KR101357394B1 - 전력 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

전력 관리 방법 및 시스템이 제공된다. 본 본 발명의 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 부하에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하며, 계획정전이 예정되어 있는 경우 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 수립한 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용한다. 이에 의해, 계획정전 시행에도 유연한 대처가 가능해진다.

Description

전력 관리 방법 및 시스템{Method and System for Power Management}
본 발명은 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력망과 신재생 에너지 발전 시스템을 통해 공급되는 전력을 관리하여 운용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
신재생 에너지를 이용한 자가 발전으로 생성한 전력을 배터리에 저장하고, 향후 필요시 부하에 방전함으로, 에너지 생산비용 절감과 함께 전력 운용의 효율성을 도모하고 있다.
하지만, 이와 같이 배터리를 에너지 저장원으로 이용한 전력 운용은, 배터리 잔량을 기반으로 수행되고 있어, 주변 환경이나 정책의 변화에 의한 탄력적인 전력 운용이 불가능하다.
특히, 2011년 동일본 대지진 이후, 원자력 운용에 대한 의문성으로 원자력 발전의 중지로 인해 일본에서는 지역적으로 계획정전을 실시하고 있으며, 전원 공급 상황이 원활하지 않은 국가(예를 들면, 동남아, 중국 등)의 산업용 전력에 대해서도 계획정전이 실시되고 있다.
이에 따라, 계획정전이 고지된 경우 이를 대비한 전력 운용 방안을 통해 계획정전 동안에도 전력 공급에 차질이 없도록 함은 물론 경제적인 전력 운용을 함께 아우르기 위한 방안의 모색이 요청된다.
사전의 철저한 전력 운용 계획 없이 필요한 전력을 준비하지 못한 상태에서 계획정전이 시작되는 경우, 경제적 손실이 유발되는데, 특히 산업 설비의 경우 그 손실액은 매우 크기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 부하에서의 소비전력과 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하여 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하기 위한 전력 관리 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 계획정전이 예정되지 않은 경우에도 부하에서의 소비전력과 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하여 보다 경제적인 에너지 활용 대책을 수립하여 전력을 운용하기 위한 전력 관리 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 관리 방법은, 부하에서의 소비전력을 예측하는 단계; 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하는 단계; 및 계획정전이 예정되어 있는 경우, 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 수립한 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 단계;를 포함한다.
그리고, 소비전력 예측단계는, 과거 소비전력 및 최근 소비전력을 획득하는 단계; 획득된 과거 소비전력과 최근 소비전력을 비교하여, 소비전력에 대한 비교 오차를 산출하는 단계; 및 비교 오차가 임계 범위 이내이면, 과거 소비전력으로부터 향후 소비전력을 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 소비전력 예측단계는, 비교 오차가 임계 범위 밖이면, 과거 소비전력에 보상치를 가감하여 과거 소비전력을 보상하는 단계; 및 보상된 과거 소비전력으로부터 향후 소비전력을 예측하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 생산전력 예측단계는, 과거 기상, 최근 기상 및 기상 예보를 획득하는 단계; 과거 기상과 최근 기상을 비교하여, 기상에 대한 비교 오차를 산출하는 단계; 및 비교 오차가 임계 범위 이내이면, 과거 기상에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 비교 오차가 임계 범위 밖이면, 과거 기상에 보상치를 가감하여 과거 기상을 보상하는 단계; 및 보상된 과거 기상에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 전력 운용 단계는, 계획정전이 예정되어 있는 경우, 배터리 잔량을 파악하는 단계; 예측된 소비전력을 참고하여, 계획정전 동안의 필요 전력을 산출하는 단계; 및 필요 전력이 배터리 잔량 보다 작으면, 신재생 에너지를 부하에 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 필요 전력이 배터리 잔량 이상이면, 배터리의 필요 충전량을 산출하는 단계; 예측된 생산전력을 참고하여, 계획정전 전까지의 예측 생산전력을 산출하는 단계; 및 필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 작으면, 신재생 에너지로 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하고, 필요 충전량은, 계획정전 동안에 부하에서 소비할 전력을 배터리를 통해 공급하기 위해 배터리에 더 충전하여야 하는 충전량일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 배터리에 필요 충전량이 충전 완료되면, 신재생 에너지를 부하로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 크면, 신재생 에너지와 전력망을 통해 공급되는 에너지로 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하고, 전력망에서 공급되는 에너지에 의한 배터리 충전량은, 필요 충전량에서 계획정전 전까지의 예측 생산전력에 의한 충전량을 감산한 양으로 결정할 수 있다.
