or quality of power supply may be lower than that of the commercial power source 11 or the new energy source 13, real-time monitoring is performed. Such weather, temperature, wind speed, etc. can be grasped through regional temperature information from the Meteorological Agency database, or through a temperature sensor.

한편, 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈(130)은 전기 자동차의 배터리가 완충될 때 까지 소요되는 시간을 계산한다.Meanwhile, the electric vehicle battery full charge time calculation module 130 calculates the time required until the electric vehicle battery is fully charged.

연산모듈(140)은 에너지생산정보, 에너지사용정보 및 스트리지정보를 기초로 전기요금이 최소화될 수 있도록 하는 에너지 맵을 계산한다. 상기 에너지 맵은 각 분산전원(10)의 전기에너지 생산량과 에너지 수요처에서의 전기 에너지 사용량을 단기적으로 예측하고, 각 분산전원(10)에 대한 전기요금을 실시간으로 고려하여 전기요금을 최소화하는 최적화 알고리즘을 통해 생성된 결과물이다. 즉, 연산모듈(140)은 각 스토리지(20)로부터 전력을 공급받아 사용할 경우 발생되는 비용의 KW 당 구입가격을 비교하여, 최적의 조합을 도출해내고, 에너지 제어모듈(150)은 이러한 최적의 조합으로 전기에너지를 출력한다. 제어모듈(150)은 에너지 맵에 따라 선택된 스토리지(20)에 분산전원(10)의 전기에너지가 저장되고, 선택된 스토리지(20)에서 전기에너지가 출력되도록 제어한다. 이를 위해, 에너지 맵은 전기요금이 최소화될 수 있도록 스토리지(20)의 충전 특성 및 입출력 속도 특성을 고려하여, 재생에너지원(12)의 전기에너지가 저장될 스토리지(20)를 선택하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 재생에너지원(12)의 전력공급이 원활하면 에너지 제어모듈(150)은 급변하는 재생에너지원(12)의 전력이 안정적으로 부하에 공급되도록 재생에너지원(12)의 전기에너지를 제1 스토리지(21)에 임시 저장한 후, 에너지 수요처로 공급되도록 제어한다. 또, 전기요금이 최소화될 수 있도록 재생에너지원(12)의 잉여 전기에너지를 제2 스토리지(22)나 제3 스토리지(23)에 저장하여, 환경친화적이고 값싼 전기에너지를 최대한 많이 확보한다. 연료전지의 전기요금은 재생에너지원 보다 비싸지만, 신에너지원이라 상용전원보다는 저렴하므로, 제2 스토리지(22)에 잉여 전기에너지가 없는 경우 연료전지의 전기에너지를 공급한다. 만약, 분산전원(10)이 사용전원, 태양열발전, 풍력발전, 연료전지로 구성되고, 배터리와 연료전지에 전기에너지가 충전되어 있으며, 기상상태가 맑고 바람이 불지 않는다면, 풍력발전의 발전량은 상당히 적을 것이다. 이 경우에는 먼저, 가장 값싼 태양열발전에서 생산된 전기에너지를 에너지 수요처로 공급하고, 공급량이 부족한 경우에는 배터리의 전기에너지를 에너지 수요처로 공급함으로써, 전기요금이 최소화될 수 있도록 한다. 그리고 배터리가 방전되면, 연료전지의 전기에너지를 이용한다. 단, 연료전지의 경우에는 전기에너지를 생산하는데 초기 준비 시간이 필요하므로, 초기 준비 시간 동안에만 상용전원으로부터 전기에너지를 공급 받고, 연료전지로부터 전기에너지를 공급 받는 시점부터는 상용전원으로부터 공급되는 전기에너지를 차단한 후, 연료전지로부터 전기에너지를 공급받도록 할 수 있지만, 상용전원보다 싼 연료전지를 미리 가동시켜 경제적 효율성을 높이는 것이 바람직하다.The calculation module 140 calculates an energy map so that electricity bills can be minimized based on energy production information, energy use information, and storage information. The energy map is an optimization algorithm that predicts the electric energy production of each distributed power source 10 and the electric energy consumption at the energy demand place in the short term, and minimizes the electricity cost by considering the electricity price for each distributed power source 10 in real time. It is a result generated through That is, the operation module 140 derives an optimal combination by comparing the purchase price per KW of the cost incurred when receiving power from each storage 20 and using it, and the energy control module 150 uses this optimal combination to output electrical energy. The control module 150 controls so that the electric energy of the distributed power supply 10 is stored in the storage 20 selected according to the energy map, and the electric energy is output from the selected storage 20 . To this end, the energy map includes information for selecting the storage 20 in which the electric energy of the renewable energy source 12 is to be stored in consideration of the charging characteristics and input/output speed characteristics of the storage 20 so that the electricity bill can be minimized do. For example, if the power supply of the renewable energy source 12 is smooth, the energy control module 150 controls the electric energy of the renewable energy source 12 so that the power of the rapidly changing renewable energy source 12 is stably supplied to the load. After being temporarily stored in the first storage 21, it is controlled to be supplied to the energy demanding destination. In addition, the surplus electric energy of the renewable energy source 12 is stored in the second storage 22 or the third storage 23 so that the electric charge can be minimized, thereby securing as much environmentally friendly and cheap electric energy as possible. The electricity rate of the fuel cell is more expensive than that of a renewable energy source, but because it is a new energy source, it is cheaper than commercial power, so that when there is no surplus electric energy in the second storage 22, the electric energy of the fuel cell is supplied. If the distributed power source 10 is composed of a used power source, solar power generation, wind power generation, and fuel cell, the battery and fuel cell are charged with electric energy, and the weather is clear and no wind blows, the amount of power generated by the wind power generation is quite high. will be less In this case, first, the electric energy produced by the cheapest solar power generation is supplied to the energy demanding party, and when the supply is insufficient, the electric energy of the battery is supplied to the energy demanding party, so that the electricity bill can be minimized. And when the battery is discharged, the electric energy of the fuel cell is used. However, in the case of fuel cells, since an initial preparation time is required to produce electric energy, electric energy is supplied from commercial power only during the initial preparation time, and from the point in time when electric energy is supplied from the fuel cell, electric energy supplied from commercial power After shutting off the power supply, electric energy can be supplied from the fuel cell, but it is desirable to increase economic efficiency by operating a fuel cell, which is cheaper than commercial power, in advance.

