KR101945501B1 - 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는, 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템에 있어서, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하도록 구성되는 태양광 발전량 예측부와, 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 실시간 사용 전력량을 예측하도록 구성되는 사용 전력량 예측부와, 상기 태양광 발전량 예측부가 예측한 발전량의 정보와 상기 사용 전력량 예측부가 예측한 상기 수용가의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높은 경우 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 전력을 공급하도록 구성되는 전력 공급 제어부를 포함하는 전력 공급 제어 시스템을 제공한다.

Description

에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법{CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING ELECTRIC POWER USING SOLAR ENERGY GENERATION AND ENERGY STORAGE SYSTEM}
본 발명은 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 수용가 각각의 목표 수요 전력량과 태양광 발전에 따른 전략 생산량 및 에너지 저장 장치에 저장된 전력량을 지속적으로 비교하여 수용가에 전력을 공급하는 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)이란 전기에너지를 저장하여 필요할 때 사용함으로써 에너지 이용 효율을 향상시키고 전력 공급 시스템의 안정화를 유도하기 위한 장치이다. 일반적으로 여름과 같이 전력 소모가 집중되는 기간이나 다수의 공장이 밀집된 지역에서는 대규모 정전 사태가 발생하는 것을 방지하기 위해 ESS를 사용한다. 특히, 대형 공장이 밀집된 공단과 같이 전력 사용이 잦은 곳에서는 블랙 아웃을 방지하고 전력 요금을 낮추기 위해 ESS를 사용할 필요가 있다.
종래의 ESS는 전력 사용량이 적고 전력 요금이 상대적으로 저렴한 야간에 전기를 발전하여 저장했다가 전력 사용량이 많고 전력 요금이 상대적으로 비싼 주간에 ESS에 저장된 전력을 공급하는 방식이나, 태양광 등의 신재생 에너지를 이용하여 태양광이 많은 낮 시간대에 전력을 생산하고 이를 계통 전력과 혼합하여 사용되는 방식으로 주로 사용되고 있다.
이와 같이, ESS는 다양한 장점으로 인해 다양한 형태의 수용가 집단(공단, 상업용빌딩, 공동주택 등)에 확산될 필요가 있으나, 낮은 운용 수익, 높은 초기 투자 비용 등이 ESS 확산의 저해 요인으로 작용하고 있다. 따라서, ESS를 이용한 새로운 부가가치 창출 방안이 대두되었으며, 태양광 발전을 통해 생성한 에너지를 ESS에 저장해두었다가 수용가가 필요할 때 ESS에 저장된 에너지를 이용하여 수용가에 전력을 공급하는 서비스가 등장하였다.
그러나, 위와 같은 전력 공급 서비스는 기상 상황에 따라 항시 상이할 수 밖에 없는 태양광 발전에 따른 전력량과, 계속적으로 변하는 ESS의 배터리, 수용가들의 목표 수요 전력량에 대한 예측값을 고려하지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 수용가 각각의 목표 수요 전력량과 태양광 발전에 따른 전략 생산량 및 에너지 저장 장치에 저장된 전력량을 지속적으로 비교하여 수용가에 목표 수요 전력량을 제공하고, 태양광 발전에 따른 전력 생산량과 에너지 저장 장치에 저장된 전력량의 합이 목표 수요 전력량에 미치지 못하는 경우 수용가에게 목표 수요 전력을 수정값을 통지하도록 하는 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예는, 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템에 있어서, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하도록 구성되는 태양광 발전량 예측부와, 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 실시간 사용 전력량을 예측하도록 구성되는 사용 전력량 예측부와, 상기 태양광 발전량 예측부가 예측한 발전량의 정보와 상기 사용 전력량 예측부가 예측한 상기 수용가의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높은 경우 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 전력을 공급하도록 구성되는 전력 공급 제어부를 포함하는 전력 공급 제어 시스템을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 전력 공급 제어부는, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력과 상기 ESS에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하도록 구성되는 공급 전력 산출부를 더 포함하고, 상기 전력 공급 제어부는 상기 공급 전력 산출부에 의해 산출된 공급 전력을 상기 수용가에게 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단이고, 상기 사용 전력량 예측부는 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량을 예측하며, 상기 전력 공급 제어부는 상기 태양광 발전량 예측부가 예측한 발전량의 정보와 상기 사용 전력량 예측부가 예측한 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 실시간 사용 전력량이 목표 수요 전력량보다 높은 수용가에게 전력을 공급하고, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출부는 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하고, 상기 전력 공급 제어부는 상기 공급 전력 산출부에 의해 산출된 공급 전력을 상기 복수개의 수용가 각각에게 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출부는, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에서 목표 수요 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 아래 수식을 통해 산출할 수 있다.
X=(An/Y)*(K+S), 여기서, An은 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 저감 전력량, Y는 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 공급 전력량의 합, K는 상기 ESS에 저장된 전력량, S는 상기 발전량을 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출부는 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출부는 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출할 수 있다.
또한, 상기한 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템을 이용한 방법에 있어서, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 실시간 사용 전력량을 예측하는 예측 단계와, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높은지 판단하는 공급 여부 판단 단계, 그리고, 상기 공급 여부 판단 단계에 따라 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높다고 판단된 경우, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 수용가의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 전력을 공급하는 전력 공급 단계를 포함하는 전력 공급 제어 방법을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 전력 공급 단계는, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력과 상기 ESS에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하는 단계일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전력 공급 단계는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합과 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 비교하여 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 공급 전력 산출 과정을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단이고, 상기 예측 단계는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량을 예측하는 단계이며, 상기 전력 공급 단계는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 실시간 사용 전력량이 목표 수요 전력량보다 높은 수용가에게 전력을 공급하는 단계일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에서 목표 수요 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 아래 수식을 통해 산출하는 과정일 수 있다.