그리고, 전력망을 통해 에너지를 공급받는 시기는, 시간대별 전력공급 가격이 상이한 경우 전력공급자의 전력 가격이 가장 낮은 시간대로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 계획정전이 예정되어 있지 않은 경우, 배터리의 충전과 방전 스케쥴을 생성하여 수립한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하지 않았으면, 신재생 에너지를 부하에 공급하거나 배터리에 공급하여 충전하는 단계; 및 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하면, 배터리에 충전되어 저장된 에너지와 신재생 에너지를 부하에 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 공급단계에서 남는 에너지를 전력망에 공급하여, 잉여 전력을 판매하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 방법은, 전력 운용 이후, 예측된 소비전력과 예측된 생산전력 중 적어도 하나에 대한 오차가 발생 되었는지 판단하는 단계; 및 오차가 발생한 것으로 판단되면, 다음 소비전력 예측 및 생산전력 예측 중 적어도 하나를 수행함에 있어 오차의 영향이 반영되도록 오차를 피드백하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 전력 관리 시스템은, 부하에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하며, 계획정전이 예정되어 있는 경우 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책을 수립하는 EMS(Energy Management System); 및 EMS에서 수립한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 ESS(Energy Storage System);를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부하에서의 소비전력과 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하여 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하기 때문에, 계획정전 시행에도 유연한 대처가 가능해진다.
또한, 계획정전이 예정되지 않은 경우에도 부하에서의 소비전력과 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하여 에너지 활용 대책을 수립하므로, 보다 경제적인 전력 운용을 추구할 수 있다.
뿐만 아니라, 신재생 에너지의 생산에 중요 요소로 작용하는 기상정보를 이용하여 신재생 에너지의 생산량을 예측하므로, 비교적 정확한 전력생산 예측이 가능하다.
아울러, 과거 데이터와 최근 데이터를 비교한 오차 보상에 의한 예측 기법이 적용되므로 기상 예보까지 반영하므로, 전력소비와 기상변화가 급변동하는 환경에서도 소비전력과 생산전력 예측을 비교적 정확하게 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명이 적용가능한 전력 계통을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 관리 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 3은 EMS 서버에서 전력 관리를 위해 필요한 기초 정보들을 수집하는 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는 전력 부하에서의 소비전력 예측 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도,
도 5는 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력 예측 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도,
도 6은 EMS 서버에서 계획정전에 대비한 비상 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도,
도 7은 계획정전이 예정되어 있지 않은 경우 EMS 서버에서의 경제적 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도, 그리고,
도 8은, 도 1에 도시된 EMS 서버의 상세 블럭도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
1. 전력 계통
도 1은 본 발명이 적용가능한 전력 계통을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용가능한 전력 계통에는, 신재생 에너지 발전 시스템(110), 전력 부하(120), ESS(Energy Storage System)(130), 전력망(150), EMS(Energy Management System) 서버(160), 발전소(170), 전력 서버(180) 및 기상 서버(190)가 포함된다. 한편, 도 1에서 각 구성들을 연결한 선들 중 실선은 전력이 이동하는 전력선을 나타내고, 점선은 유/무선 통신망을 나타낸다.
신재생 에너지 발전 시스템(110)은 태양광, 풍력, 조력, 바이오 매스 등과 같은 신재생 에너지를 이용한 발전 설비이고, 전력 부하(120)는 전력을 소비하는 가정, 빌딩, 공장 등의 시설이다.
ESS(130)는 배터리(140)를 충전하여 에너지를 저장하고, 배터리(140)를 방전시켜 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)으로 공급하는 설비로, 도 1에 도시된 바와 같이 PCS(Power Conditioning System)(131), BMS(Battery Management System)(132) 및 배터리(140)를 포함한다.
PCS(131)는, 1) 전력망(150)을 통해 발전소(170)로부터 공급되는 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 충전, 2) 신재생 에너지 발전 시스템(110)으로부터 공급되는 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 충전, 3) 배터리(140)를 방전시켜 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)에 공급하여, 전력 관리를 수행한다.
