KR20230089338A - 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치 - Google Patents
이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치 Download PDFInfo
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Abstract
이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치가 개시된다. 본 발명의 전력 운용 방법은 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집하는 단계, 상태 정보에 기초하여 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리를 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계, 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인하는 단계, 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 수요 정보에 기초하여 복수의 배터리 뱅크들 중 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계 및 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 상태와 특성을 가지는 배터리로 형성된 배터리 뱅크를 이용하는 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치에 관한 것이다.
최근 전기 자동차의 보급이 증가함에 따라 전기 자동차를 위한 충전소의 추가적인 설치와 관련된 문제와 전기 자동차에서 사용된 이력이 존재하는 배터리의 발생에 따른 처리의 문제가 심각한 사회적인 문제로 나타나고 있다. 특히, 현재 전기 자동차의 보급이 증가함에 따라 전기 자동차에서 사용된 이력이 존재하는 배터리의 처리에 대하여 많은 기관들에서 연구를 하고 있는 상황이다.
또한, 전기 자동차의 충전소를 설치하기 위해서는 순간적으로 충전에 대한 수요가 집중될 수 있는 것을 대비하여 전령을 공급할 수 있는 범위에 대한 증대가 필요할 수 있다. 또한, 만일 전국적으로 전기 자동차의 충전소에 동시에 충전이 필요한 상황이 발생하는 경우, 해당하는 전기 자동차의 충전소에 전력을 공급하기 어려운 문제가 발생할 수도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 서로 다른 상태와 특성을 가지는 배터리로 형성된 배터리 뱅크를 이용하는 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 서로 다른 상태와 특성을 가지는 배터리로 형성된 배터리 뱅크를 이용하는 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템(PCS, Power Conversion System) 기반의 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법으로서, 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 상기 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계, 상기 결정된 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인하는 단계, 상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계 및 상기 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 상기 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 상기 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 상태 정보는 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리에 대한 각 배터리의 충전 및 방전과 관련된 특성을 의미하는 C-RATE의 값 및 설치 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계는 상기 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값을 상기 미리 설정된 기준에 상응하는 기준 값과 비교하는 단계, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력을 공급하는 과정에 사용되기 위해 설정되는 복수의 타입들 중 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계 및 상기 결정된 타입에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리에 대하여 동일한 타입을 가지는 배터리 별로 그룹화하여 상기 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 타입들은 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값과 응답속도 설치 용량에 기초하여 상기 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 장 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 장 주기의 타입 및 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값에 기초하여 상기 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 단 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 단 주기의 타입을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계는 상기 비교 결과에 기초하여 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 이종 배터리의 타입을 상기 장 주기의 타입으로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계는 상기 비교 결과에 기초하여 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 이종 배터리의 타입을 상기 단 주기의 타입으로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 수요 정보는 상기 전력의 공급을 통해 요구되는 출력의 값에 대한 정보, 상기 전력의 공급을 통해 요구되는 전략의 량에 대한 정보 및 상기 전력의 량이 공급되어야 하는 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기셔, 상기 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계는 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값을 상기 복수의 타입들 중 하나의 타입을 결정하기 위해 배터리 뱅크의 미리 설정된 기준 시간의 값과 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 결정된 상기 복수의 타입들 중 하나의 타입을 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 전력 공급용 배터리 뱅크의 타입으로 결정하는 단계 및 상기 결정된 타입의 배터리 뱅크 중 상기 출력의 값에 대한 정보 및 전력의 량에 대한 정보에 기초하여 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 배터리 뱅크를 상기 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치는 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템(PCS, Power Conversion System) 기반의 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 운용하는 전력 운용 장치로서, 프로세서(processor) 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집하고, 상기 수집된 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 상기 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하고, 상기 결정된 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인하고, 상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하고, 그리고 상기 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 상기 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 상기 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급하도록 실행된다.
