KR101961703B1 - Ess의 운영장치 및 그 운영방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ESS의 운영장치 및 그 운영방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 ESS의 운영장치는 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 저장하는 저장부와, 전력계통으로부터 전력이 공급되는 동안 ESS를 충전하는 충전부와, 상기 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용하도록 제어하며, 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하도록 하는 제어부와, 상기 미리 설정된 기간이 도과하면 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 산출부를 포함하여 구성되는 ESS의 운영장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정할 수 있다. 본 발명에 따르면, ESS의 저장 전력과 추가 사용된 공급 전력의 합산 전력 사용량을 측정하여 그에 따른 합산 전기 요금이 최저가 되도록 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 추가적으로 사용하는 공급 전력과 전기 요금을 절감하는 것이 가능한 장점이 있다.

Description

ESS의 운영장치 및 그 운영방법{MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD OF ESS}

본 발명은 ESS의 운영장치 및 그 운영방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미리 설정된 공급 전력의 수요량 이상으로 전력을 소모하게 되면 공급 전력의 사용을 중단하고 ESS에 저장된 저장 전력을 사용함으로써 전기요금을 절감하는 것이 가능한 ESS의 운영장치 및 그 운영방법에 관한 것이다.

산업 발전에 따른 전력 수요가 해마다 증가함에 따라 그리고 지속적인 전자 기기의 증가에 따라 수용가에서 사용되는 전력 사용량은 기하급수적으로 증가하고 있다. 그러나 전력 생산 설비를 증가시키는 것은 현실적으로 상당한 한계가 있다. 이에 따라, 국가적 차원에서는 에너지 정책의 일환으로 개별 주택, 공동 주택, 사무 공간, 소규모 공장시설 등 수용가의 공간에 신재생 에너지와 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System) 등의 설치를 장려 및 지원하는 정책을 지속적으로 추진하고 있다.

공개특허공보 제10-2014-0080715호(2014. 7. 1. 공개)는 신재생 저장에너지를 활용한 피크 전력 절감 시스템 및 그 방법을 제안하였다. 제안된 기술은 신재생 에너지, 신재생 에너지를 저장하는 배터리 등을 관리하는 에너지 관리모듈 및 예측되는 피크 전력 발생에 따라 에너지 관리모듈에 의해 관리되는 배터리의 전원 및 전력회사에서 공급하는 전력에 대한 스위칭을 제어하는 장치를 포함함으로써, 전력회사에서 공급하는 전력을 차단함과 동시에 배터리의 전원으로 부하 사용량 전량을 대체하거나 전력회사에서 공급하는 전력을 줄이면서 부족한 부분을 배터리 전원으로 대체하도록 함으로써, 신재생 에너지와 배터리의 전력 상태에 따른 사용 전력 분담이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있었다.

그러나 종래의 피크 전력 절감 기술은 피크 전력을 극적으로 절감할 수 없어 피크전력 절감 효율이 낮았으며, 신재생 에너지와 ESS는 단순히 전력을 발전시키거나 전력을 저장 및 방전시키는 용도로만 사용되었기 때문에 전력 사용량에 따라 ESS의 저장용량을 설정하거나 제어하기 위한 구체적인 방법이 없었다.

따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다. 한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 일실시예는 ESS의 저장 전력과 추가 사용된 공급 전력의 합산 전력 사용량을 측정하여 그에 따른 합산 전기 요금이 최저가 되도록 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 추가적으로 사용하는 공급 전력과 전기 요금을 절감하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 전력 수요량을 예측하고, 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고 ESS의 저장 전력을 사용함으로써 전력 사용량의 급증에 따른 전력수급 부담을 완화하는 데에 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명에 따른 ESS의 운영장치는 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 저장하는 저장부와, 전력계통으로부터 전력이 공급되는 동안 ESS를 충전하는 충전부와, 상기 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용하도록 제어하며, 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하도록 하는 제어부와, 상기 미리 설정된 기간이 도과하면 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 산출부를 포함하여 구성되는 ESS의 운영장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정할 수 있다.

또한, 상기 산출부는 미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 합산 전기 요금을 산출할 수 있다.