PCS(131)에 의한 전력 관리는, 계획정전이 예정되어 있는 경우에는 비상 에너지 활용 대책에 따라 운용되지만, 그 외의 경우에는 경제적 에너지 활용 대책에 따라 운용되어 에너지 절감과 함께 신재생 에너지를 이용한 수익 추구를 병행한다.
또한, PCS(131)는 전력 부하(120)에서 소비되는 전력을 모니터링하여 데이터로 저장하여 보유한다.
BMS(132)는 배터리(140)를 관리하기 위한 시스템으로, 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 감지하여 배터리(140)의 충/방전량을 적정 수준으로 제어함은 물론, 배터리(140)의 셀 밸런싱을 수행하고 배터리(140)의 잔량을 파악한다. 또한, BMS(132)는 위험이 감지되는 경우 비상 동작을 통해 배터리(140)를 보호한다.
배터리(140)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)이나 전력망(150)을 통해 공급되는 전력을 충전하여 에너지를 저장하는 에너지 저장소의 기능과, 방전을 통해 저장된 에너지를 전력 부하(120)나 전력망(150)에 공급하는 에너지원으로 기능한다.
전력 서버(180)는 발전/변전/송전/배전 등을 관리하여 전력 공급을 운용하는 전력 공급 기관의 전력 관제소에서 운용하는 서버로, 발전소(170)에 의한 발전 현황을 관제/통제하고, 전력 관제소에서 수립한 계획정전을 전파하는 기능을 담당한다.
기상 서버(190)는 기상청에서 운용하는 서버로, 본 전력 계통에서 기상 서버(190)는 기상 데이터와 기상 예보 데이터를 제공하는 서버로 기능하다.
EMS 서버(160)는 ESS(130)의 PCS(131)를 제어하여 도 1에 도시된 전력 계통에서의 전력 관리를 관장한다. 이를 위해, EMS 서버(160)는 전력 부하(120)에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서의 생산전력을 예측하며, 전력 서버(180)로부터 안내되는 계획정전 여부에 따라 적합한 에너지 활용 대책을 수립하고 그에 따라 PCS(131)를 제어하여 전력을 운용한다.
2. 전력 관리 방법
이하에서, 도 1에 도시된 전력 계통에 적용가능한 전력 관리 방법에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 관리 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 EMS 서버(160)는 전력 관리를 위해 필요한 기초 정보들을 수집한다(S210). S210단계에서 수집되는 기초 정보들은, 소비전력과 생산전력을 예측하고, 에너지 활용 대책을 수립하며, 전력 운용을 경제적으로 하기 위해 필요한 정보들이 포함되는데, S210단계에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 상세히 후술한다.
기초 정보들이 수집되면, EMS 서버(160)는 이를 이용하여 전력 부하(120)에서의 소비전력을 예측한다(S220). S220단계에서의 소비전력 예측에는 과거와 최근의 소비전력 데이터가 이용되는데, S220단계에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 상세히 후술한다.
다음, EMS 서버(160)는 S210단계에서 수집한 기초 정보들을 이용하여 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서의 생산전력을 예측한다(S230). S230단계에서의 생산전력 예측에는 과거와 최근의 기상 데이터와 기상 예보 데이터가 이용되는데, S230단계에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
이후, EMS 서버(160)는 계획정전이 예정되어 있는지 판단한다(S240). 계획정전은, 전력망(150)이나 전력 설비에 대한 유지 보수는 물론, 전력 수급상의 문제로 인해 예정될 수 있다.
계획정전이 예정되어 있는 것으로 판단되면(S240-Y), EMS 서버(160)는 비상 에너지 활용 대책을 수립하여 전력을 운용한다(S250). S250단계에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 상세히 후술한다.
한편, 계획정전이 예정되어 있지 않은 것으로 판단되면(S240-N), EMS 서버(160)는 경제적 에너지 활용 대책을 수립하여 전력을 운용한다(S260). S260단계에 대한 상세한 설명은 도 7을 참조하여 상세히 후술한다.
