KR102542374B1 - 배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법 - Google Patents

배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 장치는, 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 상기 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 상기 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성하는 등가 계통 생성부; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 상기 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 상기 각 분산전원의 기여도를 계산하는 제1 계산부; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 상기 기여도를 이용하여 상기 각 분산전원이 상기 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하는 제2 계산부; 상기 각 분산전원의 용량 변화에 따른 상기 각 분산전원 별 상기 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 전체 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전체 전력의 변화량에 기초하여 상기 선로에 대한 상기 각 분산전원의 민감도를 계산하는 제3 계산부; 및 상기 민감도를 이용하여 상기 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출하는 계통 이용료 산출부를 포함한다.

Description

배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING CONGESTION OF ELECTRIC DISTRIBUTION NETWORK}
개시되는 실시예들은 배전 계통의 혼잡도를 관리하기 위한 기술과 관련된다.
정부의 에너지 전환 정책에 따라 신재생에너지 기반의 소규모 분산전원이 빠르게 확산되고 있다. 그러나, 분산전원은 기후 의존도가 높아 환경에 따라 발전량이 간헐적으로 변화하는 한계가 존재한다. 이에, 분산전원은 전력의 생산과 수요의 불균형을 야기시켜 계통 안정성을 위협하는 문제가 있다. 또한, 이러한 불균형으로 인해 발생되는 잉여 전력은 배전 계통의 과전압을 유발하며, 유발된 과전압은 계통에 연계된 전기 설비의 고장과 수명을 단축시키는 원인이 된다.
이에 대한 해결책으로, 일각에서는 분산전원의 비율이 높은 배전 계통에 분산 전원 설치 용량을 제한하거나, 계통 내 무효전력을 조정하는 방법을 활용하고 있다. 또는 한편으로, 배전 선로로 유입되는 유효전력 양을 제한하고자 배전 선로 증설, 연계점 무효 전력 공급, 분산전원 유효 전력 공급 제어, 주상 변압기 탭 조정, 에너지 저장 장치(ESS; Energy Storage System)를 이용한 유효전력 저장 방법 등을 활용하고 있다.
그러나, 과전압 방지를 위한 배전 선로 증설 및 주상 변압기 탭 조정 방법은 많은 비용이 요구될 뿐만 아니라 응답성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 또한, 계통 안정화 ESS 운영방안은 설치 장소에 대한 제약 및 많은 비용이 요구된다는 단점을 가지고 있다.
이에, 과전압 방지를 위한 가장 현실적인 대처방안으로 분산전원의 출력을 조정하는 방안이 주로 채택되고 있다. 다만, 분산전원의 출력을 조정하는 방안에 따르면 시장 참여를 통해 분산전원의 출력을 자발적으로 관리하는 것이 장려되나, 과전압 발생 시에는 분산전원의 출력이 강제적으로 제한된다는 한계가 존재한다.
결국, 과전압 발생 시 현실적인 대처방안으로 사용되는 출력 제한 조치는 전력 생산 측면에서 비효율적이며, 현재 출력 제한에 따른 중개사업자의 손실 보전 방안에 대해서도 명확한 기준이 없어 다수의 민원이 발생하는 상황이다. 이러한 상황이 지속될 경우, 분산전원에 대한 투자 회피로 이어져 에너지 전환과 관련된 정책이 실패로 돌아갈 우려가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2120718호　(2020.06.03. 등록)
개시되는 실시예들은 배전 계통의 혼잡도를 관리하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 장치는 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 상기 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 상기 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성하는 등가 계통 생성부; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 상기 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 상기 각 분산전원의 기여도를 계산하는 제1 계산부; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 상기 기여도를 이용하여 상기 각 분산전원이 상기 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하는 제2 계산부; 상기 각 분산전원의 용량 변화에 따른 상기 각 분산전원 별 상기 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량에 기초하여 상기 선로에 대한 상기 각 분산전원의 민감도를 계산하는 제3 계산부; 및 상기 민감도를 이용하여 상기 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출하는 계통 이용료 산출부를 포함한다.