그리고 상기 산출부는 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정할 수 있다.

그리고 상기 제어부는 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 기간 동안의 전력 수요량을 예측할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 상기 ESS가 충전되도록 상기 충전부를 제어할 수 있다.

그리고 상기 제어부는 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하고, 상기 산출된 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측할 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 시계열 예측모형은 이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 ESS의 운영방법은 (a) 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하는 단계와, (b) 전력계통으로부터 전력을 공급받는 단계와, (c) 상기 전력계통으로부터 전력을 공급받는 동안 ESS를 충전하는 단계와, (d) 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, ESS의 저장 전력을 사용하는 단계와, (e) 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하는 단계와, (f) 미리 설정된 기간이 도과하면 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 단계, 및 (g) 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정하는 단계를 포함한다.

그리고 상기 (f) 단계는 미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 합산 전기 요금을 산출함으로써 수행될 수 있다.

또한, 상기 (f) 단계는 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출함으로써 수행될 수 있다.

그리고 상기 (g) 단계는 상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 수행될 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계는 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 기간 동안의 전력 수요량을 예측함으로써 수행될 수 있다.

그리고 상기 (c) 단계는 상기 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 수행될 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계는 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하고, 상기 산출된 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측함으로써 수행될 수 있다.

그리고 상기 복수 개의 시계열 예측모형은 이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, ESS의 저장 전력과 추가 사용된 공급 전력의 합산 전력 사용량을 측정하여 그에 따른 합산 전기 요금이 최저가 되도록 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 추가적으로 사용하는 공급 전력과 전기 요금을 절감하는 것이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 전력 수요량을 예측하고, 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고 ESS의 저장 전력을 사용함으로써 전력 사용량의 급증에 따른 전력수급 부담을 완화하는 것이 가능한 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS의 운영장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS의 운영방법을 도시한 흐름도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS의 운영장치를 도시한 블록도이다. 다만, 이러한 도 1의 ESS의 운영장치는 본 발명의 일실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ESS의 운영장치는 저장부(100)와 충전부(200), 산출부(300), 제어부(400)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 ESS의 운영장치를 구성하는 저장부(100)에는 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터가 저장된다. 상기 저장부(100)는 과거 전력 사용량 데이터를 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 데이터로 구분하여 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(100)는 과거 전력 사용량 데이터를 전력 사용처와 구성원 특성에 따라 구분하여 저장할 수 있다.

여기서 상기 전력 사용처는 가정, 사무실, 공장, 학교, 병원, 상가를 포함하여 각 업종별로 구분될 수 있다. 그리고 상기 구성원 특성은 각 전력 사용처에 거주 또는 근무하는 인원수, 구성원의 연령, 상기 전력 사용처가 가정인 경우 노인 또는 유아의 수와 자녀의 수, 맞벌이 가정인지 여부, 미취학 아동을 포함하는지 여부가 포함될 수 있다.

상기 저장부(100)에 저장된 상기 과거 전력 사용량 데이터는 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하는 데에 활용될 수 있다. 상기 제어부(400)는 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하고, 상기 산출된 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측할 수 있다. 상기 복수 개의 시계열 예측모형은 이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값은 실제 직전달 전력 사용량과의 비교를 통해 가장 작은 오차를 가지는 직전달 전력 사용량 예측값에 사용된 변수를 선택하기 위한 것이다. 다시 말해 상기 직전달 전력 사용량 예측값은 실제 직전달의 전력 사용량을 알고 있음에도 실제 직전달 전력 사용량과 가장 작은 오차를 가지는 예측값을 산출하는 데에 사용된 과거 전력 사용량 데이터와 시계열 예측모형을 알아내기 위한 목적으로 산출하는 가상의 값이다. 다시 말해 과거의 전력 사용량 수치이기 때문에 예측하여 볼 필요가 없지만, 월간 전력 사용량을 예측하기 위한 변수인 과거 전력 사용량 데이터와 시계열 예측모형을 선택하기 위해 직전달보다 더 과거의 데이터를 이용하여 직전달의 전력 사용량을 예측하여 보는 것이다.