에너지 활용 대책에 따라 전력 운용이 이루어지고 난 후, EMS 서버(160)는 소비전력과 생산전력에 대한 예측 오차가 발생되었는지 판단한다(S270). S270단계에서의 예측 오차는 소비전력과 생산전력 각각에 대해 산출된다.
즉, 1) 'S220단계에서의 소비전력 예측'과 'S250단계 또는 S260단계에서의 실제 소비전력'을 비교하여 오차 발생 및 발생량을 판단하고, 2) 'S230단계에서의 생산전력 예측'과 'S250단계 또는 S260단계에서의 실제 생산전력'을 비교하여 오차 발생 및 발생량을 판단하게 된다.
S270단계에서 예측 오차가 발생한 것으로 판단되면(S270-Y), EMS 서버(160)는 오차 발생량을 피드백하여 다음 소비전력 예측과 생산전력 예측에 오차의 영향이 반영되도록 한다(S280). S270단계와 S280단계에 의해 다음 번 예측에 대한 정확성을 추구할 수 있다.
3. 기초 정보 수집
이하에서는, 도 2의 S210단계에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 EMS 서버(160)에서 전력 관리를 위해 필요한 기초 정보들을 수집하는 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 EMS 서버(160)는 PCS(131)로부터 전력 부하(120)에서의 과거 소비전력 데이터와 최근 소비전력 데이터를 획득하여 저장한다(S211 및 S212).
또한, EMS 서버(160)는 기상 서버(190)로부터 과거 기상 데이터, 최근 기상 데이터 및 기상 예보 데이터를 획득하여 저장한다(S213 내지 S215).
그리고, EMS 서버(160)는 전력 서버(180)로부터 계획정전 정보, 기초 충/방전 스케쥴 및 시간별 전력 가격에 대한 정보를 획득하여 저장한다(S216 내지 S218). 계획정전 정보에는 계획정전 여부와 예정 일시에 대한 정보가 포함된다.
4. 소비전력 예측
이하에서는, 도 2의 S220단계에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 전력 부하(120)에서의 소비전력 예측 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도이다.
소비전력 예측을 위해, 먼저 EMS 서버(160)는 도 3의 S211단계 및 S212단계에서 획득/저장된 과거 소비전력 데이터 및 최근 소비전력 데이터를 읽어들인다(S221 내지 S222).
기준 날짜 생성의 이해와 설명의 편의를 위해, "과거" 소비전력 데이터는 "2001년~2011년(10년간)"의 소비전력 데이터이고, "최근" 소비전력 데이터는 "2012년 5월"의 소비전력 데이터이며, "예측" 소비전력은 "2012년 6월"의 소비전력인 것을 상정한다.
EMS 서버(160)는 읽어들인 과거 소비전력 데이터와 최근 소비전력 데이터를 비교하여, 소비전력에 대한 비교 오차를 산출한다(S223). 예를 들어, S223단계에서는 '2001년~2011년의 5월 소비전력 평균치'와 '2012년 5월의 소비전력'를 비교하여 비교 오차를 산출할 수 있다.
S223단계에서 계산된 비교 오차가 임계 범위 이내이면(S224-Y), EMS 서버(160)는 과거 소비전력 데이터로부터 향후 소비전력을 예측한다(S225). 예를 들어, S224단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, S225단계에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년의 6월 소비전력 평균치'로부터 '2012년 6월의 소비전력'을 예측할 수 있는 것이다.
반면, S223단계에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S224-N), EMS 서버(160)는 과거 소비전력 데이터에 보상치를 가감하여 과거 소비전력을 보상한다(S226).
S224단계에서 비교 오차가 임계 범위 밖인 경우는, 최근 소비전력이 과거 소비전력과 용인할 수 없을 정도로 차이를 보이는 경우이다. 따라서, 최근 소비전력에 어느 정도 수렴하도록 S226단계에서 과거 소비전력을 보상한다.
S226단계에서의 과거 소비전력 보상은 과거 소비전력 데이터 전부에 대해 수행된다. 즉, S226단계에서의 과거 소비전력을 보상은 '2001년~2011년의 5월 소비전력 데이터'가 아닌 '2001년~2011년 전체의 소비전력 데이터'에 대해 수행된다.
따라서, S224단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차)를 넘는 것으로 판단되면, S226단계에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년 전체의 소비전력 데이터'에 보상치를 가산 또는 감산하여 과거 소비전력을 보상한다.