상기 등가 계통 생성부는, 상기 대상 배전 계통에 포함된 복수의 버스 각각의 조류가 동일한지 여부에 기초하여 상기 복수의 버스를 상기 복수의 그룹으로 분류할 수 있다.
상기 등가 계통 생성부는, 상기 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수에 기초하여 상기 복수의 그룹에 순위를 부여하고, 상기 대상 배전 계통의 구성에 기초하여 상기 연결선을 생성하고, 상기 순위에 기초하여 상기 등가 계통의 전력의 방향을 결정할 수 있다.
상기 기여도는, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 대비 상기 각 분산전원이 상기 특정 그룹에 공급하는 전력의 크기의 비율로 계산될 수 있다.
상기 제1 계산부는, 상기 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기를 이용하여 상기 기여도를 계산하되, 상기 특정 그룹이 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득될 수 있다.
상기 제2 계산부는, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 및 상기 기여도에 기초하여 상기 각 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하되, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득될 수 있다.
상기 제3 계산부는, 상기 변화 이후의 선로에 공급되는 전체 전력의 크기와 상기 변화 이전의 선로에 공급되는 전체 전력의 크기의 차이로 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
상기 제3 계산부는, 상기 유효 전력의 변화량과 전체 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전력의 변화량 비율에 기초하여 상기 민감도를 계산할 수 있다.
상기 계통 이용료 산출부는, 상기 각 분산전원의 용량 변화에 따라 증감하는 민감도의 최댓값과 최솟값을 계산하고, 상기 최댓값과 상기 최솟값을 이용하여 민감도를 정규화하고, 상기 정규화 된 민감도를 이용하여 상기 계통 이용료를 산출할 수 있다.
상기 계통 이용료 산출부는, 상기 정규화 된 민감도에 비례하도록 상기 계통 이용료를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 방법은 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 상기 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 상기 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성하는 단계; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 상기 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 상기 각 분산전원의 기여도를 계산하는 단계; 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 상기 기여도를 이용하여 상기 각 분산전원이 상기 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하는 단계; 상기 각 분산전원의 용량 변화에 따른 상기 각 분산전원 별 상기 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량에 기초하여 상기 선로에 대한 상기 각 분산전원의 민감도를 계산하는 단계; 및 상기 민감도를 이용하여 상기 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 생성하는 단계는, 상기 대상 배전 계통에 포함된 복수의 버스 각각의 조류가 동일한지 여부에 기초하여 상기 복수의 버스를 상기 복수의 그룹으로 분류할 수 있다.
상기 생성하는 단계는, 상기 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수에 기초하여 상기 복수의 그룹에 순위를 부여하고, 상기 대상 배전 계통의 구성에 기초하여 상기 연결선을 생성하고, 상기 순위에 기초하여 상기 등가 계통의 전력의 방향을 결정할 수 있다.
상기 기여도는, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 대비 상기 각 분산전원이 상기 특정 그룹에 공급하는 전력의 크기의 비율로 계산될 수 있다.
상기 기여도를 계산하는 단계는, 상기 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기를 이용하여 상기 기여도를 계산하되, 상기 특정 그룹이 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득될 수 있다.
상기 전력의 크기를 계산하는 단계는, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 및 상기 기여도에 기초하여 상기 각 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하되, 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득될 수 있다.
상기 민감도를 계산하는 단계는, 상기 변화 이후의 선로에 공급되는 전체 전력의 크기와 상기 변화 이전의 선로에 공급되는 전체 전력의 크기의 차이로 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
상기 민감도를 계산하는 단계는, 상기 유효 전력의 변화량과 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량 비율에 기초하여 상기 민감도를 계산할 수 있다.
상기 산출하는 단계는, 상기 각 분산전원의 용량 변화에 따라 증감하는 민감도의 최댓값과 최솟값을 계산하는 단계; 상기 최댓값과 상기 최솟값을 이용하여 민감도를 정규화하는 단계; 및 상기 정규화 된 민감도를 이용하여 상기 계통 이용료를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산출하는 단계는, 상기 정규화 된 민감도에 비례하도록 상기 계통 이용료를 산출할 수 있다.