X=(An/Y)*(K+S), 여기서, An은 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 저감 전력량, Y는 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 공급 전력량의 합, K는 상기 ESS에 저장된 전력량, S는 상기 발전량을 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정일 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 수용가 각각의 목표 수요 전력량과 태양광 발전에 따른 전략 생산량 및 에너지 저장 장치에 저장된 전력량을 지속적으로 비교하여 수용가에 목표 수요 전력량을 제공하고, 태양광 발전에 따른 전력 생산량과 에너지 저장 장치에 저장된 전력량의 합이 목표 수요 전력량에 미치지 못하는 경우 수용가에게 목표 수요 전력을 수정값을 통지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공한 후 에너지 저장 장치에 저장된 전력은 매전시켜 판매함으로써 운용 수익을 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 시스템의 세부적인 구성과 그 연결 관계를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 수용가 부하 패턴의 예시를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 희망 서비스 정보를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법의 서비스 제공 단계의 세부 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 피크컷 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8 내지 도10은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 PQ 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면이다
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 UPS 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 서비스를 수용가들에게 제공하기 위해 고려해야 하는 사항을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템의 개념을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템 및 이와 연결 가능한 요소들을 더욱 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 공급 전력을 산출하는 일 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 장치와 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 “포함(구비 또는 마련)”할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 분산되어 실시되는 구성요소들은 특별한 제한이 있지 않는 한 결합된 형태로 실시될 수도 있다. 본 명세서에서, "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.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 시스템(이하, “태양에너지 운용 시스템(100)”이라 함)의 개략적인 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 태양에너지 운용 시스템(100)의 세부적인 구성과 그 연결 관계를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 1 및 도2를 참조하면, 태양에너지 운용 시스템(100)은 태양광 발전 모듈(110), ESS(Energy Storage System)(120), 컨트롤러(130) 및 수용가 집단 선정부(140)를 포함한다.
태양광 발전 모듈(110)은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 것으로서, 하나 이상의 PV(photovoltaic) 모듈을 포함하는 형태로 형성될 수 있다..
ESS(120)는 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지를 저정하고, 컨트롤러(130)는 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지의 이동과 ESS(120)에 저장된 전기에너지의 이동을 제어한다. 컨트롤러(130)는 이하에 설명되는 특정 구성요소와, 이러한 구성요소들을 제어하기 위한 별도의 장치(예컨대, 컴퓨터, 스마트폰 등)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(130)(130)는, 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 직류 전기에너지를 교류 전기에너지 형태로 전환하는 태양광 인버터를 구비하는 태양광 PCS(Power Conversion System)(131)와, ESS(120)에 저장된 전기에너지를 부하측으로 전달하되 부하측의 전기에너지는 ESS(120) 측으로 이동하지 못하도록 차단하는 단방향 인버터를 구비하는 복수개의 부하측 PCS(Power Conversion System)(132), 그리고, 교류 전기에너지를 ESS(120)로 전달하고 ESS(120)에 저장된 전기에너지를 외부로 전달하는 양방향 인버터를 구비하는 ESS PCS(Power Conversion System)(133)를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 태양광 PCS(131)는 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지의 양을 계량하는 태양에너지 계량기를 더 구비하고, 각각의 부하측 PCS(132)는 부하측으로 전달되는 전기에너지의 양을 계량하는 부하측 계량기를 더 구비하며, ESS PCS(133)는 ESS(120)에 저장되는 전기에너지 및 ESS(120)에서 외부로 공급되는 전기에너지의 양을 계량하는 ESS(120) 계량기를 더 구비할 수 있다.
수용가 집단 선정부(140)(140)는 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 수용가의 부하 패턴을 분석하여 ESS(120)(120)에 저장된 전기에너지의 공급 대상인 부하측으로서의 복수의 수용가를 포함하는 수용가 집단을 선정한다.
더욱 상세하게, 수용가 집단 선정부(140)는, 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 시간별 수용가의 부하 패턴을 분석하되, 분석 결과에 따라 수용가의 종류를 규칙적 전력 사용 수용가 또는 비규칙적 전력 사용 수용가로 설정하고, 수용가 집단을 하나 이상의 규칙적 전력 사용 수용가 및 비규칙적 전력 사용 수용가가 포함되도록 형성할 수 있다.
또한, 수용가 집단 선정부(140)는, 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 시간별 수용가의 부하 패턴을 분석하되, 분석 결과에 따라 수용가의 종류를 주간 고전력 사용 수용가, 야간 고전력 사용 수용가, 주야간 일정 전력 사용 수용가 또는 특정 시간대 고전력 사용 수용가로 설정하고, 수용가 집단을 하나 이상의 주간 고전력 사용 수용가 및 야간 고전력 사용 수용가가 포함되도록 형성하거나, 하나 이상의 주야간 일정 전력 사용 수용가 및 특정 시간대 고전력 사용 수용가가 포함되도록 형성할 수 있다.
여기서, 기 제공된 수용가의 정보는 수용가의 종류, 수용가의 최대 전력 사용량, 수용가의 최저 전력 사용량, 수용가의 전력 사용 시간, 수용가의 위치 및 수용가의 전기 요금 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 적용 가능한 수용가의 부하 패턴 예시를 도시한 도 3을 참조하면, 수용가 집단 선정부(140)는 부하 패턴 샘플 A(301)와 같이 주간 시간대에 전력 사용량이 많은 수용가는 규칙적 전력 사용 수용가 또는 주간 고전력 사용 수용가로 설정할 수 있고, 부하 패턴 샘플 B(302)와 같이 야간 시간대에 전력 사용량이 많은 수용가는 규칙적 전력 사용 수용가 또는 야간 고전력 사용 수용가로 설정할 수 있다. 또한, 수용가 집단 선정부(140)는 부하 패턴 샘플 C(303)과 주야간 시간대 모두 전력 사용량이 많은 수용가는 규칙적 전력 사용 수용가 또는 주야간 일정 전력 사용 수용가로 설정할 수 있으며, 부하 패턴 샘플 D(304)와 같이 특정 시간대에만 전력 사용량이 많은 수용가는 비규칙적 전력 사용 수용가 또는 특정 시간대 고전력 사용 수용가로 설정할 수 있다.