본 발명에 따른 ESS의 운영장치를 구성하는 충전부(200)는 전력계통으로부터 전력이 공급되는 동안 ESS를 충전한다. 여기서 전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템을 말한다. 예컨대 전력계통은 한국전력공사가 운영하는 발전소로부터 전력 수요처로 전력이 공급되는 일련의 시스템을 말한다.

상기 충전부에 의해 충전된 ESS의 저장 전력은 제어부(400)에 의해 그 사용 여부가 제어된다. 상기 제어부(400)는 상기 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용하도록 제어한다.

그리고 상기 제어부(400)는 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하도록 한다. 그리고 상기 제어부(400)는 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정한다. 이때 상기 제어부(400)는 상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정할 수 있다.

상기 ESS의 저장용량을 재설정한다는 것은, ESS의 저장 전력이 일정한 경우, ESS의 개수를 추가하거나 또는 감소시킴으로써 상기 ESS에 저장되는 전력의 총량을 재설정하는 것을 의미한다. 상기 ESS는 서로 동일하거나 또는 서로 다른 저장용량을 가지는 복수 개의 기본 모듈을 연결하여 그 저장용량을 재설정할 수 있다. 또한, 상기 ESS를 구성하는 복수 개의 기본 모듈은 착탈이 가능하며, 상기 ESS의 저장용량은 복수 개의 기본 모듈 각각의 저장 전력을 모두 합한 값으로 정해질 수 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 기간 동안의 전력 수요량을 예측할 수 있다. 그리고 상기 제어부(400)는 상기 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 상기 ESS가 충전되도록 상기 충전부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어 시간대별로 전기 요금이 다르게 정하여진 경우, 전기 요금이 가장 저렴한 새벽 1시부터 5시까지 사이에만 상기 ESS가 충전되도록 할 수 있다.

상기 미리 설정된 기간이 도과하면, 산출부(300)는 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출한다. 상기 산출부(300)는 미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 합산 전기 요금을 산출할 수 있다. 또한, 상기 산출부(300)는 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출할 수 있다.

이로써 본 발명의 일실시예예 따른 ESS의 운영장치에 따르면, ESS의 저장 전력과 추가 사용된 공급 전력의 합산 전력 사용량을 측정하여 그에 따른 합산 전기 요금이 최저가 되도록 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 추가적으로 사용하는 공급 전력과 전기 요금을 절감하는 것이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예예 따른 ESS의 운영장치에 따르면, 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 전력 수요량을 예측하고, 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고 ESS의 저장 전력을 사용함으로써 전력 사용량의 급증에 따른 전력수급 부담을 완화하는 것이 가능한 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS의 운영방법을 도시한 흐름도이다. 다만, 이러한 도 2의 ESS의 운영방법은 본 발명의 일실시예에 불과하므로 도 2를 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예예 따른 ESS의 운영방법은 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하는 단계로부터 시작된다(S100).

상기 과거 전력 사용량 데이터는 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 데이터로 구분하여 수집, 저장될 수 있다. 또한, 상기 과거 전력 사용량 데이터는 전력 사용처와 구성원 특성에 따라 구분하여 수집, 저장될 수 있다.

여기서 상기 전력 사용처는 가정, 사무실, 공장, 학교, 병원, 상가를 포함하여 각 업종별로 구분될 수 있다. 그리고 상기 구성원 특성은 각 전력 사용처에 거주 또는 근무하는 인원수, 구성원의 연령, 상기 전력 사용처가 가정인 경우 노인 또는 유아의 수와 자녀의 수, 맞벌이 가정인지 여부, 미취학 아동을 포함하는지 여부가 포함될 수 있다. 상기 과거 전력 사용량 데이터는 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하는 데에 활용될 수 있다.