본 발명의 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법은 서로 다른 상태나 특성을 가지는 배터리를 의미할 수 있는 이종 배터리에 대한 배터리 뱅크를 구성할 수 있으며, 이를 통해 전력을 공급하는 과정에서 적절한 배터리 뱅크를 결정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치는 신품 배터리, 혹은 종류가 다른 배터리, 슈퍼커페시 혹은 전기 자동차에서 사용된 이력이 존재하는 배터리를 활용하여 에너지 저장 시스템과 태양광 발전 시스템 기반의 충전소를 구축할 수 있으며, 전력을 공급하기 위한 발전소 등의 추가적인 설립을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치는 전력에 대한 요금이 저렴한 시간에 충전을 수행할 수 있으며, 충전에 대한 수요가 발생하는 경우 미리 충전된 전력을 기반으로 외부에 전력을 공급할 수 있음으로써 충전소의 사업자에게 보다 높은 수익을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치는 전기 자동차에서 사용되는 배터리의 통상적인 사용 기간이 5~10년 정도가 되거나 초기 성능의 80% 이하가 되는 경우, 운행 거리 등의 문제로 폐기가 될 수 있으나, 이를 다시 사용하여 새로운 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템보다 저렵한 비용으로 에너지 저장 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있으며, 추가적으로 배터리의 폐기로 발생할 수 있는 자원의 낭비나 환경에 대한 보정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법이 수행되는 환경을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치에 대한 하드웨어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 외부의 시스템과 연동되는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치에 대한 하드웨어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 외부의 시스템과 연동되는 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법이 수행되는 환경을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법은 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)(100) 및 전력 운용 장치(200)에서 수행될 수 있으며, 더욱 상세하게는 전력 운용 장치(200)의 주도적인 동작에 기초하여 수행될 수 있다.
먼저, 에너지 저장 시스템(100)은 복수의 배터리들로 형성되는 배터리 뱅크를 포함할 수 있으며, 이와 같이 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 뱅크들에 포함된 각 배터리의 상태나 특성은 미리 설정된 기준에 기초하여 서로 유사하거나 동일한 상태나 특성을 가질 수 있다.
다시 말해, 에너지 저장 시스템(100)은 서로 유사하거나 동일한 상태나 특성을 가지는 복수의 배터리들이 포함되도록 배터리 뱅크를 형성할 수 있으며, 이와 같은 복수의 배터리 뱅크들을 이용하여 외부로부터 전력의 공급이 요청되는 경우, 전력 변환 시스템(PCS, Power Conversion System)을 기반으로 외부에 전력을 공급할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 설명되는 전력 운용 장치(200)는 에너지 저장 시스템(100)의 동작을 제어하거나 관리하기 위한 장치를 의미할 수 있으며, 더욱 상세하게는 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 복수의 배터리 뱅크들을 기반으로 외부에 전력의 공급이 요청되는 경우, 전력을 공급할 수 있도록 복수의 배터리 뱅크들을 제어하거나 이를 위해 복수의 배터리 뱅크들을 관리하는 역할을 수행할 수 있다.
특히, 전력 운용 장치(200)는 복수의 배터리 뱅크들에 포함된 각 배터리의 특성이나 상태에 기초하여 각 배터리 뱅크에 대한 타입을 결정할 수 있고, 결정된 배터리 뱅크의 타입에 기초하여 외부로부터 전력의 공급이 요청되는 경우, 전력을 공급하기 위한 배터리 뱅크를 적절하게 결정하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해서, 전력 운용 장치(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법을 수행할 수 있다. 여기서, 에너지 저장 시스템(100) 및 전력 운용 장치(200)는 전력 운용 방법을 수행하기 위해 필요한 정보를 전송하거나 수신할 수 있도록 서로 통신이 가능한 상태일 수 있다.
또한, 전력 운용 장치(200)는 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 복수의 구성 요소들 중 일부와 통신이 가능한 상태일 수도 있고, 전력 운용 장치(200) 자체가 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 복수의 구성 요소들 중 하나일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치에 대한 하드웨어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치(300)의 구조는 도 1을 참조하여 설명된 전력 운용 장치(200)로 예를 들어 설명될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치(300)는 적어도 하나의 프로세서(processor, 310) 및 적어도 하나의 프로세서가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory, 320)를 포함할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 프로세서(310)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 일 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
메모리(320) 및 저장 장치(360) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(320)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
또한, 전력 운용 장치(300)는 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신 장치(transceiver)(330)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 수명 예측 장치(300)는 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350) 및 저장 장치(360) 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 수명 예측 장치(300)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(370)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법과 관련된 단계를 의미할 수 있고, 더욱 상세하게는 전력 운용 장치(300)에서 수행되는 동작 방법과 관련된 단계를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법은 전력 운용 장치에서 수행될 수 있으며, 더욱 상세하게는 도 1을 참조하여 설명된 에너지 저장 시스템(100) 및 전력 운용 장치(200)와 도 2를 참조하여 설명된 전력 운용 장치(300)에서 수행될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집할 수 있다(S310).