구체적으로, 과거 소비전력이 최근 소비전력 보다 작은 경우에는 과거 소비전력에 보상치를 가산하고, 과거 소비전력이 최근 소비전력 보다 큰 경우에는 과거 소비전력에 보상치를 감산하여, 과거 소비전력을 최근 소비전력에 수렴시킨다.
이후, S223단계부터 재수행되는데, 그럼에도 불구하고 S223단계에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S224-N), S226단계에 의한 보상이 한 번 더 수행된다.
반면, 과거 소비전력 보상에 의해 비교 오차가 임계 범위 이내가 되면(S224-Y), EMS 서버(160)는 보상된 과거 소비전력 데이터로부터 향후 소비전력을 예측한다(S225).
S225단계에서 EMS 서버(160)는 비교 오차가 가감되어 보상된 '2001년~2011년의 6월 소비전력 평균치'로부터 '2012년 6월의 소비전력'를 예측한다.
위 실시예에서 소비전력 예측은 "월" 단위로 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 든 일 예에 불과하다. 소비전력 예측은 필요에 따라, "주", "일", "시", "분" 단위로도 가능하다.
5. 생산전력 예측
이하에서는, 도 2의 S230단계에 대해 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 5는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서의 생산전력에 대한 예측 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도이다.
생산전력 예측을 위해, 먼저 EMS 서버(160)는 도 2의 S213단계 내지 S215단계에서 취득/저장된 과거 기상 데이터, 최근 기상 데이터 및 기상 예보 데이터를 읽어들인다(S231 내지 S233).
이해와 설명의 편의를 위해, "과거" 기상 데이터는 "2001년~2011년(10년간)"의 기온/풍속 데이터이고, "최근" 기상 데이터는 "2012년 5월"의 기온/풍속 데이터이며, 기상 "예보"는 "2012년 6월"의 날씨(맑음, 흐림, 비, 눈)이고, "예측" 생산전력은 "2012년 6월"의 생산전력인 것을 상정한다.
EMS 서버(160)는 읽어들인 과거 기상 데이터와 최근 기상 데이터를 비교하여, 기상 데이터에 대한 비교 오차를 산출한다(S234). 예를 들어, S234단계에서는 '2001년~2011년의 5월 기온/풍속 평균치'와 '2012년 5월의 기온/풍속'을 비교하여 비교 오차를 산출할 수 있다.
S234단계에서 계산된 비교 오차가 임계 범위 이내이면(S235-Y), EMS 서버(160)는 과거 기상 데이터에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측한다(S236).
예를 들어, S235단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, S236단계에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년의 6월 기온/풍속 평균치'에서 생산 가능한 전력을 산출한 후 기상 예보에 의한 날씨를 반영하여 '2012년 6월의 생산전력'을 예측할 수 있는 것이다.
기상 예보에 의한 날씨를 반영한다 함은, 산출된 생산 가능한 전력을 날씨에 따라 조정함을 의미하는데, 태양광 발전의 경우 날씨가 맑음이 아닌 경우 생산 가능한 전력은 감산 처리하고, 풍력 발전의 경우 풍속이 작은 경우 생산 가능한 전력을 감산처리 한다.
반면, S234단계에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S235-N), EMS 서버(160)는 과거 기상 데이터에 보상치를 가감하여 과거 기상 데이터를 보상한다(S237).
S235단계에서 비교 오차가 임계 범위 밖인 경우는, 최근 기상이 과거 기상과 용인할 수 없을 정도로 차이를 보이는 경우이다. 따라서, 최근 기상 데이터에 어느 정도 수렴하도록 S237단계에서 과거 기상 데이터를 보상한다.
S237단계에서의 과거 기상 데이터 보상은 과거 기상 데이터 전부에 대해 수행된다. 즉, S237단계에서의 과거 기상 데이터 보상은 '2001년~2011년의 5월 기상 데이터'가 아닌 '2001년~2011년 전체의 기상 데이터'에 대해 수행된다.
따라서, S235단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차)를 넘는 것으로 판단되면, S237단계에서 EMS 서버(160)는 '2001년~2011년 전체의 기상 데이터'에 보상치를 가산 또는 감산하여 과거 기상 데이터를 보상한다.
