KR20220074556A - 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치 - Google Patents

양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법은, 전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하는 단계, 상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하는 단계, 및 상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OPERATING VIRTUAL POWER PLANT USING BI-DIRECTIONAL CHARGING AND DISCHARGING}
본 발명은 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치에 관한 것이다.
가상 발전소(Virtual Power Plant, VPP)는 신재생 에너지 설비와 소규모 발전소, 에너지저장장치 등 다수의 분산형 에너지원을 소프트웨어로 통합하여 계통 운영에 활용 가능한 하나의 발전소처럼 관리하는 개념이다.
근래에 친환경 자동차로 분류되는 전기자동차의 사용이 확산되고 있다. 이와 함께 V2G라는 개념도 많이 이야기 되고 있다. V2G(Vehicle to Grid)는 전기자동차 배터리에 저장된 전력을 전력망에 보내는 기법에 관한 것이고, 전력 사용량이 아주 높아지는 시간에 전기자동차 배터리에 저장된 전력을 쓰거나, 비상 전원으로도 쓸 수 있다.
예를 들어, 집에서 텔레비전을 보는데 갑자기 정전이 되면 주차장에 있는 전기자동차 배터리에서 전력을 끌어다 쓸 수 있는 것과 같이 마이크로그리드 전력계통에서 분산되어 있는 전력자원들을 효율적으로 관리하고 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.
이와 같이, 양방향(충전/방전) 충전소 및 자동차 출시에 따른 새로운 형태의 발전 사업자 또는 비즈니스 모델이 성장할 것으로 전망이다. 전기차는 전용 요금에 따른 충전 요금이 시간별로 상이하다. 전기차에 충전한 전기 요금과 방전을 통해 얻을 수 있는 수익 사이에 차이를 이용해 신규 에너지 거래 서비스가 가능하다.
전기자동차의 배터리를 이처럼 전력계통 내에서의 분산자원으로 활용하기 위해서는 배터리의 충전 및 방전을 효율적으로 관리하고 제어할 필요가 있으나, 아직까지 여러 장소에 산재되어 있는 전기자동차의 충전과 방전을 효율적으로 관리하고 제어하기 위한 방법 특히 가상 발전소(VPP : Virtual Power Plant)를 이용하여 전력 거래 등의 통합적인 운용이 가능한 시스템은 제공되고 있지 않다.
본 발명의 실시예들은 전기차의 양방향 충전 및 방전을 이용하여 가상 발전소를 운용함으로써, 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 원활하게 수행하기 위한, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 전기미터 정보와 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하고, 전기차 소유자에게 거래 완료에 따른 정산을 정확하게 수행하기 위한, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위의 환경에서도 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가상 발전소 운영 장치에 의해 수행되는 가상 발전소 운영 방법에 있어서, 전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하는 단계; 상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하는 단계; 및 상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는 단계를 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 상기 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하는 단계; 상기 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 산출된 인센티브 가중치를 상기 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 상기 전기차의 소유자 단말에 상기 계산된 제2 정산 금액을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소와 관련된 전기차 충전기, 전기차 및 수용가 전기미터와 통신하는 통신 모듈; 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하고, 상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하고, 상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하고, 상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하고, 상기 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하고, 상기 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하고, 상기 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하고, 상기 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 산출된 인센티브 가중치를 상기 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 상기 전기차의 소유자 단말에 상기 계산된 제2 정산 금액을 제공할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 실시예들은 전기차의 양방향 충전 및 방전을 이용하여 가상 발전소를 운용함으로써, 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 원활하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전기미터 정보와 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하고, 전기차 소유자에게 거래 완료에 따른 정산을 정확하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차의 거래 자원 등록 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차의 방전을 이용한 거래 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 및 방전을 고려한 인센티브 제공 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 장치의 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들이 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명에서 사용한 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 시스템(10)은, 전기차 충전기(11), 전기차, 전기차 소유자 단말(13), 수용가 전기미터(14), 수용가 거래 단말(15) 및 가상 발전소 운영 장치(100)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 가상 발전소 운영 시스템이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 가상 발전소 운영 시스템이 구현될 수 있다.
이하, 도 1의 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 시스템의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전기(11), 전기차, 전기차 소유자 단말(13)과 통신망을 통해 연결되고, 가상 발전소 운영과 관련된 정보를 송수신한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가 전기미터(14), 수용가 거래 단말(15)과 통신망을 통해 연결되고, 가상 발전소 운영과 관련된 정보를 송수신한다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전 요금에 대한 정보를 전기차 충전기(11) 또는 자동차로부터 자동으로 수집하고, 전기차 충전량과 평소 주행 거리 정보를 자동으로 수집 및 통계적으로 분석한다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전량과 차량 운행시간, 주행 거리를 기반으로 예상되는 배터리 잔량을 계산하고, 계산된 배터리 잔량과 해당 차량으로부터 실제로 방전이 가능한 시간을 예측하여 거래 자원으로 등록 가능한 여부를 판단할 수 있다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 거래 자원을 분류된 경우 전기차 소유자(거래 희망자)에게 거래 가능량과 시간을 통보할 수 있다.
