特許 6166338 エネルギー貯蔵システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166338

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】エネルギー貯蔵システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20170710BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20170710BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20170710BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H02J13/00 311R

   H02J13/00 301B

   H02J3/32

   H02J3/38 110

   H02J7/00 B

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-253165(P2015-253165)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2016-149928(P2016-149928A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2015年12月25日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0021091

(32)【優先日】2015年2月11日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】シム チェ ソン

【審査官】 赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３２３３８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１３６５７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１４３２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３２７４０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリを含むエネルギー貯蔵システムにおいて、
前記バッテリのバッテリ状態をモニタリングし、前記バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、
前記バッテリの制御目標値を決定し、前記エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、前記算出された制御目標値に対するデッドバンド値と、前記モニタリングされたバッテリ状態を基に、前記バッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含み、
前記電力管理システムは、前記電力市場清算規則情報から許容誤差範囲に対する情報を獲得し、獲得した許容誤差範囲を利用して前記制御目標値に対するデッドバンド値を算出する、エネルギー貯蔵システム。

【請求項2】

前記バッテリ管理システムは、
前記バッテリの状態電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）のうちいずれか一つ以上をモニタリングする、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。

【請求項3】

前記バッテリ状態情報は前記バッテリのＳＯＣレベル情報を含み、
前記バッテリ管理システムは、
前記算出されたデッドバンド値以内に前記バッテリのＳＯＣレベルを維持するように制御する、請求項１又は請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。

【請求項4】

前記電力管理システムは、
前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記算出された制御目標値と同一の差の値を有する複数のデッドバンド値である第１デッドバンド値と第２デッドバンド値を算出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

【請求項5】

前記電力管理システムは、
前記獲得された電力市場清算規則情報を基に前記算出された制御目標値と互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値である第３デッドバンド値と第４デッドバンド値を算出する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

【請求項6】

前記電力管理システムは、
前記算出されたデッドバンド値を前記エネルギー貯蔵システムに対する周波数制御に対応する周波数値として算出する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施例はエネルギーシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、生産された電力を発電所、変電所及び送電線などを含むそれぞれの連携システムに貯蔵しておいて、電力が必要な時期に選択的かつ効率的に使用してエネルギーの効率を高めるシステムである。

【0003】

エネルギー貯蔵システムは、時間帯及び季節別変動が大きい電気負荷を平準化して全般的な負荷率を向上させる場合、発電単価を下げて電力設備の増設に必要な投資費と運転費などを低減できるため、電気料金を引き下げてエネルギーを節約することができる。

【0004】

このようなエネルギー貯蔵システムは、電力系統で発電、送配電、需要家に設置され利用されており、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）、新再生エネルギーを用いた発電機出力の安定化、ピーク負荷低減（Ｐｅａｋ Ｓｈａｖｉｎｇ）、負荷平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、非常用電源などの機能に使用される。

【0005】

エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵に大きく区分される。物理的エネルギー貯蔵には揚水発電、圧縮空気貯蔵、フライホイールなどを用いる方法があり、化学的エネルギー貯蔵にはリチウムイオンバッテリ、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池などを用いる方法がある。

【0006】

一方、エネルギー貯蔵システムは、電力市場における電力価格入札などと連携して電力価格の高い時間帯は貯蔵されたエネルギーを使用し、電力価格の安い時間帯はエネルギーを貯蔵するスケジューリング動作も行う。これは電力価格が電力発電量及び電力使用量によって変動することを利用し、電力使用に関する費用を低減する長所がある。

【0007】

このような電力価格を利用したエネルギー貯蔵システムのスケジューリング動作は、単純に時間帯別の電力価格を利用して目標制御値を維持するように動作するだけで、電力市場の清算規則による目標制御値に対するデッドバンドを利用していない。そのために、エネルギー貯蔵システムは目標制御値を維持するための動作を繰り返し、繰り返される動作によって効率的に動作できない問題がある。また、エネルギー貯蔵システムは電力市場の清算規則による誤差範囲を利用できないため、不必要にバッテリの制御動作を繰り返す限界がある。