구체적으로, 과거 기온/풍속이 최근 기온/풍속 보다 작은 경우에는 과거 기온/풍속에 보상치를 가산하고, 과거 기온/풍속이 최근 기온/풍속 보다 큰 경우에는 과거 기온/풍속에 보상치를 감산하여, 과거 기온/풍속을 최근 기온/풍속에 수렴시킨다.
이후, S234단계부터 재수행되는데, 그럼에도 불구하고 S235단계에서 산출된 비교 오차가 임계 범위 밖이면(S235-N), S237단계에 의한 보상이 한 번 더 수행된다.
반면, 과거 기상 데이터 보상에 의해 비교 오차가 임계 범위 이내가 되면(S235-Y), EMS 서버(160)는 보상된 과거 기상 데이터에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측한다(S236).
예를 들어, S235단계에서 비교 오차가 3%(임계 오차) 이내로 판단되면, S236단계에서 EMS 서버(160)는 비교 오차가 가감되어 보상된 '2001년~2011년의 6월 기온/풍속 평균치'에서 생산 가능한 전력을 산출한 후 기상 예보에 의한 날씨를 반영하여 '2012년 6월의 생산전력'을 예측하게 되는 것이다.
위 실시예에서 생산전력 예측은 "월" 단위로 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 든 일 예에 불과하다. 생산전력 예측은 필요에 따라, "주", "일", "시", "분" 단위로도 가능하다.
6. 비상 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용
이하에서는, 도 2의 S250단계에 대해 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 EMS 서버(160)에서 계획정전에 대비한 비상 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 계획정전이 예정되어 있는 것으로 판단되면(S240-Y), EMS 서버(160)는 배터리(140)의 잔량을 파악한다(S251). S251단계에서의 배터리 잔량은, EMS 서버(160)가 ESS(130)의 BMS(132)에 의해 계산된 배터리(140)의 잔량에 대한 정보를 수신하여 파악 가능하다.
한편, EMS 서버(160)는, S220단계에서 예측된 소비전력을 참고하여 계획정전 동안의 필요 전력을 산출하고(S252), S252단계에서 산출된 필요 전력과 S251단계에서 파악된 배터리(140)의 잔량을 비교한다(S253).
S253단계에서 필요 전력이 배터리(140)의 잔량 보다 작은 것으로 판단되면(S253-Y), EMS 서버(160)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지가 전력 부하(120)로 공급되도록 ESS(130)의 PCS(131)를 제어한다(S254).
필요 전력이 배터리(140)의 잔량 보다 작은 경우는, 계획정전 동안의 필요 전력이 배터리(140)에 모두 확보되어 있으므로, 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에서 모두 소모시키는 것이다.
반면, S253단계에서 필요 전력이 배터리(140)의 잔량 이상인 것으로 판단되면(S253-N), EMS 서버(160)는 배터리(140)의 필요 충전량을 산출한다(S255).
필요 충전량이란, 계획정전 동안에 전력 부하(120)에서 소비할 전력을 배터리(140)를 통해 공급하기 위해, 배터리(140)에 더 충전하여야 하는 충전량을 의미한다. 필요 충전량은, 필요 전력으로부터 배터리(140)의 잔량을 감산하여 산출가능하다.
또한, EMS 서버(160)는 S230단계에서 예측된 생산전력을 참고하여, 계획정전 전까지의 예측 생산전력을 산출하고(S256), S255단계에서 산출된 필요 충전량과 S256단계에서 산출한 계획정전 전까지의 예측 생산전력을 비교한다(S257).
S257단계에서 필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 작은 것으로 판단되면(S257-Y), EMS 서버(160)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지로 배터리(140)가 충전되도록 ESS(130)의 PCS(131)를 제어한다(S258).
S258단계를 수행하여 배터리(140)에 필요 충전량이 충전 완료된 경우, EMS 서버(160)는 신재생 에너지가 전력 부하(120)에 공급되도록 PCS(131)를 제어할 수 있다.
반면, S257단계에서 필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 이상인 것으로 판단되면(S257-N), EMS 서버(160)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지와 전력망(150)을 통해 공급되는 에너지로 배터리(140)가 충전되도록 ESS(130)의 PCS(131)를 제어한다(S259).