구체적으로, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템에 장착되거나 연결되는 이종 배터리를 감지할 수 있고, 이종 배터리의 장착이나 연결에 대하여 감지하는 경우, 해당하는 이종 배터리의 상태 정보에 대한 수집의 필요가 발생하였음을 판단할 수 있다.
여기서, 전력 운용 장치에서 수집하는 상태 정보는 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리에 대한 각 배터리의 충전 및 방전과 관련된 특성을 의미하는 C-RATE의 값에 대한 정보와 설치 용량 배터리에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하 수 있으며, 여기서 설치 용량 배터리에 대한 정보는 설치 용량 배터리의 종류를 의미할 수도 있다. 다시 말해, 이종 배터리는 각 배터리의 충전 및 방전과 관련된 특성을 의미하는 C-RATE의 값이 서로 다른 배터리 혹은 종류가 다른 배터리, 동일한 종류이지만 사용 상태에 따라 잔존 용량이 다른 상태 등을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이종 배터리에 대한 C-RATE의 값은 배터리의 용량 대비 출력에 대한 지표로 사용될 수 있으며, 용량 대비 출력이 100%인 경우, 이를 1 C-RATE라 할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 수집된 상태 정보에 기초하여 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리를 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정할 수 있다(S320).
여기서, 전력 운용 장치에서 수집된 상태 정보에 기초하여 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리를 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 구체적인 과정은 이하에서 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 상태 정보에 기초하여 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리를 분류하기 위해 이종 배터리의 C-RATE의 값을 상기 미리 설정된 기준에 상응하는 기준 값과 비교할 수 있다(S321).
여기서, 미리 설정된 기준에 상응하는 기준 값은 이종 배터리의 C-RATE의 값에 기초하여 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건의 종류를 구분하기 위한 값을 의미할 수 있으며, C-RATE와 동일한 단위의 값(예를 들어, C-RATE의 값이 0 이상의 값을 가지는 수인 경우, 미리 설정된 기준에 상응하는 기준 값도 0 이상의 값을 가지는 수로 설정될 수 있음)으로 설정될 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 비교 결과를 기반으로 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력을 공급하는 과정에 사용되기 위해 설정되는 복수의 타입들 중 각 배터리에 상응하는 타입을 결정할 수 있다(S322).
여기서, 전력 운용 장치에 의해 결정되는 복수의 타입들은 이종 배터리의 C-RATE의 값, 응답 속도 및 설치 용량에 기초하여 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 장 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 장 주기의 타입 및 이종 배터리의 C-RATE의 값, 응답 속도 및 설치 용량에 기초하여 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 단 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 단 주기의 타입을 포함할 수 있다.
이때, 전력 운용 장치는 비교 결과에 기초하여 이종 배터리의 C-RATE의 값이 기준 값 미만인 경우, 이종 배터리의 타입을 복수의 타입들 중 장 주기의 타입으로 결정할 수 있다. 반면, 전력 운용 장치는 비교 결과에 기초하여 이종 배터리의 C-RATE의 값이 기준 값 이상인 경우, 이종 배터리의 타입을 복수의 타입들 중 단 주기의 타입으로 결정할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 결정된 타입에 기초하여 에너지 저장 시스템에 포함된 이종 배터리에 대하여 동일한 타입을 가지는 배터리 별로 그룹화하여 복수의 배터리 뱅크들을 결정할 수 있다(S323).
즉, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 이종 배터리들에 대하여 결정된 타입에 기초하여 동일한 타입을 가지는 배터리 별로 그룹화하여 복수의 배터리 뱅크들을 결정할 수 있다. 추가적으로, 전력 운용 장치는 미리 설정된 개수의 배터리가 포함되도록 복수의 배터리 뱅커들을 결정할 수 있다.