개시되는 실시예들에 따르면, 각 분산전원에 대한 계통 이용료(Network Usage Cost)를 각 분산전원이 배전 계통에 유발하는 혼잡도에 비례하여 할당함으로써, 각 분산전원에 대해 혼잡도를 자발적으로 관리할 수 있도록 장려할 수 있다.
개시되는 실시예들에 따르면, 각 분산전원에 대한 계통 이용료(Network Usage Cost)를 각 분산전원이 배전 계통에 유발되는 혼잡도에 비례하여 할당함으로써, 추가적인 설비 없이 배전 계통의 혼잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 장치를 설명하기 위한 블록도
도 2는 일 실시예에 따른 등가 계통을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시도
도 3은 일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 일 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 일 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 등가 계통 생성부(110), 제1 계산부(120), 제2 계산부(130), 제3 계산부(140) 및 계통 이용료 산출부(150)를 포함한다.
이하의 실시예에서, 각 구성들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 않은 것 이외에도 추가적인 구성을 포함할 수 있다.
또한, 이하의 실시예에서, 등가 계통 생성부(110), 제1 계산부(120), 제2 계산부(130), 제3 계산부(140) 및 계통 이용료 산출부(150)는 물리적으로 구분된 하나 이상의 장치를 이용하여 구현되거나, 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 프로세서 및 소프트웨어의 결합에 의해 구현될 수 있으며, 도시된 예와 달리 구체적 동작에 있어 명확히 구분되지 않을 수 있다.
등가 계통 생성부(110)는 대상 배전 계통에 전력을 공급하는 각 분산전원을 기준으로 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성한다.
이때, 대상 배전 계통이란 혼잡도 분석의 대상이 되는 실제 배전 계통을 의미하는 것으로서, 하나 이상의 분산전원과 연결된 배전 계통일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 등가 계통 생성부(110)는 각 분산전원이 대상 배전 계통에 유발하는 혼잡도를 각 분산전원 별로 파악할 수 있도록 각 분산전원을 기준으로 대상 배전 계통에 대한 등가 계통을 생성한다.
예를 들어, 대상 배전 계통에 변전소(substation), 제1 분산전원 및 제2 분산전원이 연결된 경우, 등가 계통 생성부(110)는 변전소를 기준으로 대상 배전 계통에 대한 제1 등가 계통, 제2 분산전원을 기준으로 대상 배전 계통에 대한 제2 등가 계통, 제3 분산전원을 기준으로 대상 배전 계통에 대한 제3 등가 계통을 생성할 수 있다.
한편, 이하의 실시예에서 변전소는 대상 배전계통에 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있는 점을 고려하여, 하나 이상의 분전자원에는 변전소가 포함될 수 있다.
제1 계산부(120)는 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 각 분산전원의 기여도를 계산한다.
여기서, 특정 그룹에 대한 각 분산전원의 기여도는 전체 분산전원이 특정 그룹에 공급하는 전체 전력의 크기 대비 각 분산전원이 특정 그룹에 공급하는 전력의 크기의 비율을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 계산부(120)는 등가 계통에 포함된 복수의 그룹 중 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기를 이용하여 특정 그룹에 대한 각 분산전원의 기여도를 계산할 수 있다.
이때, 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력 크기는 대상 배전 계통에 대한 조류해석 결과로부터 측정될 수 있다.
구체적으로, 제1 계산부(120)는 하기 수학식 1에 따라 특정 그룹에 대한 각 분산전원의 기여도를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021073186866-pat00001
이때,
Figure 112021073186866-pat00002
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00003
의 특정 그룹
Figure 112021073186866-pat00004
에 대한 기여도,
Figure 112021073186866-pat00005
는 특정 그룹
Figure 112021073186866-pat00006
가 분산전원
Figure 112021073186866-pat00007
로부터 공급받는 전력의 크기,
Figure 112021073186866-pat00008
는 특정 그룹
Figure 112021073186866-pat00009
에서 다른 그룹
Figure 112021073186866-pat00010
로 흐르는 연결선에 흐르는 전력의 크기를 의미한다.