전술한 바에 의하면, 날씨, 온도, 습도 등과 같은 외부환경이나, 이에 영향 받는 전기에너지 생산량, 분산전원(10)에 대응되는 전기요금 등 복합적이고, 예측이 난해하며, 비선형적인 행태를 보이는 요소들을 고려하여 운영시스템(100)을 운영할 수 있기 때문에, 복잡한 운영시스템(100)을 안정적으로 구동함과 동시에 효율적인 방식으로 컨트롤할 수 있고, 이에 따라 최종적으로는 최소한의 전기요금이 나올 수 있어 전기요금의 절감이 가능하다.As described above, factors that are complex, difficult to predict, and exhibit non-linear behavior such as external environment such as weather, temperature, humidity, etc., electrical energy production affected by them, and electricity rates corresponding to the distributed power supply 10 are taken into consideration. Therefore, since the operating system 100 can be operated, it is possible to stably drive the complex operating system 100 and control it in an efficient manner. savings are possible

한편, 보통 전력소비량은 에너지 수요처의 특성이나 계절에 따라 일정치 않으므로, 재생에너지원(12)의 간헐적인 전기에너지로 에너지 수요에 적극 대응하기에는 한계가 있다.On the other hand, since the normal power consumption is not constant according to the characteristics of the energy demander or the season, there is a limit to actively responding to the energy demand with the intermittent electric energy of the renewable energy source 12 .

이에 따라, 본 발명의 운영시스템(100)은 전기에너지 사용패턴에 관한 에너지사용패턴정보를 저장하는 사용패턴데이터베이스(160)를 더 포함하여 구성되고, 연산모듈(150)은 상기 에너지사용패턴정보를 더 고려하여 에너지맵을 계산한다.Accordingly, the operating system 100 of the present invention is configured to further include a usage pattern database 160 for storing energy usage pattern information related to an electric energy usage pattern, and the operation module 150 receives the energy usage pattern information. Calculate the energy map with further consideration.

너지사용패턴정보는 에너지 수요처에서 하루 중 에너지 소비가 높은 시간대나 최대 소비전력량 등과 같은 전기에너지 사용패턴으로, 연산모듈(150)은 이를 최적화 알고리즘에 적용하여 에너지 맵을 생성한다.The energy use pattern information is an electric energy use pattern such as a time of day when energy consumption is high at an energy demander or a maximum amount of power consumption, and the calculation module 150 applies this to an optimization algorithm to generate an energy map.