다시 말해, 전력 운용 장치는 미리 설정된 개수 이상의 이종 배터리가 존재하는 경우, 동일한 타입을 가지는 복수의 배터리 뱅크들을 결정할 수 있다. 이때, 전력 운용 장치는 동일한 타입을 가지는 이종 배터리에 대하여 가장 유사한 범위를 가지는 C-RATE의 값을 가지는 배터리 별로 그룹화하여 복수의 뱅크들을 결정할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 결정된 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인할 수 있다(S330).
구체적으로, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템과 전기적으로 연결되는 외부의 장치(예를 들어, 전력의 공급을 요청하는 장치 등을 의미할 수 있음)를 감지할 수 있다. 또한, 전력 운용 장치는 외부의 장치로부터 에너지 저장 시스템으로 수신되는 전력의 공급에 대한 요청을 감지할 수도 있다.
이후, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템과 전기적으로 연결되는 외부의 장치를 감지하거나 외부의 장치로부터 에너지 저장 시스템으로 수신되는 전력의 공급에 대한 요청을 감지하는 경우, 전력의 공급을 요청하는 이벤트가 발생한 것으로 감지하거나 판단할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템과 전기적으로 연결된 외부의 장치나 에너지 저장 시스템으로 전력의 공급을 요청한 외부의 장치로 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 요청할 수 있으며, 이에 대한 응답으로 수요 정보를 수신하여 확인할 수 있다.
여기서, 전력 운용 장치에서 외부의 장치로 요청을 통해 수신하여 확인하는 수요 정보는 전력의 공급을 통해 요구되는 출력의 값에 대한 정보, 전력의 공급을 통해 요구되는 전략의 량에 대한 정보 및 전력의 량이 공급되어야 하는 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전력의 공급을 통해 요구되는 출력의 값에 대한 정보는 에너지 저장 시스템에서 외부의 장치로 전력을 공급하는 과정에서 요구되는 출력의 값을 의미할 수 있다. 또한, 전력의 량에 대한 정보는 에너지 저장 시스템에서 외부의 장치가 공급해야 하는 전력의 량의 값을 의미할 수 있다. 또한, 전력의 량이 공급되어야 하는 시간에 대한 정보는 에너지 저장 시스템에서 외부의 장치에 공급해야 하는 전력의 량을 공급하기 위해 소요될 수 있는 시간의 값을 의미할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 수요 정보에 기초하여 복수의 배터리 뱅크들 중 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정할 수 있다(S340).
여기서, 전력 운용 장치에서 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 수요 정보에 기초하여 복수의 배터리 뱅크들 중 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 구체적인 과정은 이하에서 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법에서 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 복수의 배터리 뱅크들 중 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값을 복수의 타입들 중 하나의 타입을 결정하기 위해 미리 설정된 기준 시간의 값과 비교할 수 있다(S341).
구체적으로, 전력 운용 장치는 복수의 타입들 중 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하기 위해 우선적으로 하나의 타입을 결정하는 절차를 수행할 수 있으며, 이를 위해 미리 설정된 기준 시간의 값과 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값을 서로 비교할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 비교 결과에 기초하여 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 결정된 복수의 타입들 중 하나의 타입을 복수의 배터리 뱅크들 중 전력 공급용 배터리 뱅크의 타입으로 결정할 수 있다(S342).
예를 들어, 전력 운용 장치는 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값이 미리 설정된 기준 시간의 값 미만인 경우, 복수의 타입들 중 단 주기의 타입을 전력 공급용 배터리 뱅크의 타입으로 결정할 수 있다. 반면, 전력 운용 장치는 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값이 미리 설정된 기준 시간의 값 이상인 경우, 복수의 타입들 중 장 주기의 타입을 전력 공급용 배터리 뱅크의 타입으로 결정할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 결정된 타입의 배터리 뱅크 중 출력의 값에 대한 정보 및 전력의 량에 대한 정보에 기초하여 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 제1 배터리 뱅크를 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정할 수 있다(S343).
여기서, 전력 운용 장치는 결정된 타입의 배터리 뱅크가 복수인 경우, 복수의 배터리 뱅크들 중 가장 적합한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정해야할 수 있다. 이때, 전력 운용 장치는 결정된 타입의 배터리 뱅크가 복수가 아닌 경우, 결정된 타입의 배터리 뱅크를 전력의 공급에 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정할 수 있다.