이로써, 태양에너지 운용 시스템(100)을 이용하면 복수의 수용가 각각의 전력 사용 동향을 토대로 전력 서비스 제공 대상 수용가 집단을 그룹핑함으로써 ESS의 운용 효율을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 태양에너지 운용 시스템(100)은 외부 계통 전력을 공급하는 전력 계통(150)을 더 포함할 수 있다. 일반적으로 국내에서 전력 계통(150)은 한국전력에서 제공하는 전기에너지를 공급한다.
ESS(120)에 저장된 전기에너지는 컨트롤러(130)에 의해 양방향 인버터를 통해 전력 계통으로 이동되어 외부로 전송 가능할 수 있다. 이에 따라, 태양에너지 운용 시스템(100)은 수용가들에게 서비스를 제공하고 ESS(120)에 남은 전기 에너지를 전력 계통(150)으로 매전하여 판매함으로써, 판매 수익을 올릴 수 있다. 또한 부하측 수용가에는 단방향 인버터가 설치되는 바 부하측에서 사용하는 일반적인 전력은 ESS로 전송될 수 없고, 이에 따라 ESS에 저장되는 전기에너지는 모두 태양광 발전 모듈(110)의 태양광 발전에 의한 것이므로, 태양에너지 운용 시스템(100)을 이용하면 판매 수익이 극대화될 수 있다
도 4는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 희망 서비스 정보를 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 도 4를 참조하면, 컨트롤러(130)는 복수의 수용가 각각으로부터 피크컷 서비스, PQ 서비스 및 UPS 서비스 중 어느 하나에 해당하는 희망 서비스 정보를 전송 받고, ESS(120)에 저장된 전기에너지를 이용하여 희망 서비스 정보에 따른 서비스를 복수의 수용가 각각에게 제공할 수 있다.
또한, 컨트롤러(130)는, 복수의 수용가의 목표 수요 전력 정보, 태양광 발전 모듈(110)의 발전량 정보, ESS(120)에 저장된 전기에너지 정보 및 현재 시간 정보를 기초로 복수의 수용가의 실시간 사용 전력을 체크하여, 특정 수용가의 실시간 사용 전력이 특정 수용가의 목표 수요 전력 정보에 따른 사용 전력보다 큰 경우, 특정 수용가로 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지 또는 ESS(120)에 저장된 전기에너지를 제공할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 수용가의 실시간 사용 전력량이란 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량을 의미하고, 목표 수요 전력량이란 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 수용가가 기 설정한 전력량을 의미하며, 목표 저감 전력량이란 수용가의 상기 소정의 시간 동안 공급받기로 시스템 제공자와 기설정한 전력량을 의미한다.
일반적으로 국내 전기 요금의 기본 요금은 전해 전력 사용의 피크치를 기준으로 결정되므로, 피크치를 낮추어야 기본 요금을 절약할 수 있다. 예컨대, A 수용가는 목표 수요 전력을 1000KW로 설정한 경우, 컨트롤러(130)는 이를 체크하여 1000KW보다 큰 전력을 A 수용가가 사용한다고 판단하면 A 수용가로 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지 또는 ESS(120)에 저장된 전기에너지를 제공할 수 있다. 이에 따라, A 수용가는 전기 요금의 기본 요금을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 서비스를 피크컷 서비스라 일컫는다.
이러한 피크컷 서비스에 있어서 기 설정된 주간시간에 태양광 발전 모듈(110)의 발전량이 부하측의 사용 전력 이상인 경우에는, 컨트롤러(130)는 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지를 이용하여 특정 수용가에게 전기에너지를 공급하고 남은 전기에너지는 ESS(120) 에 저장할 수 있다.
추가적으로, 컨트롤러(130)가 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지 중 남은 전기에너지를 ESS(120)에 저장함에 따라 ESS(120)의 SOC(State Of Charge)가 기 설정된 비율 이상이 되는 경우, 컨트롤러(130)는 양"?* 인버터를 통해 전력 계통(150)에 ESS(120)에 저장된 전기에너지를 전송할 수 있다. 이에 따라 시스템 운영자는 전력 계통으로 매전된 전력을 판매함으로써 판매 수익을 올릴 수 있다. 여기서 기설정된 SOC의 비율은 80% 이상이거나 100%로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 기 설정된 주간시간에 태양광 발전 모듈(110)의 발전량이 부하측의 사용 전력 미만인 경우에는, 컨트롤러(130)는 ESS(120)에 저장된 전기에너지를 ESS(120)의 SOC가 기 설정된 비율이 될 때까지 방전하여 특정 수용가에게 전기에너지를 공급할 수 있고, 여기서 기 설정된 SOC의 비율은 20%일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이, 특정 수용가의 실시간 사용 전력이 특정 수용가의 목표 수요 전력 정보에 따른 사용 전력보다 큰 경우, 시스템 관리자는 컨트롤러(130)를 통해 기 설정된 주간시간에서의 태양광 발전 모듈(110)의 발전량과 부하측의 사용 전력을 비교하여 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전기에너지를 수용가로 공급할 것인지, ESS(120)에 저장된 에너지를 방전시켜 수용가에 전기에너지를 사용할 것인지 효율적으로 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법의 절차를 도시한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법의 서비스 제공 단계의 세부 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 적용 가능한 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법은 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 태양에너지 운용 시스템(100)을 이용한 운용 방법이므로, 이하에서는 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈, 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러, 서비스 대상 수용가 집단을 선정하는 수용가 집단 선정부를 포함하는 태양에너지 운용 시스템의 운용 방법으로서, 수용가 집단 선정부가 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 수용가의 부하 패턴을 분석하는 분석 단계(s510), 수용가 집단 선정부가 분석 단계의 결과를 토대로 서비스 대상인 복수의 수용가를 포함하는 수용가 집단을 형성하는 수용가 집단 형성 단계(s520), 및 컨트롤러가 복수의 수용가 각각으로부터 희망 서비스 정보를 전송 받고, ESS에 저장된 전기에너지를 이용하여 희망 서비스 정보에 따른 서비스를 복수의 수용가 각각에게 제공하는 서비스 제공 단계(s530)를 포함한다.