상기 에너지 맵은 에너지사용패턴정보를 통해 재생에너지원(12)의 전기에너지가 즉시 사용될 것으로 예측되면, 입출력 속도가 가장 빠른 제1 스토리지(21)에 재생에너지원(12)의 전기에너지가 임시 저장되도록 하고, 재생에너지원(12)의 잉여 전기에너지는 제1 스토리지(21)에 비해 입출력 속도가 느린 제2 스토리지(22)에 저장되도록 하며, 제2 스토리지(22)의 충전잔량이 없는 경우 전기에너지의 장기 보관이 가능한 제3 스토리지(23)에 재생에너지원(12)의 전기에너지가 저장되도록 하는 정보를 포함한다. 제1, 2, 3 스토리지(21, 22, 23)는 앞서 기술한 바와 같으므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.In the energy map, when the electric energy of the renewable energy source 12 is predicted to be used immediately through the energy use pattern information, the electric energy of the renewable energy source 12 is temporarily stored in the first storage 21 having the fastest input/output speed. and the surplus electrical energy of the renewable energy source 12 is stored in the second storage 22, which has a slower input/output speed compared to the first storage 21, and when there is no charge remaining in the second storage 22, electricity It includes information for storing the electrical energy of the renewable energy source 12 in the third storage 23 capable of long-term storage of energy. Since the first, second, and third storages 21, 22, and 23 are the same as described above, a description thereof will be omitted.

예를 들어, 사용패턴 데이터베이스(160)를 통해 밤에 전기에너지 소비량이 최대가 되는 패턴을 가지는 에너지 수요처가 있고, 제2, 3 스토리지(22, 23)가 방전된 상태이며, 외부환경의 모니터링 결과, 현재 빛과 바람이 충분한 환경이라고 하면, 연산모듈(150)은 상기 패턴과 스토리지, 환경정보를 기초로 전기요금이 최소화될 수 있도록 에너지 맵을 생성한다. 상기 에너지 맵에 의하면, 에너지 제어모듈(160)은 전기요금이 가장 저렴한 태양광 발전과 풍력발전에서 생산된 전기에너지를 제1 스토리지(21)에 임시 저장한 후 에너지 수요처로 공급함으로써, 외부로부터의 전원 사용을 최소화하여 전기요금의 절감효과가 극대화될 수 있도록 한다. 만약, 에너지 수요처에서 전력소비가 많지 않으면, 풍력발전의 전기에너지는 제2 스토리지(22)에 저장될 것이다. 잉여 전기에너지가 제2 스토리지(22)에 다 저장되면, 나머지 잉여 전기에너지는 제3 스토리지(23)에 저장된다. 이러한 상황에서 밤이 되면, 태양광발전에서는 전기에너지가 생산될 수 없으므로, 풍력발전 외에 다른 전기에너지 공급원이 필요하다. 따라서 연산모듈(140)은 최적화된 결과물로, 풍력발전과 다른 분산전원(10)의 조합을 생성하는데, 제2 스토리지(22)의 충전량이 충분하므로, 제2 스토리지(22)의 전기에너지를 에너지 수요처로 공급한다. 밤에 바람이 없어 풍력발전의 가동이 불가능하고, 전력소비패턴 분석 결과 향후 소비전력이 높아질 것으로 예상되면, 제2 스토리지(22)에 저장된 전기에너지를 안정적으로 공급할 수 없게 되는데, 이 경우에는 제3 스토리지(23)를 가동시킨다. 이때, 제3 스토리지(23)는 신에너지원으로 초기 준비 시간이 필요하므로, 이를 고려하여 제2 스토리지(22)가 방전되기 전에 미리 신에너지원을 가동시키는데, 신에너지원이 여러 개인 경우 전기요금이 가장 저렴할 수 있도록 조합하여 최적화된 결과물을 생성한다.For example, through the usage pattern database 160, there is an energy demander having a pattern in which the amount of electrical energy consumption is maximized at night, the second and third storages 22 and 23 are in a discharged state, and the monitoring result of the external environment , the current environment with sufficient light and wind, the operation module 150 generates an energy map so that the electricity bill can be minimized based on the pattern, storage, and environmental information. According to the energy map, the energy control module 160 temporarily stores electrical energy produced from solar power generation and wind power generation, which have the lowest electricity rates, in the first storage 21, and then supplies it to the energy demander, thereby Minimize the use of power to maximize the effect of saving electricity bills. If there is not much power consumption in the energy demanding place, the electric energy of the wind power generation will be stored in the second storage 22 . When the surplus electrical energy is all stored in the second storage 22 , the remaining surplus electrical energy is stored in the third storage 23 . In this situation, at night, since electric energy cannot be produced from solar power generation, an electric energy source other than wind power is required. Therefore, the calculation module 140 generates a combination of wind power generation and other distributed power sources 10 as an optimized result. Since the charge amount of the second storage 22 is sufficient, the electric energy of the second storage 22 is converted into energy. supply to demand. If there is no wind at night, so it is impossible to operate the wind power generation, and as a result of the power consumption pattern analysis, the power consumption is expected to increase in the future, it is impossible to stably supply the electric energy stored in the second storage 22 , in this case the third The storage 23 is activated. At this time, since the third storage 23 requires an initial preparation time as a new energy source, the new energy source is operated in advance before the second storage 22 is discharged in consideration of this. These are combined to be the cheapest to produce an optimized result.

