KR102624691B1 - 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법 - Google Patents

전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

운영상에서 해당 발전원이 평가된 유연량을 제공할 수 있는 발전원 유연성 평가 장치가 개시된다. 상기 발전원 유연성 평가 장치는, 전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 발전원, 상기 발전원으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 데이터 취득부, 및 상기 이행상태 평가 데이터 및 상기 운전 실적 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 유연성 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법{Generating source Flexibility Assessment System considering Output Performance for Power System Stabilization and Method thereof}
본 발명은 발전원 유연성 평가 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전력 계통의 발전원의 유연성 평가를 위해 해당 발전원의 실제 출력 성능을 기반으로 유연성을 평가하는 시스템 및 방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 전기 저장 장치와 같이 에너지 용량의 제한이 있는 설비의 특성도 고려함으로써 재생 발전원의 출력 변동성에 대응하는 시스템 및 방법에 대한 것이다.
전력계통에서는 전력 수요와 공급이 균형을 이루어야 안정적인 계통운영을 할 수 있고, 일반적으로 전력 수요를 제어하기에는 어렵기 때문에 수요에 공급을 맞추어 운영 중에 있다.
그러나 기후 환경 문제와 같은 세계적인 이슈로 인하여 출력 변동성이 큰 재생 에너지의 투입이 불가피하게 되고, 비교적 출력 제어가 용이한 기존의 화력 발전원 비율이 감소하면서 안정적인 계통운영이 어려워지고 있다.
해외에서는 급증하는 태양광으로 인한 덕커브 현상에 따라 발생되는 전력수급 불안정 문제를 줄이기 위해서 유연성 자원 서비스와 같은 보조서비스를 마련하여 운영 중에 있고, 발전원의 유연성을 평가하기 위한 연구 등이 이루어지고 있다.
일예로서, 미국 캘리포니아지역의 일간 전력수요와 해당 지역의 계통운영자인 CAISO(California Independent System Operator)에서 운영 중인 유연성 자원 의무화 서비스를 위한 필요 유연량을 산정하는 것을 들 수 있다. 즉, 예측 수요를 기반으로 해당 시간대의 필요 유연량을 산정하고 이를 의무적으로 대응하도록 한 것이다.
다른 예로서는, 발전원의 출력 증·감발률 및 출력 상·하한 제약을 고려하여 △t 동안의 유연량을 평가하는 방안을 제안한 논문을 들 수 있다. 이 경우, 아래의 수식과 같이 현재출력을 기준으로 상·하방향의 유연성을 평가한다.
Figure 112021108460264-pat00001
여기서,
Figure 112021108460264-pat00002
: 상방향 유연성,
Figure 112021108460264-pat00003
: 하방향 유연성,
Figure 112021108460264-pat00004
: 출력 상한,
Figure 112021108460264-pat00005
: 출력 하한,
Figure 112021108460264-pat00006
:현재 출력
Figure 112021108460264-pat00007
: △t 후 상향가능출력,
Figure 112021108460264-pat00008
: △t 후 하향가능출력, △t: 평가 시간, t는 양의 자연수, Dt1:
Figure 112021108460264-pat00009
및
Figure 112021108460264-pat00010
제약조건의 교차점의 시간, Dt2:
Figure 112021108460264-pat00011
및
Figure 112021108460264-pat00012
제약 조건의 교차점의 시간
현재 국내에서는 유연성 자원에 대한 관심도는 증가 중이나 기존의 보조서비스와 같이 제도화된 것은 없다.
일부 해외에서는 유연성 자원에 대한 보조서비스는 제도화되어 운영 중이나 단순히 인센티브나 페널티를 통해서 유연성을 확보하여 공급하도록 하고 있으며, 각 발전원들의 유연성에 대한 평가는 수행되고 있지 않다.
또한, 제안된 논문의 경우, 발전원 유연성 평가방법은 발전원의 설계상 데이터나 제공된 데이터를 기반으로 정량적으로만 유연성을 평가할 수 있음에 따라 실제 성능 실적을 고려하지 못하고 있다.
즉, 운영상에서 해당 발전원이 평가된 유연량을 제공하지 못할 경우에 전력 수요와 공급의 불균형이 발생하여 일부 재생 발전원의 출력을 제어하거나 추가적인 유연성 자원 확보가 필요할 수 있다. 반대로 과도하게 유연량을 확보하게 되어 비효율적인 운영이 이루어질 수 있다.