제2 계산부(130)는 대상 배전 계통에 대한 조류해석 결과 및 기여도를 이용하여 각 분산전원이 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산한다.
일 실시예에 따르면, 제2 계산부(130)는 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 및 기여도에 기초하여 각 분산전원이 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산할 수 있다.
구체적으로, 제2 계산부(130)는 하기 수학식 2에 따라 각 분산전원이 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021073186866-pat00011
이때,
Figure 112021073186866-pat00012
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00013
가 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00014
에 공급하는 전력의 크기,
Figure 112021073186866-pat00015
는 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00016
에 공급되는 전체 전력의 크기를 나타낸다.
한편, 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 크기는 대상 배전 계통에 대한 조류해석 결과를 통해 획득될 수 있다.
제3 계산부(140)는 각 분산전원의 용량 변화에 따른 각 분산전원 별 특정 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량에 기초하여 특정 선로에 대한 각 분산전원의 민감도를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 계산부(140)는 각 분산전원의 용량 변화에 따른 각 분산전원 별 특정 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량 비율에 기초하여 특정 선로에 대한 각 분산전원의 민감도를 계산할 수 있다.
다시 말해, 제3 계산부(140)는 하기 수학식 3에 따라 특정 선로에 대한 각 분산전원의 민감도를 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112021073186866-pat00017
이때,
Figure 112021073186866-pat00018
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00019
의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00020
에 대한 민감도,
Figure 112021073186866-pat00021
는 각 분산전원의 용량 변화에 따른 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00022
에 공급되는 전체 전력의 변화량,
Figure 112021073186866-pat00023
는 각 분산전원의 용량 변화에 따른 분산전원
Figure 112021073186866-pat00024
의 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00025
에 대한 유효 전력의 변화량을 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 제3 계산부(140)는 각 분산전원의 용량 변화 이후의 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 크기와 각 분산전원의 용량 변화 이전의 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 크기의 차이로 특정 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
다시 말해, 제3 계산부(140)는 하기 수학식 4에 따라 전체 분산전원이 특정 선로에 공급하는 전체 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112021073186866-pat00026
이때,
Figure 112021073186866-pat00027
는 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00028
에 대한 전체 전력의 변화량,
Figure 112021073186866-pat00029
는 각 분산전원의 용량 변화 이전의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00030
에 공급되는 전체 전력의 크기,
Figure 112021073186866-pat00031
는 각 분산전원의 용량 변화 이후의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00032
에 공급되는 전체 전력의 크기를 나타낸다.
한편,
Figure 112021073186866-pat00033
는 각 분산전원의 용량 변화 이전의 대상 배전 계통에 대한 조류 해석을 통해 획득될 수 있다.
반면,
Figure 112021073186866-pat00034
는 하기 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112021073186866-pat00035
이때,
Figure 112021073186866-pat00036
는 각 분산전원의 용량 변화 이후의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00037
에 공급되는 전체 전력의 크기,
Figure 112021073186866-pat00038
는 각 분산전원의 용량 변화 이후 분산전원
Figure 112021073186866-pat00039
의 특정 그룹
Figure 112021073186866-pat00040
에 대한 기여도,
Figure 112021073186866-pat00041
는 각 분산전원의 용량 변화 이후 분산전원
Figure 112021073186866-pat00042
가 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00043
에 공급한 전력의 크기를 나타낸다.
한편,
Figure 112021073186866-pat00044
및
Figure 112021073186866-pat00045
는 각 분산전원의 용량 변화 이후 상태에서 수학식 1 및 수학식 2를 이용함으로써 계산될 수 있다.
계통 이용 산출부(150)는 민감도를 이용하여 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출한다.
일 실시예에 따르면, 계통 이용 산출부(150)는 계산된 민감도를 정규화 한 민감도를 이용하여 각 분산전원의 계통 이용료를 산출할 수 있다.
구체적으로, 계통 이용 산출부(150)는 각 분산전원의 용량 변화에 따라 증감하는 민감도의 최댓값과 최솟값을 계산하고, 계산된 최댓값과 최솟값을 이용하여 민감도를 정규화 할 수 있다.