【0008】

よって、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法が必要となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、制御目標値に対する許容範囲であるデットバンドの範囲内でエネルギー貯蔵システムを動作させる制御装置及び制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本実施例においては、バッテリのバッテリ状態をモニタリングし、バッテリの充放電動作を制御するバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、バッテリの制御目標値を決定し、エネルギー貯蔵システムが含まれた電力市場の電力市場清算規則情報を獲得し、獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、算出された目標値に対するデッドバンド値及びモニタリングされたバッテリ状態を基にバッテリの充放電動作を制御する前記バッテリ管理システムを制御する電力管理システム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明の多様な実施例によると、本発明のエネルギー貯蔵システムはバッテリが決定された制御目標値に対するデッドバンド値以内にバッテリのＳＯＣレベルを維持するようにできるため、不必要なバッテリ制御動作を防止する。

【0012】

また、本発明は獲得された電力市場清算規則情報を基にバッテリの制御目標値に対するデッドバンド値を算出するため、エネルギー貯蔵システムの運用に伴う利益を極大化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施例による電力市場構造を示す概念図である。

【図3】本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

【図5】本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

【図6】本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語及び単語は、通常または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法を用いて説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。

【0015】

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示す構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本実施例の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願が行われた時点においてこれらを代替できる様々な均等物と変形例があり得るということが理解されるべきである。

【0016】

図１は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システム１０の構成を示すブロック図である。

【0017】

図１を参照すると、エネルギー貯蔵システム１０は電力管理システム１００（以下、「ＰＣＳ」という）、発電システム２００、バッテリ３００、バッテリ管理システム３１０（以下、「ＢＭＳ」という）、系統４００、負荷５００を含む。

【0018】

ＰＣＳ１００はエネルギー貯蔵システム１０の制御装置であってもよい。

【0019】

ＰＣＳ１００は発電システム２００から発電された電力をバッテリ３００に貯蔵したり、系統４００、負荷５００に伝達したりする。また、ＰＣＳ１００はバッテリ３００に貯蔵された電力を系統４００または負荷５００に伝達する。ＰＣＳ１００は系統４００から供給された電力をバッテリ３００に貯蔵することもできる。

【0020】

また、ＰＣＳ１００はバッテリ３００の充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、以下、「ＳＯＣレベル」という）を基にバッテリ３００を充電したり、放電したりするように制御する。

【0021】

また、ＰＣＳ１００は電力市場の電力価格、発電システム２００の発電計画、発電量及び系統４００の電力需要などを基にエネルギー貯蔵システムの動作に対するスケジュールを生成する。これについては後述する。

【0022】

発電システム２００はエネルギー源を用いて電力を生産する。

【0023】

例えば、発電システム２００は化石燃料、原子力燃料、再生エネルギーのうちいずれか一つ以上を用いて電力を生産する。

【0024】

一実施例として、発電システム２００は太陽光発電システム、風力発電システム、潮力発電システムなどのような新再生エネルギーを利用した新再生発電システムであってもよい。

【0025】

系統４００は発電所、変電所、送電線などを含んでもよい。系統４００が正常な状態であれば、ＰＣＳ１００、負荷５００のうちいずれか一つ以上に電力を供給し、ＰＣＳ１００から電力を供給される。系統４００が異常状態であれば、ＰＣＳ１００、負荷５００のうちいずれか一つ以上に電力を供給しなかったり、ＰＣＳ１００から電力を供給されなかったりもする。