미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하는 제100단계는, 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하고, 상기 산출된 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측함으로써 수행될 수 있다. 여기서 상기 복수 개의 시계열 예측모형은 이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값은 실제 직전달 전력 사용량과의 비교를 통해 가장 작은 오차를 가지는 직전달 전력 사용량 예측값에 사용된 변수를 선택하기 위한 것이다. 다시 말해 상기 직전달 전력 사용량 예측값은 실제 직전달의 전력 사용량을 알고 있음에도 실제 직전달 전력 사용량과 가장 작은 오차를 가지는 예측값을 산출하는 데에 사용된 과거 전력 사용량 데이터와 시계열 예측모형을 알아내기 위한 목적으로 산출하는 가상의 값이다. 다시 말해 과거의 전력 사용량 수치이기 때문에 예측하여 볼 필요가 없지만, 월간 전력 사용량을 예측하기 위한 변수인 과거 전력 사용량 데이터와 시계열 예측모형을 선택하기 위해 직전달보다 더 과거의 데이터를 이용하여 직전달의 전력 사용량을 예측하여 보는 것이다.

다음으로, 전력계통으로부터 전력을 공급받는 단계가 수행된다(S200). 여기서 전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템을 말한다. 예컨대 전력계통은 한국전력공사가 운영하는 발전소로부터 전력 수요처로 전력이 공급되는 일련의 시스템을 말한다.

이어서, 상기 전력계통으로부터 전력을 공급받는 동안 ESS를 충전하는 단계가 수행된다(S300). 이때 상기 ESS의 충전은 그 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들어 시간대별로 전기 요금이 다르게 정하여진 경우, 전기 요금이 가장 저렴한 새벽 1시부터 5시까지 사이에만 상기 ESS가 충전되도록 할 수 있다.

다음으로, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하는지 여부를 판단하는 단계가 수행된다(S400).

이때 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하면, 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용하는 단계가 수행된다(S500). 다시 말해 상기 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용할 수 있다.

한편 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하지 않는 경우, 전력계통으로부터 전력을 공급받는 단계(S200)를 다시 수행한다. 여기서 상기 ESS가 완전히 충전된 경우에는 상기 ESS의 충전이 중단될 수 있다.

이어서, 상기 ESS의 저장 전력을 모두 사용하였는지 여부를 판단하는 단계가 수행된다(S600). 이때 상기 ESS의 저장 전력을 모두 사용한 경우, 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하는 단계가 수행된다(S700). 다시 말해 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하도록 한다. 그리고 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정한다. 이때 상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정할 수 있다.

한편 상기 ESS의 저장 전력을 모두 사용하지 않은 경우 상기 ESS의 저장 전력을 사용하는 단계(S500)를 수행한다. 즉, 상기 ESS의 저장 전력이 모두 소모되기 전에는 계속하여 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고 상기 ESS의 저장 전력을 사용한다.

다음으로 미리 설정된 기간을 도과하였는지 여부를 판단하는 단계가 수행된다(S800). 이때 미리 설정된 기간을 도과한 경우 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 단계가 수행된다(S900). 다시 말해 상기 미리 설정된 기간이 도과하면, 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출한다. 이때 상기 합산 전기 요금은 미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 산출될 수 있다. 그리고 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우에는 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출할 수 있다.

한편 미리 설정된 기간이 도과하지 않은 경우 전력계통으로부터 전력을 공급받는 단계를 수행한다(S700).

이어서 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 ESS의 저장용량을 재설정하는 단계가 수행된다(S1000). 이때 제1000단계는 상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 수행될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 일실시예예 따른 ESS의 운영방법에 따르면, ESS의 저장 전력과 추가 사용된 공급 전력의 합산 전력 사용량을 측정하여 그에 따른 합산 전기 요금이 최저가 되도록 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 추가적으로 사용하는 공급 전력과 전기 요금을 절감하는 것이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예예 따른 ESS의 운영방법에 따르면, 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 전력 수요량을 예측하고, 전력계통으로부터 공급받은 전력이 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고 ESS의 저장 전력을 사용함으로써 전력 사용량의 급증에 따른 전력수급 부담을 완화하는 것이 가능한 장점이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 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 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구 범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 저장부 200 : 충전부
300 : 산출부 400 : 제어부

Claims (16)