또한, 전기 저장 장치와 같은 에너지 용량이라는 한계가 있는 설비들을 대상으로 평가방법을 적용하기 어려움에 있다는 문제가 있다.
또한, 일부 발전원 출력 증·감발률은 신고값 대비 실적값이 약 30%까지 낮거나 높은 오차가 발생하고 있다. 즉, 기존의 평가방법으로는 유연성 자원 확보량의 30% 수준의 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차로 인한 수급 불균형을 대응하기 위해서 추가적인 예비력 자원 투입과 비용이 필수적으로 발생한다.
1. 한국등록특허번호 제10-1976093호(등록일자: 2019년04월30일)
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 운영상에서 해당 발전원이 평가된 유연량을 제공할 수 있는 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유연성 자원 확보의 신뢰성을 높여 계통운영의 안정화를 도모할 수 있는 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 운영상에서 해당 발전원이 평가된 유연량을 제공할 수 있는 발전원 유연성 평가 장치를 제공한다.
상기 발전원 유연성 평가 장치는,
전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 발전원;
상기 발전원으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 데이터 취득부; 및
상기 이행상태 평가 데이터 및 상기 운전 실적 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 유연성 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전원 유연성 평가 시스템은, 상기 유연성 평가 정보를 이용하여 계통 운영을 실행하는 계통 운영부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운전 실적 데이터는 상기 발전원 중 원자력 발전소, 화력 발전소, 및 수력 발전소로부터 획득되는 현재 출력(Pt,i), 출력 증감발률(Rup.i,Rdown.i), 및 출력 상하한(Pmax.i,Pmin.i) 및 상기 발전원 중 전기 저장 장치로부터 획득되는 현재 SOC(State Of Charge) 상태(SOCt,i), SOC 상한(SOCmax.i), 및 SOC 하한(SOCmin,i)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유연성 평가 정보는 상기 전기 저장 장치의 에너지 용량을 고려한 제 1 유연성 평가 정보 및 상기 원자력 발전소, 상기 화력 발전소, 및 상기 수력 발전소 중 어느 하나의 이행율을 고려한 제 2 유연성 평가 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, Ct,i: 제공가능한 에너지 용량, Cmax,i: 최대 에너지 용량이다), , 및 (여기서, flexup,i:상방향 유연량, flexdown,i:하방향 유연량이다)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상방향 유연량 및 상기 하방향 유연량은 수학식 (여기서,
Figure 112021108460264-pat00017
: 상방향 유연성,
Figure 112021108460264-pat00018
: 하방향 유연성,
Figure 112021108460264-pat00019
: 출력 상한,
Figure 112021108460264-pat00020
: 출력 하한,
Figure 112021108460264-pat00021
:현재 출력
Figure 112021108460264-pat00022
: △t 후 상향가능출력,
Figure 112021108460264-pat00023
: △t 후 하향가능출력, △t: 평가 시간, t는 양의 자연수, Dt1:
Figure 112021108460264-pat00024
및
Figure 112021108460264-pat00025
제약조건의 교차점의 시간, Dt2:
Figure 112021108460264-pat00026
및
Figure 112021108460264-pat00027
제약 조건의 교차점의 시간이다)으로 정의되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이행율은 상기 원자력 발전소, 상기 화력 발전소, 및 상기 수력 발전소 중 어느 하나의 신고값과 실제 측정값의 비율인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이행율은 수학식 (여기서, αup,i,: 상방향 이행율, αdown,i:하방향 이행율, Rup_test: 증가율 측정값, Rup: 증가율 신고값, Rdown_test: 감소율 측정값, Rdown: 감소율 신고값이다)으로 정의되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, FLEXup,i:상방향 최종 유연량, FLEXdown,i:하방향 최종 유연량이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 발전원이 전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 단계; (b) 데이터 취득부가 상기 발전원으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 단계; 및 (c) 유연성 평가부가 상기 이행상태 평가 데이터 및 상기 운전 실적 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 재생 에너지의 출력 변동성에 대해 대응할 수 있는 유연성 자원의 유연성 제공능력을 실적기반으로 정확하게 평가할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 이러한 정확한 평가를 통해서 필요한 유연량만큼만 확보하고 전력계통의 안정적인 운영을 유지하여 계통운영의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템의 구성 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방전중일때의 에너지 용량을 가진 설비의 유연성 평가 과정을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전중일때의 에너지 용량을 가진 설비의 유연성 평가 과정을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 용량 제한을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이행율을 고려한 유연성 평가 개념을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전원 유연성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 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 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 발전원(110), 발전원(110)으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 데이터 취득부(121), 이행상태 평가 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 유연성 평가부(130), 유연성 평가 정보를 이용하여 계통 운영을 실행하는 계통 운영부(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
발전원(110)은 전력을 생산하는 기능을 수행한다. 이러한 전력 생산에 따라 운전 실적 데이터를 생성한다. 발전원(110)으로는 원자력은 이용한 원자력 발전소(111), 화력을 이용한 화력 발전소(112), 수력을 이용한 수력 발전소(113), 태양광, 풍력 등에 의해 생성되는 전력을 저장하는 전기 저장 장치(114) 등을 들 수 있다.