이러한 본 발명에 따르면, 수요처에서의 전기에너지 사용패턴을 지속적으로 업데이트하여 에너지 맵을 계산하면 보다 정교한 예측이 가능하므로, 효율적으로 운영시스템(100)을 제어하여 얼마만큼의 전기 에너지가 생산되고 저장되는지, 또 여기에 소비되는 비용이 얼만지 등의 정보를 고려하여 에너지 맵을 계산함에 따라, 전기에너지의 소비 및 분배를 최적화할 수 있는 결과를 생산할 수 있다.According to the present invention, since a more sophisticated prediction is possible by continuously updating the electric energy usage pattern at the consumer and calculating the energy map, how much electric energy is produced and stored by efficiently controlling the operating system 100 By calculating the energy map in consideration of information such as , and how much cost is consumed, it is possible to produce results that can optimize the consumption and distribution of electrical energy.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 본 발명에 따른 운영시스템
110 : 에너지 입력모듈
120 : 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈
130 : 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈
140 : 연산모듈
150 :제어모듈
100: operating system according to the present invention
110: energy input module
120: electric vehicle battery residual power receiving module
130: electric vehicle battery full charge time calculation module
140: operation module
150: control module

Claims (2)

에너지 입력모듈, 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈, 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈, 연산모듈 및 제어모듈을 포함하는 전기 자동차를 위한 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영 시스템.A smart microgrid operating system for an electric vehicle for an electric vehicle, including an energy input module, an electric vehicle battery residual power receiving module, an electric vehicle battery full charge time calculation module, an operation module and a control module. 제 1항에 있어, 상기 에너지 입력모듈은 전원으로부터 전기 에너지를 공급받고, 상기 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈은 전기 자동차의 배터리의 잔여 전력에 관한 정보를 수신하고, 상기 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈은 상기 전기 자동차 배터리가 완전 충전되는 데까지 소요되는 시간을 계산하고, 상기 연산모듈은 상기 에너지 입력모듈, 전기 자동차 배터리 잔여 전력 수신모듈, 전기 자동차 배터리 완전 충전 소요 시간 계산모듈의 정보를 기초로 공급 전력이 최적화될 수 있도록 하는 에너지 맵을 계산하고, 상기 에너지 제어모듈은 상기 에너지 맵에 따라 선택된 스토리지에 분산전원의 전기에너지가 저장되고, 선택된 스토리지에서 전기에너지가 출력되도록 제어하는 전기 자동차를 위한 스마트 마이크로 그리드 운영시스템.
According to claim 1, wherein the energy input module is supplied with electric energy from a power source, the electric vehicle battery residual power receiving module receives information about the remaining power of the battery of the electric vehicle, the time required to fully charge the electric vehicle battery The calculation module calculates the time it takes for the electric vehicle battery to be fully charged, and the operation module is based on the information of the energy input module, the electric vehicle battery residual power receiving module, and the electric vehicle battery full charge time calculation module. For an electric vehicle that calculates an energy map so that the supply power can be optimized, and the energy control module controls so that electric energy of distributed power is stored in a storage selected according to the energy map, and electric energy is output from the selected storage Smart microgrid operating system.
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