1. 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 저장하는 저장부와;
   전력계통으로부터 전력이 공급되는 동안 ESS를 충전하는 충전부와;
   상기 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, 상기 ESS의 저장 전력을 사용하도록 제어하며, 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하도록 하는 제어부와;
   상기 미리 설정된 기간이 도과하면 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 산출부를 포함하여 구성되는 ESS의 운영장치에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정하며, 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 기간 동안의 전력 수요량을 예측하고, 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 가간 동안의 전력 수요량을 예측하며,
   상기 복수 개의 시계열 예측모형은,
   이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함하고,
   상기 저장부는,
   과거 전력 사용량 데이터를 전력 사용처와 구성원 특성에 따라 구분하여 저장하며,
   상기 전력 사용처는, 가정, 사무실, 공장, 학교, 병원, 상가를 포함하여 각 업종별로 구분될 수 있으며, 상기 구성원 특성은 각 전력 사용처에 거주 또는 근무하는 인원수, 구성원의 연령, 상기 전력 사용처가 가정인 경우 노인 유아의 수와 자녀의 수, 맞벌이 가정인지 여부, 미취학 아동을 포함하는지 여부가 포함되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 산출부는,
   미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 합산 전기 요금을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 산출부는,
   상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정하는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 상기 ESS가 충전되도록 상기 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. (a) 미리 수집한 과거 전력 사용량 데이터를 기초로 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측하는 단계와;
   (b) 전력계통으로부터 전력을 공급받는 단계와;
   (c) 상기 전력계통으로부터 전력을 공급받는 동안 ESS를 충전하는 단계와;
   (d) 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력이 상기 예측된 전력 수요량을 초과하는 경우, 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 중단하고, ESS의 저장 전력을 사용하는 단계와;
   (e) 상기 ESS의 저장 전력이 모두 사용된 경우 상기 전력계통으로부터의 전력 공급을 재개하는 단계와;
   (f) 미리 설정된 기간이 도과하면 상기 전력계통과 ESS로부터 공급받은 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금을 산출하는 단계; 및
   (g) 상기 합산 전력 사용량과 합산 전기 요금에 따라 상기 ESS의 저장용량을 재설정하는 단계를 포함하며,
   상기 (a) 단계는,
   과거 전력 사용량 데이터를 기초로 일간, 주간, 월간, 주중, 주말 기간 동안의 전력 수요량을 예측함으로써 수행되며, 상기 과거 전력 사용량 데이터 중 미리 설정된 복수 개의 연속된 데이터를 복수 개의 시계열 예측모형에 적용하여 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값을 산출하고, 상기 산출된 복수 개의 직전달 전력 사용량 예측값과 실제 직전달 전력 사용량을 비교하여 산출한 복수 개의 오차값 중 가장 작은 오차값을 가지는 직전달 전력 사용량 예측값을 선택하며, 상기 선택된 직전달 전력 사용량 예측값 산출에 이용된 복수 개의 연속된 데이터와 시계열 예측모형을 이용하여 미리 설정된 기간 동안의 전력 수요량을 예측함으로써 수행되고,
   상기 복수 개의 시계열 예측 모형은,
   이동평균모형과 자기회귀누적 이동평균모형을 포함하며,
   상기 과거 전력 사용량 데이터는 전력 사용처와 구성원 특성에 따라 수집, 저장되고,
   상기 전력 사용처는, 가정, 사무실, 공장, 학교, 병원, 상가를 포함하여 각 업종별로 구분될 수 있으며, 상기 구성원 특성은 각 전력 사용처에 거주 또는 근무하는 인원수, 구성원의 연령, 상기 전력 사용처가 가정인 경우 노인 유아의 수와 자녀의 수, 맞벌이 가정인지 여부, 미취학 아동을 포함하는지 여부가 포함되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    미리 설정된 기간 동안 상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 전기 요금과 상기 ESS로부터 공급받은 전력만큼 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금을 합산하여 합산 전기 요금을 산출함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    상기 전력계통으로부터 공급받은 전력의 경우 누진제를 적용하여 전기 요금을 산출함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 (g) 단계는,
    상기 합산 전기 요금이 최저가 되도록 상기 ESS의 저장용량을 재설정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영방법.
    
13. 삭제
14. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 ESS를 충전하는 데에 소요되는 전기 요금이 최저가 되는 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 ESS의 운영방법.
    
15. 삭제
16. 삭제

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