한편, 가상 발전소 운영 장치(100)는 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소와 관련된 전기차 충전기(11), 전기차 및 수용가 전기미터(14)와 통신한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 소유자 단말(13) 및 수용가 거래 단말(15)과 통신할 수 있다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전기(11) 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터(14)로부터 전기미터 정보를 수집한다.
그리고 가상 발전소 운영 장치(100)는 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하고, 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록한다.
이후, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수집된 전기미터 정보와 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행한다.
실시예들에 따르면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하고, 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하고, 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하고, 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하고, 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출할 수 있다.
실시예들에 따르면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 산출된 인센티브 가중치를 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 전기차의 소유자 단말에 계산된 제2 정산 금액을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차의 거래 자원 등록 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S101에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전기(11) 또는 전기차로부터 전기차 정보를 수집하고 수집된 전기차 정보를 분석한다. 일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전 요금에 대한 정보를 전기차 충전기(11) 또는 전기차로부터 자동으로 수집할 수 있다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전량과 기설정된 기간 동안의 평소 주행 거리 정보를 자동으로 수집하고 통계적으로 분석할 수 있다.
단계 S102에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 단계 S101에서 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량을 예측하고, 예측된 전기차 배터리 잔량을 기반으로 수용가에 에너지를 공급할 수 있는 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충전량과 차량 운행시간, 주행 거리를 기반으로 예상되는 배터리 잔량을 계산할 수 있다. 그리고 가상 발전소 운영 장치(100)는 계산된 배터리 잔량과 해당 전기차로부터 실제로 방전이 가능한 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측할 수 있다.
단계 S103에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 예측된 전기차 배터리 잔량과 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 해당 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록 가능한지를 확인한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 해당 전기차 배터리 잔량이 거래 자원으로 등록 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
단계 S104에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 배터리 잔량이 거래 자원으로 등록 가능하면 거래 자원으로 등록한다. 반면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 배터리 잔량이 거래 자원으로 등록 가능하지 않으면, 거래 자원으로 등록 가능한지를 확인하는 단계 S103를 다시 수행한다.
단계 S105에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 해당 전기차 배터리 잔량이 거래 자원으로 등록되면, 전기차 소유자 단말(13)에 거래 가능량과 거래 가능 시간을 통보한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차가 거래 자원을 분류된 경우 전기차 소유자(거래 희망자)에게 거래 가능량과 시간을 통보할 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차의 방전을 이용한 거래 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S201에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가 전기미터(14)로부터 전기미터 정보를 수집한다. 일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기 요금이 가상 발전소를 통해 공급받게될 전기 요금에 비해 비싼 수용가를 사전에 설치한 전기미터를 통해 수집할 수 있다. 또는, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기 요금이 누진제 초과로 인해 가상 발전소를 통해 공급받게될 전기 요금에 비해 비싼 수용가 전기미터(14)로부터 전기미터 정보를 수집할 수 있다.
단계 S202에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수집된 전기미터 정보와 거래 등록된 전기차 정보와 비교한다.
단계 S203에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 거래 가능한지를 확인한다.
단계 S204에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차의 방전 지시를 통해 거래 명령을 전송한다. 일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 해당 시간에 전기차가 양방향 충전기에 연결된 경우 수용가에서 필요한 만큼의 전기량을 자동으로 방전 명령을 통해 방전을 전기차에 지시한다.
단계 S205에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 소유자 단말(13) 및 수용가 거래 단말(15)에 거래 결과를 통보한다.
한편, 가상 발전소를 통한 거래가 한 대의 전기차에 의해 수행되거나, 여러 대의 전기차에 의해 수행될 수 있다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 각 경우에 총 정산 금액을 서로 다르게 산출하여 전기차 소유자에 정산할 수 있다.
우선, 한 대의 전기차가 수용가의 필요량을 모두 만족시키면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가 구매 단가(수용가가 제시)에 방전량을 곱해서 하기 [수학식 1]과 같이 정산 금액으로 환산한다.
Figure pat00001
일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 방전량이 50kw이고, 수용가 구매 단가가 120원인 경우, 거래가 완료된 경우 정산 금액을 "50kw × 120원 = 6,000원" 와 같이 정산하여 전기차 소유자에게 정산 금액을 정산할 수 있다.