이때, 계통 이용 산출부(150)는 하기 수학식 6에 따라 민감도를 정규화할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112021073186866-pat00046
이때,
Figure 112021073186866-pat00047
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00048
의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00049
에 대한 정규화 된 민감도,
Figure 112021073186866-pat00050
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00051
의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00052
에 대한 민감도,
Figure 112021073186866-pat00053
는 각 분산전원의 용량 크기가 변화에 따라 계산되는 민감도의 최솟값,
Figure 112021073186866-pat00054
는 각 분산전원의 용량 크기가 변화에 따라 계산되는 민감도 중 최댓값을 나타낸다.
민감도는 각 분산전원의 용량에 따라 크기가 상이할 수 있는 점을 고려하면, 계통 이용 산출부(150)는 정규화 된 민감도를 이용하여 실제 복수의 분산전원 각각이 유발한 혼잡도를 여실히 반영하여 계통 이용료를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 계통 이용료 산출부(150)는 정규화 된 민감도에 비례하도록 계통 이용료를 산출할 수 있다.
구체적으로, 계통 이용료 산출부(150)는 하기 수학식 7에 따라 계통 이용료를 산출할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112021073186866-pat00055
이때,
Figure 112021073186866-pat00056
는 분산전원
Figure 112021073186866-pat00057
의 대상 배전 계통 내 특정 선로
Figure 112021073186866-pat00058
에 대한 계통 이용료,
Figure 112021073186866-pat00059
는 대상 배전 계통 내 존재하는 선로의 개수,
Figure 112021073186866-pat00060
는 대상 배전 계통과 연결된 분산전원의 개수,
Figure 112021073186866-pat00061
는 대상 배전 계통에 대한 전체 계통 이용료를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 분산전원
Figure 112021073186866-pat00062
에 할당되는 계통 이용료는 하기 수학식 8에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112021073186866-pat00063
이를 통해, 계통 이용료 산출부(150)는 민감도가 큰 분산전원에 대해 상대적으로 높은 계통 이용료가 산출할 수 있다.
반면, 발전량이 많더라도 해당 선로에 흐르는 조류 변화가 적어(예를 들어, 연계 부하에 전력이 공급되는 경우 등) 민감도가 작은 분산전원에 대해 상대적으로 낮은 계통 이용료를 산출할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 등가 계통을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2의 그림 (a)는 대상 배전 계통을 도시한 그림이다.
도 2의 그림 (a)를 참조하면, 등가 계통 생성부(110)는 도 2의 그림 (a)와 같이 대상 배전 계통의 복수의 버스(1부터 69)를 복수의 그룹(common)으로 분류할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 등가 계통 생성부(110)는 대상 배전 계통에 포함된 복수의 버스 각각의 조류가 동일한지 여부에 기초하여 복수의 버스를 복수의 그룹으로 분류할 수 있다.
예를 들어, 계통 생성부(110)는 도 2의 그림 (a)와 같이 등가 버스 1 내지 8에 대한 조류가 동일함을 이유로 버스 1 내지 8을 common 1(제1 그룹)로 분류할 수 있다.
같은 방식으로, 등가 계통 생성부(110)는 버스 28 내지 31을 common 3(제2 그룹)으로, 버스 36 내지 41 및 47 내지 51을 common 5(제3 그룹)로 분류할 수 있다.
한편, 등가 계통 생성부(110)는 버스 32는 버스 32와 동일한 조류가 흐르는 버스가 존재하지 않음을 이유로 버스 32만을 common 10(제4 그룹)으로 분류할 수 있다.
같은 방식으로, 등가 계통 생성부(110)는 버스 42만을 common 11(제5 그룹)로, 버스 52만을 common 12(제6 그룹)로, 버스 9만을 common 14(제7 그룹)로, 버스 43만을 common 15(제8 그룹)로, 버스 53만을 common 16(제9 그룹)으로 분류할 수 있다.
도 2의 그림 (b)는 변전소를 기준으로 그림 (a)의 대상 배전 계통에 대한 등가 계통을 도시한 그림이다.
일 실시예에 따르면, 등가 계통 생성부(110)는 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수에 기초하여 복수의 그룹에 순위를 부여할 수 있다.