【0026】

負荷５００は発電システム２００、バッテリ３００、系統４００のうちいずれか一つ以上から電力を供給され、供給された電力を消費する。

【0027】

例えば、負荷５００は家庭、大型ビル、工場などを含んでもよい。

【0028】

以下、上述したエネルギー貯蔵システム１０を制御するＰＣＳ１００について詳細に説明する。

【0029】

ＰＣＳ１００は電力変換部１１０、統合制御部１６０、第１コンバータ１３０、第２コンバータ１４０、第１スイッチ１５０、及び第２スイッチ１７０を含む。

【0030】

電力変換部１１０は発電システム２００と第１ノードＮ１の間に連結される。電力変換部１１０は発電システム２００から生産された電力を第１ノードＮ１に伝達し、第１ノードＮ１に出力される出力電圧を直流リンク電圧に変換する。よって、電力変換部１１０が動作して発電システム２００から生産された電力がバッテリ３００、系統４００、負荷５００のうちいずれか一つ以上に供給される。

【0031】

電力変換部１１０は発電システム２００の種類によって、コンバータ、整流回路のうちいずれか一つ以上を含んでもよい。例えば、電力変換部１１０は発電システム２００が直流電流を生産する場合、直流電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを含んでもよい。他の例として、電力変換部１１０は発電システム２００が交流電力を生産する場合、交流電力を直流電力に変換する整流回路を含んでもよい。

【0032】

また、電力変換部１１０は日射量、温度、風速などの変化によって発電システム２００で生産する電力を最大に得られるように最大電力点追跡制御（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、「ＭＰＰＴ」）を行うＭＰＰＴコンバータを含んでもよい。

【0033】

一方、電力変換部１１０は発電システム２００から生産される電力がない場合、消費電力を最小限に抑えることができる。

【0034】

統合制御部１６０はバッテリ３００の充放電制御を行うＢＭＳ３１０と連結され、バッテリ３００の充電状態ＳＯＣに対する充電状態情報を獲得する。そして、統合制御部１６０はバッテリ３００に貯蔵されたエネルギーを系統４００、負荷５００のうちいずれか一つ以上に伝達するように制御する。また、統合制御部１６０は発電システム２００から発生された電力をバッテリ３００に充電するように制御する。

【0035】

統合制御部１６０は電力変換部１１０から出力される電力をインバータ出力指令値と比較し、その比較結果に基づいて第２コンバータ１４０、第１コンバータ１３０のうちいずれか一つ以上を制御する。

【0036】

例えば、電力変換部１１０から出力される電力がインバータ出力指令値を超過すれば、統合制御部１６０は出力される電力とインバータ出力指令値の差に該当する電力がバッテリ３００に充電されるように第２コンバータ１４０、第１コンバータ１３０のうちいずれか一つ以上を制御する。よって、第２コンバータ１４０は充電モードで動作し、第１コンバータ１３０はインバータ出力指令値に該当する電力を負荷５００または系統４００に供給する。

【0037】

一方、インバータ出力指令値は、発電システム２００で発電した電力より低い値であるため、統合制御部１６０はインバータ出力指令値を除外した残りの電力がバッテリ３００に充電されるように第２コンバータ１４０を制御する。よって、バッテリ３００のＳＯＣレベルは目標値に対応することができる。

【0038】

他の例として、電力変換部１１０から出力される電力がインバータ出力指令値未満であれば、統合制御部１６０はバッテリ３００がインバータ出力指令値と出力される電力の差に該当する電力を放電するように第２コンバータ１４０、第１コンバータ１３０のうちいずれか一つ以上を制御する。よって、第２コンバータ１４０は放電モードで動作し、第１コンバータ１３０はインバータ出力指令値に該当する電力を負荷５００または系統４００に供給する。この際、インバータ出力指令値は発電システム２００で発電した電力より高い値であるため、統合制御部１６０はバッテリ３００が放電するように制御する。よって、バッテリ３００のＳＯＣレベルは目標値に対応することができる。