다음으로, 여러 대의 전기차가 수용가의 필요량을 맞춘 경우, 가상 발전소 운영 장치(100)는 각 전기차에 대한 가상 발전소를 위한 기여도를 산출하고, 그 산출된 기여도에 따라 정산 금액을 배분하여 각 전기차에 정산할 수 있다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 차량별 방전량을 총 수용가 필요량으로 나누어 차량별 기여도를 하기 [수학식 2]와 같이 산출할수 있다.
Figure pat00002
가상 발전소 운영 장치(100)는 산출된 차량별 기여도와 수용가 구입가를 곱하고 이를 가상 발전소를 통해 방전량이 발생된 전체 전기차 차량에 적용하여 정산 금액을 [수학식 3]과 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여러 대의 전기차 차량에 대한 정산 금액 산출 과정을 설명하기로 한다.
일례로, 전체 수용가에 공급되는 에너지 필요량은 100kw이고, 3대의 차량 즉, 차량 A, 차량 B 및 차량 C 각각의 방전량이 50kw, 30kw 및 20kw인 경우 수용가에 에너지가 공급된 경우를 설명하기로 한다.
가상 발전소 운영 장치(100)는 차량 A 기여도, 차량 B 기여도, 및 차량 C 기여도를 아래와 같이 산출한다.
차량A 기여도: 50kw/100kw = 0.5
차량B 기여도: 30kw/100kw = 0.3
차량C 기여도: 20kw/100kw = 0.2
그러면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 차량별 기여도를 [수학식 3]에 적용하여 차량별 정산 금액과 총 정산 금액을 아래와 같이 산출한다.
총 정산금액 = (0.5×12,000원)+(0.3×12,000원)+(0.2×12,000원)
여기서, 기여도의 합은 1이 되어야 한다. 즉, 가상 발전소 운영 장치(100)는 수용가에 필요한 에너지 필요량에 방전한 차량의 양을 비율로 계산한다.
차량별 방전량을 수용가 총 필요량으로 나눈 값들을 합한 값은 하기 [수학식 4]와 같이 1이 된다.
Figure pat00004
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 및 방전을 고려한 인센티브 제공 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S301에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 충방전 정보를 수집한다. 일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 주기적 또는 지속적인 방전 참여 전기차 차량에 대해서는 충전 및 방전 회수 정보를 자동으로 수집할 수 있다.
단계 S302에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 배터리의 내구 수명 곡선에 맞춰 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산한다. 가상 발전소 운영 장치(100)는 수집된 충전 및 방전 회수 정보를 기반으로 전기차 차량 배터리의 내구 수명 곡선에 맞춰 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산할 수 있다.
단계 S303에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 효율 저하분이 기설정된 효율 저하 기준을 초과하는지를 확인한다. 이는 자주 참여하는 전기차 차량에 대해서는 효율 저하분을 고려하여 추가 인센티브를 제공하기 위함이다. 이를 위해, 가상 발전소 운영 장치(100)는 인센티브 제공을 위한 주기를 계산할 수 있다. 인센티브 제공을 위한 주기는 배터리 수명 예측 곡선을 통해 변동율(효율 저하 기준)이 일정 %가 넘을 때 마다 적용될 수 있다.
단계 S304에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 인센티브 가중치를 계산하고, 그 계산된 인센티브 가중치를 반영하여 인센티브를 계산한다. 일례로, 가상 발전소 운영 장치(100)는 [수학식 5]에 따라 인센티브 가중치를 계산할 수 있다.
Figure pat00005
단계 S305에서, 가상 발전소 운영 장치(100)는 계산된 인센티브 가중치를 정산 금액에 반영하여 인센티브를 계산하고, 전기차 소유자에게 계산된 인센티브를 지급한다. 일례로, 방전 참여량이 500kw이고, 총 배터리 수명이 500회이고, 1사이클 충방전 참여 회수가 10회이고, 기설정된 효율 저하분(%)이 2%인 경우에 아래와 같이 인센티브 가중치가 계산될 수 있다.
인센티브 가중치 = 500kw×(10/500)×2%×100 = 2
그러면, 가상 발전소 운영 장치(100)는 계산된 인센티브 가중치를 정산 금액에 곱하여 전기차 소유자에게 지급할 인센티브를 하기 [수학식 6]과 같이 계산한다.
Figure pat00006
일례로, 방전 참여량이 500kw이고, 1kw당 수용가 구입 단가가 120원이고, 계산된 인센티브 가중치가 2인 경우, 가상 발전소 운영 장치(100)는 아래와 같이 인센티브를 계산할 수 있다.
예) 인센티브 = 500kw×120원×2 = 120,000원
이와 같이, 가상 발전소 운영 장치(100)는 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하고, 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출하고, 산출된 인센티브 가중치를 상기 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 전기차의 소유자에게 계산된 제2 정산 금액을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 장치의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 장치(100)는, 통신 모듈(111), 메모리(112) 및 프로세서(113)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 가상 발전소 운영 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 가상 발전소 운영 장치(100)가 구현될 수 있다.