한편, 전력 운용 장치는 결정된 타입의 배터리 뱅크가 복수인 경우, 각 배터리 뱅크에 포함된 복수의 배터리들에 대한 출력의 값에 기초하여 결정되는 배터리 뱅크의 출력의 값을 산출할 수 있다. 이후, 전력 운용 장치는 각 배터리 뱅크에 포함된 복수의 배터리들에 대한 전력의 량에 기초하여 결정되는 배터리 뱅크의 전력의 량을 산출할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 수요 정보에 포함된 출력의 값에 대한 정보에 상응하는 출력의 값 및 전력의 량에 대한 정보에 상응하는 전력의 량과 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 제1 배터리 뱅크를 복수의 배터리 뱅크들 중 전력의 공급에 가장 적합한 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정할 수 있다.
이때, 전력 운용 장치는 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 배터리 뱅크인 제1 배터리 뱅크가 존재하지 않는 경우, 결정된 타입의 배터리 뱅크 중 제1 배터리 뱅크 다음으로 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 제2 배터리 뱅크를 추가적으로 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정하여, 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크를 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 상기 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급할 수 있다(S350).
구체적으로, 전력 운용 장치는 전력의 공급을 요청한 외부의 장치에 대하여 전력을 공급하는 배터리 뱅크를 복수의 배터리 뱅크들 중 단계 S310 내지 단계 S340을 기반으로 결정된 배터리 뱅크로 결정할 수 있고, 결정된 배터리 뱅크에서 외부의 장치로 전력이 공급될 수 있도록 에너지 저장 시스템을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 배터리 뱅크들 중 단계 S310 내지 단계 S340을 기반으로 결정된 배터리 뱅크를 지시하는 식별 정보를 에너지 저장 시스템으로 전송할 수 있고, 에너지 저장 시스템에서 전력 운용 장치로부터 수신된 식별 정보에 상응하는 배터리 뱅크를 통해 외부의 장치로 전력이 공급될 수 있도록 지원할 수 있다.
상술한 바와 같은 방법을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 서로 다른 상태나 특성을 가지는 배터리를 의미하는 이종 배터리를 이용하여 배터리 뱅크를 결정할수 있고, 이를 이용하여 외부의 장치로 전력을 공급하는 배터리 뱅크를 효율적으로 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템은 에너지 저장 시스템 자체적으로 동작할 수도 있으나, 외부의 에너지 발전 시스템과 함께 연동되어 동작할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 시스템 및 통합 관제 시스템(EMS, Enterprise Management System)과 연동되어 함께 동작할 수도 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템이 태양광 발전 시스템 및 통합 관제 시스템과 연동된 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템, 태양광 발전 시스템 및 통합 관제 시스템을 모두 제어함으로써 전력 운용 방법을 수행할 수 있다.
이때, 전력 운용 장치는 통합 관제 시스템을 기반으로 에너지 저장 시스템과 태양광 발전 시스템 중 전력의 공급과 관련된 비용과 에너지 저장 시스템을 통해 외부의 장치에 전력을 공급할 수 있는 충전 상태를 고려하여 에너지 저장 시스템의 충전을 위한 시점이나 충전을 위한 수단(예를 들어, 태양광 발전 시스템 또는 외부의 충전 시스템 등)을 결정할 수 있다.
먼저, 전력 운용 장치는 통합 관제 시스템을 기반으로 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 배터리 뱅크들에 대한 상태 정보를 관리할 수 있으며, 더욱 상세하게는 통합 관제 시스템에서 복수의 배터리 뱅크들에 대한 상태 정보에 기초하여 각 배터리 뱅크의 이상에 대한 발생의 여부를 모니터링 할 수 있고, 이를 통해 각 배터리 뱅크에 포함된 복수의 배터리들의 교체에 대한 필요의 여부를 판단할 수 있다.
이때, 전력 운용 장치는 통합 관제 시스템에서 복수의 배터리들에 대한 상태 정보에 기초하여 각 배터리 뱅크의 이상에 대한 발생의 여부를 모니터링 하고, 각 배터리 뱅크에 포함된 복수의 배터리들의 교체에 대한 필요의 여부를 판단하기 위해 사용되는 기준을 정의할 수 있다.
다시 말해, 전력 운용 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 과정에서 추가적으로 통합 관제 시스템에서 복수의 배터리들에 대한 상태 정보에 기초하여 각 배터리 뱅크의 이상에 대한 발생의 여부를 모니터링 하고, 각 배터리 뱅크에 포함된 복수의 배터리들의 교체에 대한 필요의 여부를 판단하기 위해 사용되는 기준을 정의할 수 있다.