S259단계에서 전력망(150)에서 공급되는 에너지에 의한 충전량은, '필요 충전량'에서 '계획정전 전까지의 예측 생산전력에 의한 충전량'을 감산한 양으로 결정하여 운용함 바람직하다.
더 나아가, 전력망(150)을 통해 에너지를 공급받는 시기는, 도 3의 S218단계를 통해 획득/저장된 시간별 전력 가격을 참고하여 전력 가격이 가장 낮은 시간대로 결정하여 운용함이 더욱 바람직하다.
7. 경제적 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용
이하에서는, 도 2의 S260단계에 대해 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 7은 계획정전이 예정되어 있지 않은 경우 EMS 서버(160)에서의 경제적 에너지 활용 대책에 따른 전력 운용 과정의 상세한 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 계획정전이 예정되어 있지 않은 것으로 판단되면(S240-N), EMS 서버(160)는 배터리(140)에 대한 충/방전 스케쥴을 생성한다(S261). S261단계에서 생성된 충/방전 스케쥴은 EMS 서버(160)로부터 ESS(130)의 PCS(131)로 전달된다.
S261단계에서의 충/방전 스케쥴은, EMS 서버(160)가 도 3의 S217단계를 통해 획득한 기초 충/방전 스케쥴을 기준으로 도 2의 S220단계에서 예측된 소비전력과 도 2의 S230단계에서 예측된 생산전력을 참고하여 생성할 수 있다.
이후, S261단계에서 생성한 충/방전 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하지 않은 경우(S262-N), PCS(131)는 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에 공급하거나 배터리(140)에 공급하여 충전한다(S263).
반면, S261단계에서 생성한 충/방전 스케쥴에 따른 방전 시간이 도래한 경우(S262-Y), PCS(131)는 배터리(140)에 충전되어 저장된 에너지와 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서 생성되는 신재생 에너지를 전력 부하(120)에 공급한다(S264).
이때, PCS(131)는 S264단계에서 남는 에너지를 전력망(150)에 공급하여, 잉여 전력 판매에 의한 수익을 획득한다(S265).
8. EMS 서버
도 8은, 도 1에 도시된 EMS 서버(160)의 상세 블럭도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, EMS 서버(160)는 통신부(161), 프로세서(162) 및 저장부(163)를 구비한다.
통신부(161)는 PCS(131), 전력 서버(180) 및 기상 서버(190)와 통신 연결을 설정하고 유지하여, 정보를 전달하고 전달받는다.
프로세서(162)는 통신부(161)를 통해 획득한 정보들을 이용하여, 전력 부하(120)에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템(110)에서의 생산전력을 예측한다.
또한, 프로세서(162)는 전력 서버(180)로부터 안내되는 계획정전 여부에 따라 적합한 에너지 활용 대책을 수립하고 그에 따라 PCS(131)를 제어하여 전력을 운용한다.
저장부(163)는 통신부(161)를 통해 획득한 정보가 저장되고, 프로세서(162)에 의해 예측/산출된 정보들이 저장되는 저장매체이다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 신재생 에너지 발전 시스템
120 : 전력 부하
130 : ESS(Energy Storage System)
131 : PCS(Power Conditioning System)
132 : BMS(Battery Management System)
140 : 배터리 150 : 전력망
160 : EMS(Energy Management System) 서버
161 : 통신부 162 : 프로세서
163 : 저장부 170 : 발전소
180 : 전력 서버 190 : 기상 서버

Claims (15)

  1. 부하에서의 소비전력을 예측하는 단계;
    신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하는 단계; 및
    계획정전이 예정되어 있는 경우, 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 수립한 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 단계;를 포함하고,
    전력 운용 단계는,
    계획정전이 예정되어 있는 경우, 배터리 잔량을 파악하는 단계;
    예측된 소비전력을 참고하여, 계획정전 동안의 필요 전력을 산출하는 단계;
    필요 전력이 배터리 잔량 보다 크면, 배터리의 필요 충전량을 산출하는 단계;
    예측된 생산전력을 참고하여, 계획정전 전까지의 예측 생산전력을 산출하는 단계; 및
    필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 크면, 신재생 에너지 및 전력망을 통해 공급되는 에너지로 배터리를 충전하는 단계;를 포함하고,
    필요 충전량은,
    계획정전 동안에 부하에서 소비할 전력을 배터리를 통해 공급하기 위해 배터리에 더 충전하여야 하는 충전량이고,