【0039】

また、統合制御部１６０はＰＣＳ１００の全体的な動作を制御し、エネルギー貯蔵システム１０の動作モードを決定する。統合制御部１６０は発電された電力を系統４００に供給する第１動作モード、発電された電力を負荷５００に供給する第２動作モード、発電された電力をバッテリ３００に貯蔵する第３動作モード、バッテリ３００を系統４００から伝達された電力をバッテリ３００に貯蔵する第４動作モードなどに対する動作を決定する。

【0040】

統合制御部１６０は電力変換部１１０、第１コンバータ１３０、第２コンバータ１４０、第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１６０のそれぞれのスイッチ動作を制御するための制御信号を伝送する。制御信号は、それぞれのコンバータまたはインバータの入力電圧によるデューティ比の最適制御を介し、コンバータまたはインバータの電力変換による損失を最小限に抑えられる信号を意味する。統合制御部１６０は電力変換部１１０、第１コンバータ１３０、第２コンバータ１４０のそれぞれの入力端、出力端のうちいずれか一つ以上で電圧、電流、温度を感知した信号を受信し、受信された感知信号を基に制御信号を伝送する。

【0041】

上述した統合制御部１６０はＰＣＳ１００に含まれてもよく、含まれず別途構成に具備されてもよい。

【0042】

第１コンバータ１３０は電圧の大きさを変換し、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりもする。

【0043】

第１コンバータ１３０はコンバータ、インバータのうちいずれか一つ以上を含んでもよい。

【0044】

一実施例として、第１コンバータ１３０は電力変換部１１０と第１スイッチ１５０に間に位置することができる。第１コンバータ１３０は電力変換機を含んでもよい。

【0045】

よって、第１コンバータ１３０は放電モードで発電システム２００またはバッテリ３００から出力された直流リンク電圧を交流電圧に変換して系統４００に出力する。

【0046】

また、第１コンバータ１３０は、充電モードで系統４００の電力をバッテリ３００に貯蔵するように系統４００の交流電圧を整流し、直流リンク電圧に変換してバッテリ３００に出力する。

【0047】

第１コンバータ１３０は、系統４００に出力する交流電圧に含まれた高調波を除去するためのフィルタを含んでもよい。

【0048】

詳しくは、第１コンバータ１３０は無効電力の発生を抑制するために、第１コンバータ１３０が出力する交流電圧の位相と系統４００の交流電圧の位相を同期化させるための位相同期ループ回路を含んでもよい。

【0049】

また、第１コンバータ１３０は電圧変動範囲の制限、力率改善、直流成分の除去、過度現象の保護などのような機能を行う。

【0050】

第１コンバータ１３０は発電システム２００で生産された電力、バッテリ３００に貯蔵された電力のうちいずれか一つ以上を負荷５００、系統４００のうちいずれか一つ以上に供給しなくてもよい場合に電力消費を最小限に抑えられる。また、第１コンバータ１３０はバッテリ３００を充電する際に系統４００の電力を必要としなければ、電力消費を最小限に抑えられる。

【0051】

第２コンバータ１４０は電圧の大きさを変換し、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりもする。

【0052】

第２コンバータ１４０はコンバータ、インバータのうちいずれか一つ以上を含んでもよい。

【0053】

一実施例として、第２コンバータ１４０は放電モードでバッテリ３００に貯蔵された電力を第１コンバータ１３０に対応する電圧レベルに変換して出力する。例えば、第２コンバータ１４０はバッテリ３００に貯蔵された電力を直流リンク電圧にＤＣ‐ＤＣ変換して出力する。

【0054】

第２コンバータ１４０は充電モードで第１ノードＮ１を介して流入される充電電力をバッテリ３００に対応する電圧レベルに変換して出力する。例えば、第２コンバータ１４０は流入される充電電力を充電電圧にＤＣ‐ＤＣ変換して出力する。ここでいう充電電力とは、発電システム２００で生産された電力または系統４００から第１コンバータ１３０を介して供給された電力であってもよい。