여기서, 전력 운용 장치는 배터리의 충전 시 전력의 값, 방전 시 전력의 값, 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전압의 밸런싱(balancing) 상태 및 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전류의 밸런싱 상태에 기초하여 이상이 발생하는 경우를 누적하여 확인할 수 있다. 이후, 전력 운용 장치는 이상이 발생하는 경우에 상응하는 배터리의 충전 시 전력의 값, 방전 시 전력의 값, 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전압의 밸런싱 상태 및 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전류의 밸런싱 상태를 추출할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 추출된 배터리의 충전 시 전력의 값, 방전 시 전력의 값, 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전압의 밸런싱 상태 및 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전류의 밸런싱 상태를 이상이 발생하는 경우로 판단하기 위한 기준으로 정의할 수 있다. 이때, 전력 운용 장치는 배터리의 충전 시 전력의 값, 방전 시 전력의 값, 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전압의 밸런싱(balancing) 상태 및 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전류의 밸런싱 상태와 이상이 발생하는 경우를 미리 설정된 인공지능 기반의 학습 알고리즘을 통해 학습을 수행할 수 있다.
한편, 전력 운용 장치는 이상이 발생하는 경우에 상응하는 배터리의 충전 시 전력의 값, 방전 시 전력의 값, 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전압의 밸런싱(balancing) 상태 및 각 배터리 뱅크의 셀에 대한 전류의 밸런싱 상태를 확인하는 것으로 설명되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아닐 수 있다. 다시 말해, 전력 운용 장치는 이상이 발생하는 경우, 기상과 관련된 정보 및 부하에 따른 전력의 이용과 관련된 정보를 더 확인할 수도 있다.
이후, 전력 운용 장치는 정의된 기준에 대한 정보를 통합 관제 시스템으로 전송할 수 있고, 정의된 기준에 대한 정보에 기초하여 통합 관제 시스템에서 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 배터리 뱅크들에 대한 모니터링을 수행할 수 있도록 지원할 수 있다. 여기서, 전력 운용 장치에서 미리 설정된 기준이 단순한 상태와 관련된 값인 것으로 설명되었으나, 단순한 상태와 관련된 값이 아닌 상태의 변화와 관련된 시나리오의 형태로 기준이 정의될 수도 있다.
이후, 전력 운용 장치는 통합 관제 시스템에 의해 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 배터리 뱅크들 중 이상이 발생한 것으로 판단된 배터리 뱅크가 존재하는 경우, 전체 에너지저장 시스템 운영을 중단하지 않고도 해당하는 배터리 뱅크에 포함된 배터리를 교체하거나 해당하는 배터리가 포함된 배터리 뱅크를 다시 결정할 수 있다. 이때, 전력 운용 장치에서 배터리 뱅크를 결정하는 구체적인 과정은 미리 설명된 바와 유사 또는 동일할 수 있다.
한편, 전력 운용 장치는 통합 관제 시스템을 기반으로 에너지 저장 시스템과 태양광 발전 시스템 중 전력의 공급과 관련된 비용과 에너지 저장 시스템을 통해 외부의 장치에 전력을 공급할 수 있는 충전 상태를 고려하여 에너지 저장 시스템의 충전을 위한 시점이나 충전을 위한 수단(예를 들어, 태양광 발전 시스템 또는 외부의 충전 시스템 등)을 결정하기 위해 미리 설정된 알고리즘을 수행할 수 있다.
여기서, 전력 운용 장치에서 통합 관제 시스템을 기반으로 에너지 저장 시스템과 태양광 발전 시스템 중 전력의 공급과 관련된 비용과 에너지 저장 시스템을 통해 외부의 장치에 전력을 공급할 수 있는 충전 상태를 고려하여 에너지 저장 시스템의 충전을 위한 시점이나 충전을 위한 수단(예를 들어, 태양광 발전 시스템 또는 외부의 충전 시스템 등)을 결정하기 위해 미리 설정된 알고리즘을 수행하는 구체적인 과정은 이하에서 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 외부의 시스템과 연동되는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 전력 운용 장치는 우선적으로 전력 운용 장치나 에너지 저장 시스템이 태양광 발전 시스템과의 연동에 대한 여부를 판단할 수 있다(S610).