데이터 취득부(121)는 발전원(110)와 전력 통신망(미도시)으로 연결되어 발전원(110)으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 전력 통신망은 PLC(Power Line Communication) 기술을 이용하여 이미 존재하고 있는 전력선에 데이터 신호를 흘려서 통신을 위한 구성되는 네트워크를 말한다. 전력선은 고압 전력선(약 22.9kV) 및/또는 저압 전력선(약 110~220V)으로 구성된다. 이외에도, 전력 통신망은 리피터, 전력 통신 모뎀, 변압기 등을 포함하여 구성된다. 마스터 모뎀은 전력 통신망을 기존의 통신망(10)와 연결하는 기능을 수행한다. 물론, 이러한 전력 통신망을 이용하지 않고, 일반 통신망을 이용할 수도 있다.
일반 통신망은 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 공중교환 전화망(PSTN), 공중교환 데이터망(PSDN), 종합정보통신망(ISDN: Integrated Services Digital Networks), 광대역 종합 정보 통신망(BISDN: Broadband ISDN), 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 대도시 지역망(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WLAN: Wide LAN) 등이 될 수 있다,
그러나, 본 발명은 이에 한정되지는 않으며, 무선 통신망인 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband), WiFi(Wireless Fidelity), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 망, 블루투쓰(bluetooth),NFC(Near Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 될 수 있다. 또는, 이들 유선 통신망 및 무선 통신망의 조합일 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 데이터 취득부(120)가 발전원(110)으로부터 취득하는 운전 실적 데이터는 현재 출력(Pt,i), 출력 증감발률(Rup.i,Rdown.i), 출력 상하한(Pmax.i,Pmin.i), 현재 SOC(State Of Charge) 상태(SOCt,i), SOC 상하한(SOCmax.i,SOCmin,i) 등을 포함할 수 있다. 현재 출력(Pt,i), 출력 증감발률(Rup.i,Rdown.i), 출력 상하한(Pmax.i,Pmin.i) 등은 원자력 발전소(111), 화력 발전소(112), 수력 발전소(113)로부터 획득하고(121), 현재 SOC(State Of Charge) 상태(SOCt,i), SOC 상하한(SOCmax.i,SOCmin,i)은 전기 저장 장치(114)로부터 획득된다(122,123).
데이터 취득부(120)는 운전 실적 데이터를 이용하여 이행 상태 정보 평가 정보를 산출하게 된다(124). 이행 상태 평가 정보로는 증가율 측정값(Rup_test), 감소율 측정값(Rdown_test) 등이 될 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112021108460264-pat00030
여기서, P는 출력이고, t는 특정시간, T는 총시간을 나타낸다.
유연성 평가부(130)는 기존의 자동발전제어(AGC) 보조서비스 정산을 위한 이행상태 평가 데이터를 활용함으로써 실제 출력 성능을 고려한 유연성 평가를 수행하여 유연성 평가 데이터를 생성한다. 즉, 유연성 평가부(130)는 기존 유연성 평가(flexup,i, flexdown,i)(131)에 에너지 용량 및 이행율(132-1,132-2)을 고려하여 최종 유연성 평가(133)를 수행한다.