구체적으로, 등가 계통 생성부(110)는 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수가 많을수록 높은 순위를 부여할 수 있다.
예를 들어, 등가 계통 생성부(110)는 복수의 그룹 각각에 대해 표 1과 같은 순위를 부여할 수 있다. 이때, 각 그룹에 연결된 분산전원 개수는 하기 표 1과 같은 것으로 가정한다.
그룹(common) 연결된 분산전원 순위(rank)
1 1 1
3 1 1
5 1 1
10 2 2
11 2 2
12 2 2
14 3 3
15 3 3
16 3 3
일 실시예에 따르면, 등가 계통 생성부(110)는 부여된 순위에 기초하여 복수의 그룹 간에 연결된 연결선을 생성함으로써 등가 계통을 생성할 수 있다.
구체적으로, 등가 계통 생성부(110)는 순위가 높은 그룹에서 순위가 낮은 그룹으로 연결선을 이음으로써 등가 계통을 생성할 수 있다.
예를 들어, 복수의 그룹에 부여된 순위가 상기 표 1과 같은 경우, 등가 계통 생성부(110)는 도 2의 그림 (b)와 같이 common 1에서 common 1과 순위가 같은 common 3, 5와 common 1 대비 순위가 낮은 common 14로 연결선을 생성할 수 있다.
같은 방식으로, 등가 계통 생성부(110)는 common 3에서 common 10으로, common 5에서 common 11, 12로, common 14에서 common 16으로 연결선을 생성할 수 있다.
이를 통해, 등가 계통 생성부(110)는 도 2의 그림 (b)와 같이 복수의 그룹에 순위를 부여하고, 대상 배전 계통의 구성에 기초하여 연결선을 생성하고, 부여된 순위에 기초하여 등가 계통의 전력 방향을 결정함으로써, 대상 배전 계통에 대응하는 등가 계통을 생성할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배전 계통 혼잡도 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
예시적으로, 도 3에 도시된 방법은 도 1에 도시된 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성한다(310).
이후, 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 등가 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 각 분산전원의 기여도를 계산한다(320).
이후, 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 기여도를 이용하여 각 분산전원이 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산한다(330).
이후, 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 각 분산전원의 용량 변화에 따른 각 분산전원 별 특정 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 전체 분산전원이 선로에 공급하는 전체 전력의 변화량에 기초하여 선로에 대한 각 분산전원의 민감도를 계산한다(340).
이후, 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)는 민감도를 이용하여 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출한다(350).
상기 도시된 도 3에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(12)를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다.
도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 않은 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 배전 계통 혼잡도 관리 장치(100)에 포함된 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: 배전 계통 혼잡도 관리 장치
110: 등가 계통 생성부
120: 제1 계산부
130: 제2 계산부
140: 제3 계산부
150: 계통 이용료 산출부

Claims (20)

  1. 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 상기 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 상기 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성하는 등가 계통 생성부;
    상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 상기 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 상기 각 분산전원의 기여도를 계산하는 제1 계산부;
    상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 상기 기여도를 이용하여 상기 각 분산전원이 상기 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하는 제2 계산부;
    상기 각 분산전원의 용량 변화에 따른 상기 각 분산전원 별 상기 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량에 기초하여 상기 선로에 대한 상기 각 분산전원의 민감도를 계산하는 제3 계산부; 및
    상기 민감도를 이용하여 상기 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출하는 계통 이용료 산출부를 포함하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 등가 계통 생성부는,
    상기 대상 배전 계통에 포함된 복수의 버스 각각의 조류가 동일한지 여부에 기초하여 상기 복수의 버스를 상기 복수의 그룹으로 분류하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 등가 계통 생성부는,
    상기 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수에 기초하여 상기 복수의 그룹에 순위를 부여하고, 상기 대상 배전 계통의 구성에 기초하여 상기 연결선을 생성하고 상기 순위에 기초하여 상기 등가 계통의 전력의 방향을 결정하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기여도는,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 대비 상기 각 분산전원이 상기 특정 그룹에 공급하는 전력의 크기의 비율로 계산되는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 계산부는,
    상기 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기를 이용하여 상기 기여도를 계산하되,
    상기 특정 그룹이 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득되는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 계산부는,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 및 상기 기여도에 기초하여 상기 각 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하되,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득되는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 계산부는,
    상기 각 분산전원의 용량 변화 이후의 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기와 상기 각 분산전원의 용량 변화 이전의 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기의 차이로 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량을 계산하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 계산부는,
    상기 유효 전력의 변화량과 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량 비율에 기초하여 상기 민감도를 계산하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 계통 이용료 산출부는,
    상기 각 분산전원의 용량 변화에 따라 증감하는 민감도의 최댓값과 최솟값을 계산하고, 상기 최댓값과 상기 최솟값을 이용하여 민감도를 정규화하고, 상기 정규화 된 민감도를 이용하여 상기 계통 이용료를 산출하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 계통 이용료 산출부는,
    상기 정규화 된 민감도에 비례하도록 상기 계통 이용료를 산출하는, 배전 계통 혼잡도 관리 장치.