분석 단계(s510)는 상기 수용가 집단 선정부가 상기 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 시간별 상기 수용가의 부하 패턴을 분석하되 분석 결과에 따라 상기 수용가의 종류를 규칙적 전력 사용 수용가 또는 비규칙적 전력 사용 수용가로 설정하는 단계일 수 있다. 이 때, 수용가 집단 형성 단계(s520)는 상기 수용가 집단 선정부가 상기 수용가 집단을 하나 이상의 규칙적 전력 사용 수용가 및 비규칙적 전력 사용 수용가가 포함되도록 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 분석 단계(s510)는. 상기 수용가 집단 선정부가 상기 기 제공된 수용가의 정보를 토대로 시간별 상기 수용가의 부하 패턴을 분석하되 분석 결과에 따라 상기 수용가의 종류를 주간 고전력 사용 수용가, 야간 고전력 사용 수용가, 주야간 일정 전력 사용 수용가 또는 특정 시간대 고전력 사용 수용가로 설정하는 단계일 수 있다. 이 때 수용가 집단 형성 단계(s520)는 상기 수용가 집단 선정부가 상기 수용가 집단을 하나 이상의 주간 고전력 사용 수용가 및 야간 고전력 사용 수용가가 포함되도록 형성하거나, 하나 이상의 주야간 일정 전력 사용 수용가 및 특정 시간대 고전력 사용 수용가가 포함되도록 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 희망 서비스 정보는 피크컷 서비스, PQ 서비스 및 UPS 서비스 중 어느 하나에 해당하고, 상기 기 제공된 수용가의 정보는 수용가의 종류, 수용가의 최대 전력 사용량, 수용가의 최저 전력 사용량, 수용가의 전력 사용 시간, 수용가의 위치 및 수용가의 전기 요금 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 서비스 제공 단계(s530)는 상기 컨트롤러가 상기 복수의 수용가의 목표 수요 전력 정보, 상기 태양광 발전 모듈의 발전량 정보, 상기 ESS에 저장된 전기에너지 정보 및 현재 시간 정보를 기초로 상기 복수의 수용가의 실시간 사용 전력을 체크하여, 특정 수용가의 실시간 사용 전력이 상기 특정 수용가의 목표 수요 전력 정보에 따른 사용 전력보다 큰 경우, 상기 특정 수용가로 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지 또는 상기 ESS에 저장된 전기에너지를 제공하는 단계(s610)를 포함할 수 있다.
또한, 서비스 제공 단계(s530)는 기 설정된 주간시간에 상기 태양광 발전 모듈의 발전량이 상기 부하측의 사용 전력 이상인 경우, 상기 컨트롤러가 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 에너지를 이용하여 상기 특정 수용가에게 전기에너지를 공급하고 남은 전기에너지는 상기 ESS 에 저장하는 저장 과정(s621)을 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 시스템은 외부 계통 전력을 공급하는 전력 계통을 더 포함하고, 서비스 제공 단계(s530)는 저장 과정(s621)에 따라 상기 ESS의 SOC가 기 설정된 비율 이상이 되는 경우, 상기 컨트롤러가 상기 전력 계통에 상기 ESS에 저장된 전기에너지를 판매 가능하도록 상기 전력 계통에 전송하는 판매 과정(s622)을 더 포함할 수 있다.
이와 달리, 서비스 제공 단계(s530)는 s610 이후 기 설정된 주간시간에 상기 태양광 발전 모듈의 발전량이 상기 부하측의 사용 전력 미만인 경우, 상기 컨트롤러가 상기 ESS에 저장된 전기에너지를 상기 ESS의 SOC가 기 설정된 비율이 될 때까지 방전하여 상기 특정 수용가에게 전기에너지를 공급하는 방전 과정(s630)을 더 포함할 수도 있다.
이외에도 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 이용하여 복수의 수용가를 대상으로 전력 서비스를 제공하는 방법은 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 태양에너지 운용 시스템(100)이 수행하는 기능과 절차들을 모두 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 피크컷 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
피크컷 서비스는 앞서 설명한 바와 같이, 수용가의 목표 수요 전력보다 높은 피크치가 발생한 경우 피크치와 목표 수요 전력 간의 차이에 대한 전력값을 ESS를 통해 수용가에게 제공하는 서비스를 의미한다.
도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템을 이용한 피크컷 서비스 제공 방법의 일 구현예를 설명한다.
먼저, N개의 수용가들의 목표 수요 전력을 산정하고, 태양광 발전 모듈의 태양광 발전량을 확인한다. 이후, N개의 수용가들의 실시간 사용 전력을 감시한다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 피크컷 서비스 제공 방법은 1번 수용가의 실시간 사용 전력(P1)이 1번 수용가의 목표 수요 전력(P1 target)보다 크다면 나머지 2번, 3번, 4번 …. 수용가들 각각의 실시간 사용 전력(P2, P3, P4, …)과 목표 수요 전력(P2 target, P3 target, P4 target, …)들 역시 비교하여 어떤 수용가에게 피크컷 서비스를 제공할 것인지 결정할 수 있다.
위와 같은 수용가 선택과정이 끝나면, 컨트롤러는 태양광의 발전량과 수용가들에게 제공해야 할 전력값을 계산하고 ESS의 SOC를 고려하여 피크컷 서비스를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피크컷 서비스 제공 방법은 추가적으로 어떠한 수용가에게 우선적으로 전력을 제공할 것인지 우선순위 선택 과정을 포함할 수 있다. 우선 순위 선택 과정은 피크치와 목표 수요 전력 간의 차가 큰 수용가에게 우선적으로 전력을 제공하는 방법과 ESS의 SOC가 50% 이상일 경우에는 수용가들에게 피크컷 서비스를 바로 제공하지만 ESS의 SOC가 20% 이하일 경우 ESS의 충전량을 높인 후 수용가에게 피크컷 서비스를 제공하는 등의 방법으로 구현될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 피크컷 서비스 제공 방법은 피크컷 서비스를 제공하고 남은 전력은 전력 계통에 매전하여 판매되도록 하는 과정을 포함할 수도 있다.