【0055】

第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０のそれぞれは、第１コンバータ１３０と第２ノードＮ２の間に直列にそれぞれ連結される。第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０のそれぞれは、統合制御部１６０から制御信号を受信し、受信された制御信号を基にスイッチング動作を行う。よって、第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０のそれぞれは、オン／オフ動作を行い発電システム２００と系統４００の間の電流の流れを制御する。第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０のそれぞれは、発電システム２００、バッテリ３００、系統４００のうちいずれか一つ以上の状態を基にスイッチング動作を行う。

【0056】

一実施例として、負荷５００で必要な電力量が負荷５００に伝達される電力量より大きければ、第１及び第２スイッチ１５０、１７０はオンの状態でスイッチング動作をし、発電システム２００、系統４００のそれぞれから負荷５００に電力を伝達するようにする。また、発電システム２００及び系統４００で負荷５００に伝達される電力が負荷５００で必要とする電力に満たなければ、第１スイッチ１５０、第２スイッチ１７０のうちいずれか一つ以上はバッテリ３００に貯蔵された電力が負荷５００に供給されるようにスイッチング動作を行う。

【0057】

他の実施例として、系統４００で停電が発生した場合、第２スイッチ１７０はオフの状態でスイッチング動作をし、第１スイッチ１５０はオンの状態でスイッチング動作を行う。よって、発電システム２００、バッテリ３００のうちいずれか一つ以上が負荷５００に電力を供給する。そして、系統４００への電力を遮断することができて系統４００で作業の際に発生し得る事故を防止する。

【0058】

一方、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００に連結され、バッテリ３００の充電または放電動作を制御する。また、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００の充電状態であるＳＯＣレベルを含むバッテリの状態をモニタリングする。そして、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００の状態に対するバッテリ状態情報を統合制御部１６０に伝達する。例えば、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態のうちいずれか一つ以上をモニタリングし、モニタリングされたバッテリ状態情報を統合制御部１６０に伝送する。

【0059】

ＢＭＳ３１０は、バッテリ３００を保護するための保護動作を行う。例えば、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００に対する過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング機能のうちいずれか一つ以上を行う。

【0060】

また、ＢＭＳ３１０はバッテリ３００のＳＯＣレベルを調節する。詳しくは、ＢＭＳ３１０は統合制御部１６０から制御信号を受信し、受信された制御信号を基にバッテリ３００のＳＯＣレベルを調節する。これについては後述する。

【0061】

バッテリ３００は発電システム２００で生産された電力、系統４００の電力のうちいずれか一つ以上を伝達されて貯蔵する。バッテリ３００は貯蔵された電力を系統４００、負荷５００のうちいずれか一つ以上に供給する。バッテリ３００の少なくとも一つ以上のバッテリセルで構成され、各バッテリセルは複数のベアセルを含んでもよい。

【0062】

図２は、本発明の一実施例による電力市場の構造を示す概念図である。

【0063】

図２を参照すると、電力市場の構造は発電子会社、独立発電事業者、ＰＰＡ事業者、区域電気事業者、韓国電力取引所、韓国電力公社、消費者、大規模消費者及び特定区域消費者を含む。上述した国内の発電会社は２０１４年現在、韓国電力公社から分離した６つの発電子会社と独立発電事業者である２２８社がある。

【0064】

発電子会社、独立発電子会社、ＰＰＡ事業者及び区域電気事業者は発電会社を意味し、それぞれが所有する発電機器で発電可能な電力量による供給可能な容量を韓国電力取引所に入札し、入札に伴う収益を獲得する。

【0065】

発電子会社及び独立発電事業者のそれぞれは、所有する発電機別の供給可能な発電量を毎日韓国電力取引所に入札し、韓国電力取引所は電力市場に関する運営を担当する。
韓国電力公社は電力市場で決定された価格で電力を購買し、購買した電力を消費者に供給する。よって、韓国電力公社は送電、配電及び販売を担当する。