  11. 대상 배전 계통과 연결된 각 분산전원을 기준으로 상기 대상 배전 계통에 대해 복수의 그룹 및 상기 복수의 그룹 간 연결된 하나 이상의 연결선을 포함하는 등가 계통을 생성하는 단계;
    상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과에 기초하여 상기 복수의 그룹 중 특정 그룹에 대한 상기 각 분산전원의 기여도를 계산하는 단계;
    상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과 및 상기 기여도를 이용하여 상기 각 분산전원이 상기 대상 배전 계통 내 특정 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하는 단계;
    상기 각 분산전원의 용량 변화에 따른 상기 각 분산전원 별 상기 선로에 공급하는 유효 전력의 변화량 및 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량에 기초하여 상기 선로에 대한 상기 각 분산전원의 민감도를 계산하는 단계; 및
    상기 민감도를 이용하여 상기 각 분산전원의 계통 이용료(Network Usage Cost)를 산출하는 단계를 포함하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 대상 배전 계통에 포함된 복수의 버스 각각의 조류가 동일한지 여부에 기초하여 상기 복수의 버스를 상기 복수의 그룹으로 분류하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 복수의 그룹 각각에 전력을 공급하는 분산전원의 개수에 기초하여 상기 복수의 그룹에 순위를 부여하고, 상기 대상 배전 계통의 구성에 기초하여 상기 연결선을 생성하고 상기 순위에 기초하여 상기 등가 계통의 전력의 방향을 결정하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 기여도는,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 대비 상기 각 분산전원이 상기 특정 그룹에 공급하는 전력의 크기의 비율로 계산되는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 기여도를 계산하는 단계는,
    상기 특정 그룹이 각 분산전원으로부터 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기를 이용하여 상기 기여도를 계산하되,
    상기 특정 그룹이 공급받는 전력의 크기와 상기 특정 그룹과 연결된 연결선에 흐르는 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득되는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 전력의 크기를 계산하는 단계는,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기 및 상기 기여도에 기초하여 상기 각 분산전원이 상기 선로에 공급하는 전력의 크기를 계산하되,
    상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기는 상기 대상 배전 계통에 대한 조류 해석 결과로부터 획득되는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 민감도를 계산하는 단계는,
    상기 각 분산전원의 용량 변화 이후의 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기와 상기 각 분산전원의 용량 변화 이전의 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 크기의 차이로 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량을 계산하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 민감도를 계산하는 단계는,
    상기 유효 전력의 변화량과 상기 선로에 공급되는 전체 전력의 변화량 비율에 기초하여 상기 민감도를 계산하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 각 분산전원의 용량 변화에 따라 증감하는 민감도의 최댓값과 최솟값을 계산하는 단계;
    상기 최댓값과 상기 최솟값을 이용하여 민감도를 정규화하는 단계; 및
    상기 정규화 된 민감도를 이용하여 상기 계통 이용료를 산출하는 단계를 포함하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 정규화 된 민감도에 비례하도록 상기 계통 이용료를 산출하는, 배전 계통 혼잡도 관리 방법.
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