    전력망에서 공급되는 에너지에 의한 배터리 충전량은,
    필요 충전량에서 계획정전 전까지의 예측 생산전력에 의한 충전량을 감산한 양으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    소비전력 예측단계는,
    과거 소비전력 및 최근 소비전력을 획득하는 단계;
    획득된 과거 소비전력과 최근 소비전력을 비교하여, 소비전력에 대한 비교 오차를 산출하는 단계; 및
    비교 오차가 임계 범위 이내이면, 과거 소비전력으로부터 향후 소비전력을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    소비전력 예측단계는,
    비교 오차가 임계 범위 밖이면, 과거 소비전력에 보상치를 가감하여 과거 소비전력을 보상하는 단계; 및
    보상된 과거 소비전력으로부터 향후 소비전력을 예측하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    생산전력 예측단계는,
    과거 기상, 최근 기상 및 기상 예보를 획득하는 단계;
    과거 기상과 최근 기상을 비교하여, 기상에 대한 비교 오차를 산출하는 단계; 및
    비교 오차가 임계 범위 이내이면, 과거 기상에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    비교 오차가 임계 범위 밖이면, 과거 기상에 보상치를 가감하여 과거 기상을 보상하는 단계; 및
    보상된 과거 기상에 기상 예보를 반영하여 향후 생산전력을 예측하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    필요 전력이 배터리 잔량 이하이면, 신재생 에너지를 부하에 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 작으면, 신재생 에너지로 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    배터리에 필요 충전량이 충전 완료되면, 신재생 에너지를 부하로 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    전력망을 통해 에너지를 공급받는 시기는,
    전력 가격이 가장 낮은 시간대로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    계획정전이 예정되어 있지 않은 경우, 배터리의 충전과 방전 스케쥴을 생성하여 수립한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하지 않았으면, 신재생 에너지를 부하에 공급하거나 배터리에 공급하여 충전하는 단계; 및
    스케쥴에 따른 방전 시간이 도래하면, 배터리에 충전되어 저장된 에너지와 신재생 에너지를 부하에 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    전력 운용 단계는,
    공급단계에서 남는 에너지를 전력망에 공급하여, 잉여 전력을 판매하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  14. 부하에서의 소비전력을 예측하는 단계;
    신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하는 단계;
    계획정전이 예정되어 있는 경우, 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 수립한 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 단계;
    전력 운용 이후, 예측된 소비전력과 예측된 생산전력 중 적어도 하나에 대한 오차가 발생 되었는지 판단하는 단계; 및
    오차가 발생한 것으로 판단되면, 다음 소비전력 예측 및 생산전력 예측 중 적어도 하나를 수행함에 있어 오차의 영향이 반영되도록 오차를 피드백하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
  15. 부하에서의 소비전력을 예측하고, 신재생 에너지 발전 시스템에서의 생산전력을 예측하며, 계획정전이 예정되어 있는 경우 예측된 소비전력과 예측된 생산전력을 참조하여 계획정전에 대비한 에너지 활용 대책을 수립하는 EMS(Energy Management System); 및
    EMS에서 수립한 에너지 활용 대책에 따라 전력을 운용하는 ESS(Energy Storage System);를 포함하고,
    EMS는,
    계획정전이 예정되어 있는 경우, 배터리 잔량을 파악하고,
    예측된 소비전력을 참고하여, 계획정전 동안의 필요 전력을 산출하며,
    필요 전력이 배터리 잔량 보다 크면, 계획정전 동안에 부하에서 소비할 전력을 배터리를 통해 공급하기 위해 배터리에 더 충전하여야 하는 필요 충전량을 산출하고,
    예측된 생산전력을 참고하여, 계획정전 전까지의 예측 생산전력을 산출하며,
    필요 충전량이 계획정전 전까지의 예측 생산전력 보다 크면 신재생 에너지 및 전력망을 통해 공급되는 에너지로 배터리를 충전하되, 전력망에서 공급되는 에너지에 의한 배터리 충전량은 필요 충전량에서 계획정전 전까지의 예측 생산전력에 의한 충전량을 감산한 양으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.
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