【0066】

ＰＰＡ事業者は電力需給契約（ＰＰＡ：Ｐｏｗｅｒ Ｐｕｒｃｈａｓｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）事業者を意味し、ＰＰＡ事業者は上述した電力市場に電力可能な容量を入札する。そして、ＰＰＡ事業者は、電力取引代金は電力市場で決定される金額ではない、韓国電力公社との需給契約による価格を適用して清算する。そして、これによる清算規則が電力市場清算規則情報に含まれる。

【0067】

区域電気事業者は一定規模の発電設備を介して電力を生産し、許可された特定区域内で生産された電力を自ら販売する事業者である。また、区域電気事業者は足りない電力を韓国電力公社または電力市場で直接購買したり、余剰電力を韓国電力公社または電力市場に販売したりする。

【0068】

一方、契約電力３万ＫＷ以上の大容量顧客は、韓国電力公社を介さずに電力市場で必要な電力を自ら購買することができる。

【0069】

以下、上述した構成及び内容を基に本発明のエネルギー貯蔵システムの制御装置の制御方法を説明する。

【0070】

図３は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの制御装置の動作を示すフローチャートである。

【0071】

図３を参照すると、統合制御部１６０はバッテリ３００に対する制御目標値を決定するＳ１０１。

【0072】

統合制御部１６０は時間帯別の電力価格、発電システム２００、系統４００、負荷５００の生産電力量及び消耗電力量を基にバッテリ３００の充放電に対する制御目標値を決定する。統合制御部１６０はバッテリ３００の充放電動作に対して決定された制御目標値を時間帯別スケジューリングの形態で生成することもできる。

【0073】

統合制御部１６０がバッテリ３００に対する制御目標値を決定する内容は公知であるため、詳細な説明は省略する。

【0074】

統合制御部１６０は電力市場清算規則情報を取得するＳ１０３。

【0075】

統合制御部１６０は連携されたサーバ（図示せず）から電力市場清算規則情報を含む電力市場のデータを獲得する。ここでいう電力市場データは、時間帯別の電力価格、電力市場に入札された電力量または落札された電力量、電力市場清算規則のうちいずれか一つ以上を含んでもよい。そして電力市場清算規則には電力量清算金、容量精算金、負荷清算金が含まれる。例えば、電力清算規則情報は周波数追従Ｇ／Ｆ方式に対する清算規則情報を含んでもよい。

【0076】

一方、電力市場清算規則については非特許文献「清算規則解説書」（電力取引所発刊、２００９年６月発行）に公知になっている。

【0077】

統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出するＳ１０５。

【0078】

統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基に段階Ｓ１０１で決定されたバッテリ３００の制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基にエネルギー貯蔵システム１０の運用に伴う利益が極大化する制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。

【0079】

一実施例として、統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報から許容誤差範囲に対する情報を獲得し、獲得された許容誤差範囲に対する情報を基に制御目標値に対するデッドバンド値を算出する。例えば、統合制御部１６０は獲得された許容誤差範囲が４％であれば、決定された制御目標値Ｘに対するデッドバンド値として０．９６Ｘ、１．０４Ｘを算出する。

【0080】

一方、統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報、決定された制御目標値のうちいずれか一つ以上によって制御目標値に対して非対称のデッドバンド値を算出する。詳しくは、統合制御部１６０は制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。例えば、統合制御部１６０は獲得された許容誤差範囲によるデッドバンドの範囲が０．０８であれば、決定された制御目標値Ｘに対するデッドバンド値として０．９４Ｘ、１．０２Ｘを算出する。

【0081】

ここでいう制御目標値に対するデッドバンド値は、制御目標値に対する許容誤差範囲を意味する。よって、統合制御部１６０またはＢＭＳ３１０は、バッテリ３００の充放電動作を制御する際に制御目標値に対するデッドバンド値以内でバッテリ３００の動作を制御する。そのために、統合制御部１６０またはＢＭＳ３１０は制御目標値に対するデッドバンド値以内であれば、制御目標値に該当すると判断する。