부연하면, 기존 유연성 평가(flexup,i, flexdown,i)에 이행율(αup,i,αdown,i), 에너지 용량(Ct,i,Cmax,i,Cmin,i)을 합하여 에너지 용량 및 이행율을 고려한 유연성 평가 정보(FLEXup,i, FLEXdown,i)를 산출한다. 여기서, flexup,i:상방향 유연량, flexdown,i:하방향 유연량, αup,i,: 상방향 이행율, αdown,i:하방향 이행율, Ct,i: 제공가능한 에너지 용량, Cmax,i: 최대 에너지 용량, Cmin,i : 최소 에너지 용량, FLEXup,i:상방향 최종 유연량, FLEXdown,i:하방향 최종 유연량이다.
계통 운영부(140)는 유연성 평가부(130)로부터 산출된 유연성 평가 데이터를 이용하여 필요 유연량을 확보하고(141), 재생 발전원 출력 변동성에 대응(142)하여 전력 계통의 신뢰성을 확보한다(143).
도면 기재된 "데이터 취득부", "유연성 평가부", 및 "계통 운영부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다.
하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현에 있어, 소프트웨어 구성 컴포넌트(요소), 객체 지향 소프트웨어 구성 컴포넌트, 클래스 구성 컴포넌트 및 작업 구성 컴포넌트, 프로세스, 기능, 속성, 절차, 서브 루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로 코드 , 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 배열 및 변수를 포함할 수 있다. 소프트웨어, 데이터 등은 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
전기 저장 장치(114)와 같은 설비는 전기 에너지를 충·방전할 수 있고, 에너지 용량의 한계가 있어 일반 발전기와는 다른 특징을 가지고 있다. 또한, 설비효율을 위해서 설비의 SOC(State of Charge) 상·하한을 제한하여 운영하기 때문에 이러한 조건을 고려할 필요가 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방전중일때의 에너지 용량을 가진 설비의 유연성 평가 과정을 보여주는 그래프이다. 도 2를 참조하면, 방전중일때 에너지 용량(200)이 t와 t+1사이의 시간 변화(△t)동안이 변화된다. 기존 상방향 유연량(flexup,i)(210)은 증가율 신고값(Rup)이 감소하면서 감소된다. 이와 달리, 기존 하방향 유연량(flexdown,i)(220)은 감소율 신고값(Rdown)이 증가하면서 증가된다. Pramp_up은 △t 후 출력 상한(Pmax)을 넘어서는 상향가능 출력값이고, Pramp_down은 △t 후 출력 하한(Pmin)을 넘어서는 하향가능 출력값이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전중일때의 에너지 용량을 가진 설비의 유연성 평가 과정을 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 충전중일때 에너지 용량(200)이 t와 t+1사이의 시간 변화(△t)동안이 변화된다. 기존 상방향 유연량(flexup,i)(210)은 증가율 신고값(Rup)이 증가하면서 증가된다. 이와 달리, 기존 하방향 유연량(flexdown,i)(220)은 감소율 신고값(Rdown)이 감소하면서 감소된다. Pramp_up은 △t 후 출력 상한(Pmax)을 넘어서는 상향가능 출력값이고, Pramp_down은 △t 후 출력 하한(Pmin)을 넘어서는 하향가능 출력값이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 용량 제한을 보여주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 제공가능한 에너지 용량(Ct,i)은 현재 SOC 상태인 SOCt,i와 SOC 상·하한(SOCmax,i, SOCmin,i)에 의해서 결정되고, 해당 용량보다 더 많은 유연량을 제공할 수 없기 때문에 유연량 평가는 다음 수학식과 같다.
Figure 112021108460264-pat00031
여기서, Ct,i: 제공가능한 에너지 용량, Cmax,i: 최대 에너지 용량, SOCt,i: 현재 SOC 상태, SOCmax,i: SOC 상한, SOCmin,i: SOC 하한
부연하면, 제공가능한 에너지 용량(Ct,i)은 충전(420) 필요시, 최대 에너지 용량Cmax,i)과 SOC 상한(SOCmax,i)에서 현재 SOC 상태(SOCt,i)를 차감한 값과의 곱이다. 이와 달리, 방전(410) 필요시, 최대 에너지 용량Cmax,i)과 현재 SOC 상태(SOCt,i)에서 SOC 하한(SOCmin,i)을 차감한 값과의 곱이다.
Figure 112021108460264-pat00032
Figure 112021108460264-pat00033
여기서, flexup,i:상방향 유연량, flexdown,i:하방향 유연량
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이행율을 고려한 유연성 평가 개념을 보여주는 개념도이다. 도 5를 참조하면, 국내 전력계통에서는 자동발전제어(AGC) 보조서비스 정산을 위해서 이행상태를 평가하고 있으며, 발전원(110)의 신고값과 실제 측정값의 비율인 이행율은 다음과 같이 산정한다.