도 8 내지 도10은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 PQ(Power Quality, 전력 품질) 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면으로, 이를 참조하여 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템을 이용한 PQ 서비스 제공 방법을 일 구현예를 설명한다.
먼저 PQ 서비스 제공 방법은 태양광 발전 모듈의 태양광 발전량과 ESS의 SOC를 확인하고 N개의 수용가를 대상으로 간선 부하 전압과 부하 전류를 감시하는 단계를 수행한다. 이러한 과정은 해당 수용가의 전력품질 중 하나인 Voltage Dip(순시전압강하)에 대하여 보상하기 위하여 해당 수용가1, 2, 3..의 모선전압 V1, V2,..Vn을 측정하고 전류 I1, I2,..In을 측정하는 단계일 수 있다.
다음, PQ 서비스 제공 방법은 각 수용가의 생산업종에 따라 설비들이 전압변동에 민감한 부분에 대하여 차이가 있는 경우, 각 수용가의 전압변동 하한값 V1 target, …Vn target 을 미리 지정하여 해당 수용가의 모선 전압이 전압변동 하한값보다 작거나 같은지를 판단하고, 작거나 같을 시 해당 수용가에 대하여 전압변동보상 서비스를 실시하는 단계를 진행한다.
다음, PQ 서비스 제공 방법은 각 수용가의 설치된 PCS를 동작시키고 PCS정격전류값을 일정값씩(예컨대, 10%씩) 상향시켜 당해 수용가의 모선전압이 전압변동 하한값 이상이 되도록 PCS전류값을 증가시키는 과정을 진행할 수 있다. 이후, 해당 수용가의 계통모선전압이 정상상태로 돌아오면 시스템 이상유무 등을 판단하고 PQ 서비스 제공 방법의 모든 절차를 종료할 수 있다.
도 9를 참조하면, 산업단지 등과 같이 집중형 수용가가 밀집된 장소에서 특정 수용가들의 부하사용량이(Pload) 증가하게 되면 계통의 공급전력이 부족하게 될 경우가 생길 수 있다. 이때 계통의 모선전압이 저하(V ≤ Vstable )되고 주파수도 흔들리는 경우가 발생하여 수용가의 생산시설에 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따라 특정 수용가에 ESS설비를 통하여 전압보상을 실시하는 경우 ESS+PCS를 통해 전류를 보조하여 주면 계통 공급용량의 여유가 생기게 되어 모선전압이 흔들리지 않고 주파수의 변동도 보상되게 된다.
또한, 수용가의 지상부하가 많을경우 PCS를 통해 진상전류를 공급하여 계통의 한계 용량을 늘려주는 경우도 PQ 서비스에 포함될 수 있다. 이는 진상용 콘덴서 설치효과와 유사한 효과를 발휘할 수 있다.
다시 말해, 계통의 말단에 위치한 수용가의 소비전력의 증가는 계통 전압의 강하를 가져온다. 따라서, 수용가에 접속된 ESS를 통하여 부하전류를 보상하여 계통의 공급전류를 부담을 경감시키고 이에 따른 계통의 여유율이 증가하여 계통전압이 안정하게 되는 원리를 구현한 것이 PQ 서비스이다. 수용가의 역률이 지상 역률일 때 PCS을 통한 진상전류를 공급함으로써, 계통의 피상전류를 경감시키는것도 같은 의미이다.
도 10은 도9를 참조하여 설명한 것처럼 수용가 역률 개선 효과를 명한 것이다. 역률 개선에 따라 선로전류가 I0에서 I로 In만큼 줄어들게 된다. 이렇게 되면 계통입 장에서는 줄어든 선로 전류만큼 배전선 손실이 경감되고 전력계통의 효율적 이용이 가능한 효과가 발생한다.
도 10을 참조하면, 수용가 말단에 PQ서비스용 PCS설치에 따른 손실경감률은 다음과 같다.
Figure 112018050581237-pat00001
또한, 선로저항이 R일때 손실경감률
Figure 112018050581237-pat00002
의 계산과, 수용가 역률 개선에 따른 선로 전류가 감소하여 배전선로 전압강하가 줄어드는 것을 수식으로 나타내면 아래와 같다(ER : 수전측 전압, ES: 송전측 전압 R, X : 선로의 저항 및 리액턴스).
Figure 112018050581237-pat00003
Figure 112018050581237-pat00004
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 UPS(Uninterruptible Power Supply, 무정전 전원 공급) 서비스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 수용가 내 중요설비(ex: 전산부하) 등에 UPS서비스를 실시하였을 때를 나타낸 순서도이다.
예컨대, 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템을 이용하여 수용가 모선 전압을 감시하고 계통 정전시 ATS(automatic transfer switch)를 이용하여 자동으로 절체 동작시켜, 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템의 PCS+ESS를 통하여 전력을 수용가들에게 공급할 수 있다.
추가적으로 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템을 이용한 UPS 서비스 제공방법은, 해당 계통이 복전되면 다시 ATS가 복귀되어 계통전압을 이용하게 되며, ESS사업자와 수용가측이 추후 정산하기 위하여 정전 시간 동안 서비스를 제공한 것에 대하여 시간기록 및 전력량을 기록하는 단계를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, UPS서비스는 사무자동화기기(OA), 공장자동화설비(FA)에 이용되는 컴퓨터나 마이크로프로세서를 내장한 장비들은 전압변동 등에 민감하기 때문에 이에 대한 피해를 최소화하기 위한 서비스로서, 도12는 UPS모델을 제공하기 위한 결선의 예를 도시한 것이다.