이하, 도 5의 양방향 전기차 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운영 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(111)은 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소와 관련된 전기차 충전기(11), 전기차 및 수용가 전기미터(14)와 통신한다. 통신 모듈(111)은 전기차 소유자 단말(13) 및 수용가 거래 단말(15)과 통신할 수 있다.
메모리(112)는 하나 이상의 프로그램을 저장한다.
프로세서(113)는 메모리(112)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행한다. 프로세서(113)는 전기차 충전기(11) 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터(14)로부터 전기미터 정보를 수집하고, 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하고, 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하고, 수집된 전기미터 정보와 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행한다.
실시예들에 따르면, 프로세서(113)는 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하고, 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(113)는 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하고, 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하고, 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(113)는 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하고, 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(113)는 산출된 인센티브 가중치를 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 전기차의 소유자 단말에 계산된 제2 정산 금액을 제공할 수 있다.
한편, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 방법을 실행하게 하는 명령어들을 저장하기 위한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 방법은: 전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하는 단계; 상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하는 단계; 및 상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상에서 설명된 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(A))를 포함할 수 있다. 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 프로세서의 제어 하에 다른 구성요소들을 이용하여 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상에서 설명된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상에서 설명된 다양한 실시예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 일부 경우에 있어 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 프로세서 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 동작을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 다양한 실시예들에 따른 기기의 프로세싱 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 명령어(computer instructions)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer-readable medium)에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 명령어는 특정 기기의 프로세서에 의해 실행되었을 때 상술한 다양한 실시예에 따른 기기에서의 처리 동작을 특정 기기가 수행하도록 한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 있을 수 있다.
또한, 상술한 다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10: 가상 발전소 운영 시스템
11: 전기차 충전기
12: 전기차
13: 전기차 소유자 단말
14: 수용가 전기미터
15: 수용가 거래 단말
100: 가상 발전소 운영 장치
111: 통신 모듈
112: 메모리
113: 프로세서

Claims (10)

  1. 가상 발전소 운영 장치에 의해 수행되는 가상 발전소 운영 방법에 있어서,
    전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하는 단계;
    상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하는 단계;
    상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하는 단계; 및
    상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는 단계를 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산하는 단계를 더 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산하는 단계를 더 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출하는 단계를 더 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산출된 인센티브 가중치를 상기 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 상기 전기차의 소유자 단말에 상기 계산된 제2 정산 금액을 제공하는 단계를 더 포함하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 방법.
  6. 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소와 관련된 전기차 충전기, 전기차 및 수용가 전기미터와 통신하는 통신 모듈;
    하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    전기차 충전기 또는 전기차로부터 전기차 정보와, 가상 발전소를 통해 에너지를 공급받는 수용가의 수용가 전기미터로부터 전기미터 정보를 수집하고,
    상기 수집된 전기차 정보로부터 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 예측하고,
    상기 예측된 전기차 배터리 잔량 및 가상 발전소 운영 가능 시간을 기반으로 상기 전기차 배터리 잔량을 거래 자원으로 등록하고,
    상기 수집된 전기미터 정보와 상기 등록된 거래 자원에 대한 전기차 정보를 비교하여 거래 가능한 경우 상기 전기차의 방전 지시를 통해 거래를 수행하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수용가의 총 수용가 필요량이 단일 전기차 차량의 방전량에 의해 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량의 방전량과 상기 수용가 구입 단가를 이용하여 제1 정산 금액을 산출하고, 상기 산출된 제1 정산 금액을 상기 전기차의 소유자 단말에 정산하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수용가의 총 수용가 필요량이 복수의 전기차 차량별 방전량에 의해 나누어서 제공된 경우, 상기 거래 완료된 전기차 차량별 방전량과 상기 수용가의 총 수용가 필요량을 이용하여 차량별 기여도를 계산하고, 상기 계산된 차량별 기여도와 상기 수용가의 총 구입가를 이용하여 전기차 차량별 정산 금액을 산출하고, 상기 산출된 차량별 정산 금액을 차량별 소유자 단말에 각각 정산하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전기차 배터리의 배터리 수명 및 효율 저하분을 계산하고, 상기 계산된 배터리 수명 및 효율 저하분을 기반으로 인센티브 가중치를 산출하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 산출된 인센티브 가중치를 상기 산출된 제1 정산 금액에 반영해 제2 정산 금액을 계산하여 상기 전기차의 소유자 단말에 상기 계산된 제2 정산 금액을 제공하는, 양방향 충전 및 방전을 이용한 가상 발전소 운용 장치.
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