여기서, 연동에 대한 여부는 전력 운용 장치에서 연동된 외부의 시스템의 종류를 식별할 수 있도록 외부의 시스템이 전력 운용 장치와 연동되는 경우, 연동된 외부의 시스템에 대한 식별 정보를 미리 저장하고 있는 상태일 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 전력 운용 장치나 에너지 저장 시스템이 태양광 발전 시스템과 연동된 것으로 판단된 경우, 제1 기준 요금 및 발전 비용을 비교할 수 있다(S620).
예를 들어, 전력 운용 장치에서 비교하는 제1 기준 요금은 외부의 충전 시스템을 의미할 수 있는 한국 전력의 요금을 의미할 수 있으며, 발전 비용은 태양광 발전 시스템에서 전력을 발생시키기 위해 필요하거나 요구되는 비용을 의미할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 제1 기준 요금이 발전 비용 보다 큰 경우, 태양광 발전을 기반으로 전력의 공급에 대한 요청에 상응하여 충전과 관련된 서비스를 제공할 수 있다(S630).
한편, 전력 운용 장치는 단계 S610에서 전력 운용 장치나 에너지 저장 시스템이 태양광 발전 시스템이 연동되지 않은 것으로 판단된 경우, 에너지 저장 시스템의 충전 량이 제1 기준과 비교할 수 있다(S640).
여기서, 제1 기준은 전력 운용 장치에 의해 에너지 저장 시스템을 통해 외부에 전력을 공급할 수 있을 지에 대하여 결정하기 위한 기준의 값을 의미할 수 있으며, 에너지 저장 시스템의 잔여 충전 량의 값과 비교할 수 있는 기준의 값으로 미리 설정될 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 에너지 저장 시스템의 충전 량이 제1 기준에 상응하는 값보다 큰 경우, 제1 기준 요금과 에너지 저장 시스템의 요금을 비교할 수 있다(S650).
예를 들어, 제1 기준 요금은 미리 설명된 바와 같이 외부의 충전 시스템을 의미할 수 있는 한국 전력의 요금을 의미할 수 있으며, 에너지 저장 시스템의 요금은 에너지 저장 시스템을 통해 외부에 전력을 공급하는 경우에 필요하거나 요구되는 비용을 의미할 수 있다.
이후, 전력 운용 장치는 제1 기준 요금이 에너지 저장 시스템의 요금보다 큰 경우, 에너지 저장 시스템을 기반으로 전력의 공급에 대한 요청에 상응하여 충전과 관련된 서비스를 제공할 수 있다(S660).
한편, 전력 운용 장치는 단계 S640에서 에너지 저장 시스템의 충전 량이 제1 기준 값 이하인 경우 또는 단계 S650에서 제1 기준 요금이 에너지 저장 시스템의 요금 이하인 경우, 제1 시스템을 기반으로 전력의 공급에 대한 요청에 상응하여 충전과 관련된 서비스를 제공할 수 있다(S670).
예를 들어, 제1 시스템은 미리 설명된 바와 같이 외부의 충전 시스템을 의미할 수 있는 한국 전력의 시스템을 의미할 수 있다.
상술한 바와 같은 방법을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 방법을 수행하는 전력 운용 장치는 외부의 시스템인 태양광 발전 시스템, 통합 관제 시스템 및 외부의 충전 시스템과 연동되어 보다 효율적으로 전력을 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.