Figure 112021108460264-pat00034
여기서, αup,i,: 상방향 이행율, αdown,i:하방향 이행율, Rup_test: 증가율 측정값, Rup: 증가율 신고값, Rdown_test: 감소율 측정값, Rdown: 감소율 신고값이다.
이행율을 앞서 평가한 유연량에 곱함으로써 실제 출력 성능을 고려하여 유연성을 평가한다. 이때, 실제 출력 성능에 따라 기존의 유연량보다 더 적거나 많이 제공할 수 있는 것으로 평가될 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112021108460264-pat00035
여기서, FLEXup,i:상방향 최종 유연량(501), FLEXdown,i:하방향 최종 유연량(502)이다.
부연하면, 상방향 최종 유연량(501) 및 하방향 최종 유연량(502)이 각각 증가율 측정값(Rup_test) 및 감소율 측정값(Rdown_test)의 변화에 따라 영향을 받는다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전원 유연성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 발전원(110)이 가동된다(단계 S610).
발전원(110)이 가동됨에따라 현재 출력, 현재 SOC 등의 운전 실적 데이터가 생성되며, 이를 데이터 취득부(120)이 획득한다(단계 S620).
이후, 유연성 평가부(130)가 운전 실적 데이터를 이용하여 에너지 용량 및 이행율을 고려하여 유연성을 평가한다(단계 S630).
이후, 계통 운영부(140)가 출력 변동성에 대응하여 정확하게 평가된 유연량을 투입하여 필요한 유연량을 충족시킴으로써 전력 계통의 신뢰성을 확보한다(단계 S640).
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
100: 발전원 유연성 평가 시스템
111: 원자력 발전소 112: 화력 발전소
113: 수력 발전소 114: 전기 저장 장치
120: 데이터 취득부
130: 유연성 평가부
140: 계통 운영부

Claims (18)

  1. 전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 발전원(110);
    상기 발전원(110)으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 데이터 취득부(121); 및
    상기 이행상태 평가 데이터 및 상기 운전 실적 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 유연성 평가부(130);를 포함하며,
    상기 운전 실적 데이터는 상기 발전원(110) 중 원자력 발전소(111), 화력 발전소(112), 및 수력 발전소(113)로부터 획득되는 현재 출력(Pt,i), 출력 증감발률(Rup.i,Rdown.i), 및 출력 상하한(Pmax.i,Pmin.i)을 포함하며,
    상기 유연성 평가 정보는 상기 원자력 발전소(111), 상기 화력 발전소(112), 및 상기 수력 발전소(113) 중 어느 하나의 신고값과 실제 측정값의 비율인 이행율을 포함하며,
    상기 유연성은 실제 출력 성능을 고려하기 위해 상기 유연성 평가 정보에 따른 필요 유연량과 상기 이행율을 곱하여 이루어지는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 평가 정보를 이용하여 계통 운영을 실행하는 계통 운영부(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전 실적 데이터는 상기 발전원(110) 중 전기 저장 장치(114)로부터 획득되는 현재 SOC(State Of Charge) 상태(SOCt,i), SOC 상한(SOCmax.i), 및 SOC 하한(SOCmin,i)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유연성 평가 정보는 상기 전기 저장 장치(114)의 에너지 용량을 고려한 제 1 유연성 평가 정보 및 상기 원자력 발전소(111), 상기 화력 발전소(112), 및 상기 수력 발전소(113) 중 어느 하나의 이행율을 고려한 제 2 유연성 평가 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, Ct,i: 제공가능한 에너지 용량, Cmax,i: 최대 에너지 용량이다), , 및 (여기서, flexup,i:상방향 유연량, flexdown,i:하방향 유연량이다)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상방향 유연량 및 상기 하방향 유연량은 수학식 (여기서,
    Figure 112021108460264-pat00040
    : 상방향 유연성,
    Figure 112021108460264-pat00041
    : 하방향 유연성,
    Figure 112021108460264-pat00042
    : 출력 상한,
    Figure 112021108460264-pat00043
    : 출력 하한,
    Figure 112021108460264-pat00044
    :현재 출력
    Figure 112021108460264-pat00045
    : △t 후 상향가능출력,
    Figure 112021108460264-pat00046
    : △t 후 하향가능출력, △t: 평가 시간, t는 양의 자연수, Dt1:
    Figure 112021108460264-pat00047
    및
    Figure 112021108460264-pat00048
    제약조건의 교차점의 시간, Dt2:
    Figure 112021108460264-pat00049
    및
    Figure 112021108460264-pat00050
    제약 조건의 교차점의 시간이다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 이행율은 수학식 ( 여기서, αup,i,: 상방향 이행율, αdown,i:하방향 이행율, Rup_test: 증가율 측정값, Rup: 증가율 신고값, Rdown_test: 감소율 측정값, Rdown: 감소율 신고값이다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, FLEXup,i:상방향 최종 유연량, FLEXdown,i:하방향 최종 유연량이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 시스템.