도 12를 참조하면, UPS 서비스를 제공하기 위해 기존 UPS의 배터리 대신 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 태양에너지 운용 시스템의 DC Link bus를 연결할 수도 있고, 다른 방법으로 UPS시스템이 없을 때 ATS 등 절체기를 이용할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 서비스를 수용가들에게 제공하기 위해 고려해야 하는 사항을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
수용가의 실시간 사용 전력이 수용가의 목표 수요 전력보다 높은 경우에, 상술한 태양에너지 운용 시스템(100)을 이용하여 목표 저감 전력을 수용가들에게 제공할 때 고려해야 하는 사항은 다음과 같을 수 있다. 이해의 편의를 위해, 태양광 발전 모듈의 발전량은 10이고, 수용가의 실시간 사용 전력량에서 목표 수요 전력량을 뺀 목표 저감 전력량은 8~12인 경우의 예시를 함께 설명하도록 한다. 수용의 목표 수요 전력량은 수용가가 설정한 필요 전력량 또는 과거 데이터를 토대로 측정된 수용가의 필요 전력량을 의미하고, 목표 저감 전력량은 수용가의 실시간 사용 전력량에서 수용가의 목표 수요 전력량을 뺀 값으로 태양에너지 운용 시스템이 수용가에게 공급해야 하는 전력량을 의미할 수 있다.
도 13의 1301을 참조하면, 태양에너지 운용 시스템은 태양광 발전 모듈의 발전 전력량이 10이고 목표 저감 전력량이 8이므로 태양광 발전 모듈의 발전 전력량만으로 목표 저감 전력량 공급이 가능하다. 이 때, 태양 에너지 운용 시스템은 2만큼의 발전량은 매전하여 판매하거나 ESS에 저장할 수 있다.
도 13의 1302를 참조하면, 수용가의 실시간 사용 전력량이 높아져서 수용가의 목표 저감 전력량이 태양광의 발전 전력량 10보다 많아지는 경우, 태양 에너지 운용 시스템은 ESS에 저장된 전력량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 함께 이용하여 해당 수용가에게 목표 저감 전력량만큼의 전력을 제공할 수 있다. 도 13의 1302에 도시된 바오 k같이 ESS로부터 방전시킨 2만큼의 전력량(-2)을 태양광 발전 전력량 10과 합하면 목표 저감 전력량 12가 된다. 그러나, ESS에 저장된 전력량과 태양광 발전 전력량을 합하여도 목표 저감 전력량보다 작은 경우에는 이하부터 설명할 본 발명의 실시예들에 따라 제공 가능한 공급 전력을 산출하여 산출된 공급 전력을 수용가에 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 시스템(이하, “전력 공급 제어 시스템(1400)”)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 15는 전력 공급 제어 시스템(1400)의 개념을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 16은 전력 공급 제어 시스템(1400) 및 이와 연결 가능한 요소들을 더욱 구체적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 앞서 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 태양에너지 운용시스템(100)을 이용한 시스템이다. 따라서, 이하에서는 도 1에 도시된 태양에너지 운용 시스템을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 제어 시스템(1400)을 설명하되 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 일사량 데이터를 토대로 태양광 발전 모듈(110)의 발전량을 예측하도록 구성되는 태양광 발전량 예측부(1410), 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 실시간 사용 전력량을 예측하도록 구성되는 사용 전력량 예측부(1420), 그리고, 태양광 발전량 예측부(1410)가 예측한 발전량의 정보와 사용 전력량 예측부(1420)가 예측한 상기 수용가의 실시간 사용 전력량의 정보 및 ESS(120)에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높은 경우 컨트롤러(130)를 통해 상기 수용가에게 전력을 공급하도록 구성되는 전력 공급 제어부(1430)를 포함한다.
전력 공급 제어 시스템(1400)의 개념을 설명하기 위해 도시한 도 15를 참조하면, 전력 공급 제어 시스템(1400)의 일 구현예로서, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 일사량 데이터를 토대로 익일 태양광 발전량을 예측하고, 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 익일 수용가의 전력 사용을 예측할 수 있다. 또한, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 예측된 정보들과 당일 ESS의 배터리 정보를 토대로 수용가에게 목표 저감 전력을 공급해야 하는지 공급 여부를 판단할 수 있다. 또한, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 목표 저감 전력을 공급할 때 전력 공급이 충분히 가능하다면 해당 수용가에게 전력을 공급하고, 충분한 전력 공급이 불가하다면 해당 수용가에게 사전 통보하거나, 자체적으로 사용 전력을 감축하도록 하거나, 제공 가능한 공급 전력의 정보를 전송할 수 있다.
또한, 전력 공급 제어부(1430)는 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우, 태양광 발전 모듈(110)이 생산한 전력과 ESS(120)에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급할 수 있다.
한편, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하도록 구성되는 공급 전력 산출부(1440)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 공급 제어부(1430)는 공급 전력 산출부(1440)에 의해 산출된 공급 전력을 상기 수용가에게 공급할 수 있다.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단이고, 사용 전력량 예측부(1420)는 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량을 예측할 수 있다. 또한, 같은 예에서, 전력 공급 제어부(1430)는 태양광 발전량 예측부(1410)가 예측한 발전량의 정보와 사용 전력량 예측부(1420)가 예측한 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량의 정보 및 ESS(120)에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 실시간 사용 전력량이 목표 수요 전력량보다 높은 수용가에게 전력을 공급할 수 있다. 또한, 같은 예에서, 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 공급 전력 산출부(1440)는 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하고, 전력 공급 제어부(1430)는공급 전력 산출부(1440)에 의해 산출된 공급 전력을 상기 복수개의 수용가 각각에게 공급할 수 있다.
또한, 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 공급 전력 산출부(1440)는, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에서 목표 수요 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 아래 수식 (1)을 통해 산출할 수 있다.
X=(An/Y)*(K+S) 수식 (1)
상기 수식 (1)에서, An은 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 저감 전력량, Y는 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 기설정된 목표 공급 전력량의 합, K는 ESS(120)에 저장된 전력량, S는 상기 발전량을 나타낸다.