특히, 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 에너지 저장 시스템
200: 전력 운용 장치
300: 배터리 스케줄링 장치 310: 프로세서
320: 메모리 330: 송수신 장치
340: 입력 인터페이스 장치 350: 출력 인터페이스 장치
360: 저장 장치 370: 버스
300: 배터리 스케줄링 장치 310: 프로세서
320: 메모리 330: 송수신 장치
340: 입력 인터페이스 장치 350: 출력 인터페이스 장치
360: 저장 장치 370: 버스
Claims (10)
- 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템(PCS, Power Conversion System) 기반의 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법으로서,
상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집하는 단계;
상기 수집된 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 상기 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계;
상기 결정된 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인하는 단계;
상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 상기 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 상기 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 전력 운용 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 상태 정보는,
상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리에 대한 각 배터리의 충전 및 방전과 관련된 특성을 의미하는 C-RATE의 값 및 설치 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계는,
상기 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값을 상기 미리 설정된 기준에 상응하는 기준 값과 비교하는 단계;
상기 비교 결과를 기반으로 상기 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력을 공급하는 과정에 사용되기 위해 설정되는 복수의 타입들 중 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 타입에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리에 대하여 동일한 타입을 가지는 배터리 별로 그룹화하여 상기 복수의 배터리 뱅크들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 복수의 타입들은,
상기 이종 배터리의 C-RATE의 값, 응답 속도 및 설치 용량에 기초하여 상기 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 장 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 장 주기의 타입 및 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값, 응답 속도 및 설치 용량에 기초하여 상기 이종 배터리를 관리하기 위한 시간에 대한 조건이 단 시간 기반의 전력 관리를 요구하는 타입을 의미하는 단 주기의 타입을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계는,
상기 비교 결과에 기초하여 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 이종 배터리의 타입을 상기 장 주기의 타입으로 결정하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 각 배터리에 상응하는 타입을 결정하는 단계는,
상기 비교 결과에 기초하여 상기 이종 배터리의 C-RATE의 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 이종 배터리의 타입을 상기 단 주기의 타입으로 결정하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 수요 정보는,
상기 전력의 공급을 통해 요구되는 출력의 값에 대한 정보, 상기 전력의 공급을 통해 요구되는 전략의 량에 대한 정보 및 상기 전력의 량이 공급되어야 하는 시간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계는,
상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 수요 정보에 포함된 시간에 대한 정보에 상응하는 시간의 값을 상기 복수의 타입들 중 하나의 타입을 결정하기 위해 미리 설정된 기준 시간의 값과 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 결정된 상기 복수의 타입들 중 하나의 타입을 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 전력 공급용 배터리 뱅크의 타입으로 결정하는 단계: 및
상기 결정된 타입의 배터리 뱅크 중 상기 출력의 값에 대한 정보 및 전력의 량에 대한 정보에 기초하여 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 제1 배터리 뱅크를 상기 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하는 단계는,
상기 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 배터리 뱅크인 상기 제1 배터리 뱅크가 존재하지 않는 경우,
상기 결정된 타입의 배터리 뱅크 중 상기 제1 배터리 뱅크 다음으로 가장 근접하게 높은 출력의 값 및 전력의 량을 가지는 제2 배터리 뱅크를 추가적으로 상기 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정하여, 상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크를 상기 전력 공급용 배터리 뱅크로 결정하는 것을 특징으로 하는, 전력 운용 방법. - 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템(PCS, Power Conversion System) 기반의 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 운용하는 전력 운용 장치로서,
프로세서(processor); 및
상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리의 운용을 위해 미리 설정된 기준에 기초하여 상기 이종 배터리를 분류하기 위해 사용되는 각 배터리의 특성과 관련된 상태 정보를 수집하고;
상기 수집된 상태 정보에 기초하여 상기 에너지 저장 시스템에 포함된 상기 이종 배터리를 상기 미리 설정된 기준에 기초하여 분류하여 복수의 배터리들로 형성되는 복수의 배터리 뱅크들을 결정하고;
상기 결정된 복수의 배터리 뱅크들을 통해 전력의 공급을 요청하는 이벤트의 발생을 감지하여 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 요구되는 내용과 관련된 수요 정보를 확인하고;
상기 복수의 배터리 뱅크들에 대하여 미리 설정된 타입 및 상기 수요 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리 뱅크들 중 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하기 위해 전력 공급용 배터리 뱅크를 결정하고; 그리고
상기 결정된 배터리 뱅크를 기반으로 상기 이벤트에 상응하는 전력을 공급하도록 상기 결정된 배터리 뱅크를 제어하여 상기 에너지 저장 시스템을 통해 전력을 공급하도록 실행되는, 전력 운용 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020210177880A KR102652000B1 (ko) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 이종 배터리의 연계를 위한 전력 변환 시스템 기반의 에너지 저장 시스템을 운용하는 전력 운용 장치에서 수행되는 전력 운용 방법 및 전력 운용 장치 |
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- 2022-11-10 WO PCT/KR2022/017644 patent/WO2023113248A1/ko unknown
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