  10. (a) 발전원(110)이 전력을 생산함에 따라 운전 실적 데이터를 생성하는 단계;
    (b) 데이터 취득부(121)가 상기 발전원(110)으로부터 운전 실적 데이터를 취득하여 이행상태 평가 데이터를 생성하는 단계; 및
    (c) 유연성 평가부(130)가 상기 이행상태 평가 데이터 및 상기 운전 실적 데이터를 이용하여 유연성 평가 정보를 생성하는 단계;를 포함하며,
    상기 운전 실적 데이터는 상기 발전원(110) 중 원자력 발전소(111), 화력 발전소(112), 및 수력 발전소(113)로부터 획득되는 현재 출력(Pt,i), 출력 증감발률(Rup.i,Rdown.i), 및 출력 상하한(Pmax.i,Pmin.i)을 포함하며,
    상기 유연성 평가 정보는 상기 원자력 발전소(111), 상기 화력 발전소(112), 및 상기 수력 발전소(113) 중 어느 하나의 신고값과 실제 측정값의 비율인 이행율을 포함하며,
    상기 유연성은 실제 출력 성능을 고려하기 위해 상기 유연성 평가 정보에 따른 필요 유연량과 상기 이행율을 곱하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    계통 운영부(140)가 상기 유연성 평가 정보를 이용하여 계통 운영을 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 운전 실적 데이터는 상기 발전원(110) 중 전기 저장 장치(114)로부터 획득되는 현재 SOC(State Of Charge) 상태(SOCt,i), SOC 상한(SOCmax.i), 및 SOC 하한(SOCmin,i)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유연성 평가 정보는 상기 전기 저장 장치(114)의 에너지 용량을 고려한 제 1 유연성 평가 정보 및 상기 원자력 발전소(111), 상기 화력 발전소(112), 및 상기 수력 발전소(113) 중 어느 하나의 이행율을 고려한 제 2 유연성 평가 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, Ct,i: 제공가능한 에너지 용량, Cmax,i: 최대 에너지 용량이다), , 및 (여기서, flexup,i:상방향 유연량, flexdown,i:하방향 유연량이다)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상방향 유연량 및 상기 하방향 유연량은 수학식 (여기서,
    Figure 112021108460264-pat00057
    : 상방향 유연성,
    Figure 112021108460264-pat00058
    : 하방향 유연성,
    Figure 112021108460264-pat00059
    : 출력 상한,
    Figure 112021108460264-pat00060
    : 출력 하한,
    Figure 112021108460264-pat00061
    :현재 출력
    Figure 112021108460264-pat00062
    : △t 후 상향가능출력,
    Figure 112021108460264-pat00063
    : △t 후 하향가능출력, △t: 평가 시간, t는 양의 자연수, Dt1:
    Figure 112021108460264-pat00064
    및
    Figure 112021108460264-pat00065
    제약조건의 교차점의 시간, Dt2:
    Figure 112021108460264-pat00066
    및
    Figure 112021108460264-pat00067
    제약 조건의 교차점의 시간이다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 이행율은 수학식 ( 여기서, αup,i,: 상방향 이행율, αdown,i:하방향 이행율, Rup_test: 증가율 측정값, Rup: 증가율 신고값, Rdown_test: 감소율 측정값, Rdown: 감소율 신고값이다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 유연성 평가 정보는 수학식 (여기서, FLEXup,i:상방향 최종 유연량, FLEXdown,i:하방향 최종 유연량이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전력계통 안정화를 위한 발전원 유연성 평가 방법.



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