예컨대, 복수개의 수용가는 수용가 1(A1), 수용가 2(A2) 및 수용가 3(A3)이고, 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 A1 내지 A3 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 A1 내지 A3 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, A1에게 제공 가능한 공급 전력 P1은 {A1/(A1+A2+A3)}*(K+S)의 결과값이 되고, A2에게 제공 가능한 공급 전력 P2는 {A2/(A1+A2+A3)}*(K+S)의 결과값이 되며, A3에게 제공 가능한 공급 전력 P3는 {A3/(A1+A2+A3)}*(K+S)의 결과값이 된다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 공급 전력을 산출하는 일 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우 공급 전력 산출부(1440)는 상기한 수식(1)을 통해 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 것과 달리, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출할 수 있다. 산출된 공급 전력은 전력 공급 제어부(1430)에 의해 수용가들에게 공급될 수 있다.
다시 말해, 전력 공급 제어 시스템(1400)은 각 A1 내지 A3의 각 수용가에게 기 설정된 전력 사용량의 기본 요금이 a, b, c일 ?, 손해액을 최소화 하기 위해 기본 요금이 가장 높은 수용가에게 우선적으로 전력을 공급할 수 있다.
예컨대, 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력에서 목표 수요 전력을 뺀 값인 목표 저감 전력의 전력 요금에 따른 손해량 Z는 다음과 같은 수식 (2)로 일반화 할 수 있다.
Z = a(A-A') + b(B-B') + c(C-C') 수식(2)
여기서 a, b, c는 각각 A1 내지 A3의 각 수용가에게 기 설정된 전력 사용량의 기본 요금이고, A, B, C 는 각각 A1 내지 A3에게 최초로 기 설정된 목표 저감 전력량이며, A', B' 및 C'는 각각 A1 내지 A3의 조정된 목표 저감 전력량이다. 또한 A1 내지 A3에게 공급되는 전력량은 각각 P1, P2, P3이다.
전력 공급 제어 시스템(1400)이 목표 저감 전력에 따른 전력 요금을 최소화하기 위해서는 상기 Z값이 이 최소가 되도록 각 수치들이 설정 되어야 한다. 만약 a > b > c라고 한다면, 도 17에 도시된 순서도와 같이 나타낼 수 있다.
전력 공급 제어 시스템(1400)은 먼저, ESS(120)에 저장된 전력량 K와, 태양광 발전 모듈(110)의 발전량 S의 합을 A와 비교한다(s1701).
다음, 전력 공급 제어 시스템(1400)은, s1701 단계에서, S와 K의 합이 A보다 작거나 같다면, A1에게 S와 K를 더한 P1을 제공하고 A2와 A3에게는 전력을 공급하지 않는다. 여기서, P1이 A'에 해당한다.
다음, 전력 공급 제어 시스템(1400)은, s1701단계에서, S와 K의 합이 A보다 크다면, S와 K의 합에서 A1에 제공되는 전력 P1을 ? 값이 B보다 큰지 판단한다(s1702).
다음, 전력 공급 제어 시스템(1400)은, s1702 단계에서, S와 K의 합에서 A1에 제공되는 전력 P1을 ? 값이 B보다 작거나 같다면, A1에게는 A만큼의 전력을 공급하고, A2에게는 S와 K의 합에서 A만큼의 전력을 뺀 나머지 전력을 공급하며, A3에게는 전력을 공급하지 않는다. 여기서, S와 K의 합에서 A만큼의 전력을 뺀 나머지 전력량이 B'에 해당한다.
또한, 전력 공급 제어 시스템(1400)은, s1702 단계에서 S와 K의 합에서 A1에 제공되는 전력 P1을 ? 값이 B보다 크다면, A1에게는 A만큼의 전력을 제공하고, A2에게는 B만큼의 전력을 제공하며, A3에게는 S와 K의 합에서 P1과 P2를 뺀 나머지 전력량을 공급한다. 여기서, S와 K의 합에서 P1과 P2를 뺀 나머지 전력량이 C'에 해당한다.
위 예시들과 달리, 상기 발전량과 ESS(120)에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 공급 전력 산출부(1440)는 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출할 수 있으며 이 때 다음과 같은 수식 (3)을 이용할 수 있다.
Z = a(A-A') + b(B-B')
a(A-A') = b(B-B')
S + K = A' + B'
Figure 112018050581237-pat00005
Figure 112018050581237-pat00006
수식 (3)
상기 수식 (3)에서a 및 b는 각각 수용가 A1과 A2의 각 수용가에게 기 설정된 전력 사용량의 기본 요금이고, A및 B는 각각 수용가 A1 과 A2에게 최초로 기 설정된 목표 저감 전력량이며, A' 및 B'는 각각 수용가 A1 과 A2의 조정된 목표 저감 전력량이다. Z는 수용가 A1 및 A2의 실시간 사용 전력의 합이 수용가 A1 및 A2의 목표 수요 전력의 합보다 커서 생기는 손해량(전력 요금)의 합을 의미한다. 상기 수식 (3)을 통해 공급 전력 산출부(1440)가 산출한 공급 전력 A'와 B'를 전력 공급 제어부(1430)가 컨트롤러를 통해 수용가 A1 및 A2에게 각각 제공할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 방법의 절차를 도시한 흐름도로서, 본 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 방법은 앞서 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명한 전력 공급 제어 시스템(1400)을 이용한 방법이다. 따라서, 이하에서는 본 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 전력 공급 제어 방법을 설명하되, 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 전력 공급 제어 방법은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템을 이용한 방법에 있어서, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 실시간 사용 전력량을 예측하는 예측 단계(s1810)와, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높은지 판단하는 공급 여부 판단 단계(s1820), 그리고, 공급 여부 판단 단계에(s1820) 따라 상기 수용가의 실시간 사용 전력량이 상기 수용가의 목표 수요 전력량보다 높다고 판단된 경우, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 수용가의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 전력을 공급하는 전력 공급 단계(s1830)를 포함한다.
전력 공급 단계(s1830)는, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고, 상기 발전량이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력과 상기 ESS에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하는 단계일 수 있다.