【0082】

以下、図４乃至図６を参照して統合制御部１６０のデッドバンド値の算出について説明する。

【0083】

図４乃至図６は、本発明の一実施例によるデッドバンド値を示すグラフである。

【0084】

一実施例として、図４を参照すると、統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして、統合制御部１６０は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して同一の差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部１６０は制御目標値に対して−Ｄ１である第１デッドバンド値と制御目標値に対して＋Ｄ１である第２デッドバンド値を算出する。

【0085】

他の実施例として、図５を参照すると、統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして、統合制御部１６０は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部１６０は制御目標値に対して−Ｄ２である第３デッドバンド値と制御目標値に対して＋Ｄ３である第４デッドバンド値を算出する。

【0086】

また他の実施例として、図６を参照すると、統合制御部１６０は獲得された電力市場清算規則情報を基に制御目標値に対するデッドバンド範囲を算出する。そして統合制御部１６０は算出されたデッドバンド範囲を基に制御目標値に対して互いに異なる差の値を有する複数のデッドバンド値を算出する。よって、統合制御部１６０は制御目標値に対して−Ｄ４である第５デッドバンド値と制御目標値に対して＋Ｄ５である第６デッドバンド値を算出する。

【0087】

一方、上述した制御目標値、デッドバンド範囲、デッドバンド値は周波数制御のための周波数であってもよい。また、デッドバンド値は単一値もしくはテーブルによるテーブル値であってもよい。ここでいうデッドバンド値に対するテーブル値は、ベクトル（Ｖｅｃｔｏｒ）、マトリックス（Ｍａｔｒｉｘ）、テンソル（Ｔｅｎｓｏｒ）のうちいずれか一つ以上の形態であってもよい。

【0088】

上述した統合制御部１６０は、デッドバンド範囲の算出及びデッドバンド値の算出に対する内容は説明のための例示であって、使用者または設計者の選択によって多様に設定されてもよい。

【0089】

更に図３を参照する。

【0090】

統合制御部１６０はバッテリ３００の状態に対するバッテリ状態情報を獲得するＳ１０７。

【0091】

統合制御部１６０はＢＭＳ３１０からバッテリのＳＯＣレベル情報を含むバッテリ状態の情報を獲得する。上述したようにＢＭＳ３１０はバッテリ３００の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態のうちいずれか一つ以上をモニタリングし、モニタリングされたバッテリ状態情報を統合制御部１６０に伝達する。

【0092】

統合制御部１６０は算出されたデッドバンド値及び獲得されたバッテリ状態情報を基にバッテリ３００の充放電動作を制御するＳ１０９。

【0093】

統合制御部１６０は、獲得されたバッテリ状態情報に含まれたＳＯＣレベル情報を基にバッテリ３００のＳＯＣレベルが算出されたデッドバンド値以内に含まれるようにバッテリ３００の充電動作または放電動作を制御する。例えば、統合制御部１６０は、獲得されたバッテリ３００のＳＯＣレベル情報及び算出されたデッドバンド値を基にバッテリ３００のＳＯＣレベルが算出されたデッドバンド値以内に含まれるようにＢＭＳ３１０のバッテリ制御動作を制御する。ここで統合制御部１６０またはＢＭＳ３１０は、周波数制御を介してバッテリ３００の動作を制御する。

【0094】

よって、本発明のエネルギー貯蔵システム１０は、バッテリ３００が決定された制御目標値に対するデッドバンド値以内でバッテリのＳＯＣレベルを維持するようにできるため、不必要なバッテリ制御動作を防止する。また、本発明は獲得された電力市場清算規則情報を基にバッテリ制御目標値に対するデッドバンド値を算出し、エネルギー貯蔵システムの運用に伴う利益を極大化することができる。

【0095】

これまで本発明の好ましい実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であって本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で前記に例示されていない様々な変形と応用が可能であることが分かる。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施してもよい。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解析すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】