또한, 전력 공급 단계(s1830)는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합과 상기 실시간 사용 전력량에서 상기 목표 수요 전력량을 비교하여 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 공급 전력 산출 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단일 수 있고, 이 경우, 예측 단계(s1810)는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량을 예측하는 단계일 수 있다. 또한 이 경우, 전력 공급 단계(s1830)는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 실시간 사용 전력량이 목표 수요 전력량보다 높은 수용가에게 전력을 공급하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에서 목표 수요 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 상기한 수식 (1)을 통해 산출하는 과정일 수 있다.
또한, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정일 수 있다.
또한, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 실시간 사용 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 목표 수요 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 실시간 사용 전력량에 목표 수요 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정일 수 있다.
상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템에 있어서,
    일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하도록 구성되는 태양광 발전량 예측부;
    전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량을 예측하도록 구성되는 사용 전력량 예측부; 및
    상기 태양광 발전량 예측부가 예측한 발전량의 정보와 상기 사용 전력량 예측부가 예측한 상기 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량이 상기 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량보다 높은 경우 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 상기 ESS에 저장된 전력을 공급하도록 구성되는 전력 공급 제어부를 포함하되,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 작은 경우, 특정 기준에 따라 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하도록 구성되는 공급 전력 산출부를 더 포함하고,
    상기 전력 공급 제어부는 상기 산출된 공급 전력의 양만큼 상기 ESS에 저장된 전력을 상기 수용가에게 공급하며,
    상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단이고,
    상기 사용 전력량 예측부는 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량을 예측하며,
    상기 전력 공급 제어부는 상기 태양광 발전량 예측부가 예측한 발전량의 정보와 상기 사용 전력량 예측부가 예측한 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량이 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량보다 높은 수용가에게 상기 ESS에 저장된 전력을 공급하고,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출부는 상기 특정 기준에 따라 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하고, 상기 전력 공급 제어부는 상기 산출된 공급 전력의 양만큼 상기 ESS에 저장된 전력을 상기 복수개의 수용가 각각에게 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 공급 제어부는,
    상기 발전량이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고,
    상기 발전량이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력과 상기 ESS에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출부는,
    상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 아래 수식을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 시스템.
    X=(An/Y)*(K+S)
    여기서, An은 상기 복수개의 수용가(A1, A2, A3, .... , An) 각각에 대한 상기 소정의 시간 동안 공급받기로 기설정한 전력량, Y는 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합, K는 상기 ESS에 저장된 전력량, S는 상기 발전량을 나타낸다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출부는 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출부는 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 시스템.
  8. 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 발전 모듈과, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지를 저장하는 ESS(Energy Storage System), 그리고, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기에너지의 이동과 상기 ESS에 저장된 전기에너지의 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 태양에너지 운용 시스템을 이용한 전력 공급 제어 시스템을 이용한 방법에 있어서,
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 전력 공급 대상인 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량을 예측하는 예측 단계; 및
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량이 상기 수용가의 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력랑보다 높은지 판단하는 공급 여부 판단 단계;
    상기 공급 여부 판단 단계에 따라 상기 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량이 상기 수용가의 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력랑보다 높다고 판단된 경우, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 상기 컨트롤러를 통해 상기 수용가에게 상기 ESS에 저장된 전력을 공급하는 전력 공급 단계를 포함하되,
    상기 전력 공급 단계는,
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합과 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력랑을 뺀 값을 비교하여 상기 수용가에게 제공 가능한 공급 전력을 특정 기준에 따라 산출하는 공급 전력 산출 과정을 더 포함하되 상기 산출된 공금 전력의 양만큼 상기 ESS에 저장된 전력을 상기 수용가에게 공급하고,
    상기 수용가는 복수개의 수용가로 구성된 수용가 집단이고,
    상기 예측 단계는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 일사량 데이터를 토대로 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고 상기 복수개의 수용가의 과거 전력 사용 데이터를 토대로 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량을 예측하는 단계이며,
    상기 전력 공급 단계는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 예측된 발전량의 정보와 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 정보 및 상기 ESS에 저장된 전력량의 정보를 토대로, 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량이 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력랑보다 높은 수용가에게 상기 ESS에 저장된 전력을 공급하는 단계이고,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우, 상기 공급 전력 산출 과정은 상기 특정 기준에 따라 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정을 포함하고, 상기 전력 공급 단계는 상기 산출된 공급 전력의 양만큼 상기 ESS에 저장된 전력을 상기 복수개의 수용가 각각에게 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 공급 단계는,
    상기 발전량이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하고,
    상기 발전량이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 작되 상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값보다 크거나 같은 경우에는, 상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전력과 상기 ESS에 저장된 전력을 이용하여 상기 수용가에게 전력을 공급하는 단계인 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출 과정은,
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에서 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값인 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력량 x를 아래 수식을 통해 산출하는 과정인 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 방법.
    X=(An/Y)*(K+S)
    여기서, An은 상기 복수개의 수용가(A1, A2, A3, .... , An) 각각에 대한 상기 소정의 시간 동안 공급받기로 기설정한 전력량, Y는 상기 복수개의 수용가 각각에 대한 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합, K는 상기 ESS에 저장된 전력량, S는 상기 발전량을 나타낸다.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출 과정은,
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금을 계산하고, 상기 각각의 전력 요금의 합이 최소가 되도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정인 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 발전량과 상기 ESS에 저장된 전력량의 합이 상기 복수개의 수용가의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량의 합에서 상기 복수개의 수용가의 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량의 합을 뺀 값보다 작은 경우,
    상기 공급 전력 산출 과정은,
    상기 전력 공급 제어 시스템이, 상기 복수개의 수용가 각각의 소정의 시간 동안의 사용 예상 전력량에 상기 소정의 시간 동안 사용하기로 기설정한 전력량을 뺀 값의 전력량에 대한 각각의 전력 요금이 동일해지도록 상기 복수개의 수용가 각각에게 제공 가능한 공급 전력을 산출하는 과정인 것을 특징으로 하는 전력 공급 제어 방법.
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