KR101135306B1 - 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템은 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 구비하는 연료전지 발전소와 연계되고, 소비자의 정보를 저장할 수 있는 소비자 정보 저장서버; 상기 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택 각각에 부여되어 있는 코드번호를 상기 소비자에게 할당하는 매칭서버; 각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 저장하는 송신 전력량 DB 서버; 상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 검출하여 저장하는 수신 전력량 DB 서버; 및 상기 송신 전력량 DB 서버에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터와 상기 수신 전력량 DB 서버에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터에 근거하여, 상기 연료전지 스택으로부터 생산되어 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)과 상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 저장하는 전력량 비교 서버를 포함하며, 각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 일부(Eh)는 상기 소비자 또는 소비자의 가정 내외에 위치하는 히트펌프에 직접 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템{Electric power treatment and using system for fuel cell power generation}

본 발명은 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 운영회사가 ⅰ) 연료전지 발전소 설치를 위한 소비자를 모집하고, ⅱ) 상기 소비자를 대행하여 상기 연료전지 발전소를 설치하고, ⅲ) 상기 연료전지 발전소의 운영 및 관리를 대행하며, ⅳ) 상기 소비자가 전력 계통에서 공급받은 전력량과 상기 연료전지 발전소에서 생산된 전력량의 일부를 상계처리를 대행하며, v) 발전시 발생하는 배열의 판매를 대행할 뿐만 아니라, 소비자는 ⅵ) 상기 연료전지 발전소에서 생산된 전력량의 일부를 직접 공급받아 히트펌프와 같은 냉난방 장치를 이용할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템에 관한 것이다.

현재 세계적으로 총 에너지 의존량의 85% 이상을 차지하는 석탄, 석유, 천연가스 같은 화석 에너지는 재생이 불가능하고 매장량이 한정되어 있으며, 더욱이 환경 오염을 유발한다는 문제점이 있다. 구체적으로, 자동차, 공장, 화석연료 발전 등에서 배출되는 배기가스에 의한 대기의 오염이 날로 심해지고 있으며, 더불어 최근에는 산성가스에 의한 대기오염과 이에 따른 토양과 수질의 산성화 이외에 화석 에너지의 연소 시 발생되는 이산화탄소로 대표되는 온실가스로 인한 지구 온난화가 피할 수 없는 상황에 이르고 있다.

이 때문에 인류는 화석 에너지의 의존도를 줄여나갈 뿐만 아니라 환경에 영향을 미치지 않고 고갈될 염려가 없는 새로운 에너지원을 찾아 대체에너지와 청정에너지 개발을 위하여 노력하여 왔으며, 최근에는 국내 및 세계적으로 지속 성장 및 새로운 성장 동력원으로서 신재생 에너지를 포함한 녹색 사업의 보급 및 활성화가 각국의 에너지 및 환경 정책의 우선 순위에 있다.

신재생 에너지 중에 있어서, 연료전지란 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기 화학적 장치로서 수소와 산소를 음극과 양극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 발전 방식이다. 연료전지 발전은 이러한 연료전지를 이용하여 발전을 수행하는 발전 방식으로서, 일반적으로 연료(LPG, LNG, 석탄가스, 메탄올, 경질유 등)로부터 연료전지가 요구하는 수소를 많이 포함하는 가스로 변환하는 연료 개질 장치, 연료 개질 장치에서 들어오는 수소와 공기 중의 산소로 직류 전기와 부산물인 열 및 물을 발생시키는 연료전지 스택(또는 연료전지 본체), 그리고 연료전지에서 나오는 직류를 교류로 변환시키는 전력 변환 장치로 구성된다.

한편, 이러한 연료전지는 작동 온도와 전해질의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산형(PAFC), 용융탄산염형(MCFC), 고체전해질형(SOFC), 고분자전해질형(PEMFC) 등으로 구분될 수도 있으며, 이러한 연료전지 발전은 연료가 전기 화학적 반응 과정을 거쳐 전기를 생산하므로 기존의 발전방식(터빈, 엔진, 기력)에 비하여 전기효율이 월등히 높아 전력생산에 있어 기존의 화력 발전과 비교하여 연료의 절감이 가능하고 전기화학적 반응에 부생되는 열 또한 이용 가능하여 열병합 발전도 가능하다. 또한 NOx와 CO2의 배출량이 석탄 화력 발전의 1/38과 1/3 정도이며, 소음도 매우 낮은 초저공해 에너지 기술이다.

응용분야별로는 Battery 대체(~50W), 포터블용의 이동전원용(~수백W), 가정용(~3kW), 상가용(~25kW), 수송용(~수십kW), 온사이트용(~300kW), 대규모 발전용(수MW~)이 있고, 이중 전력시장에 있어서는 가정용, 상가용, 온사이트용, 온사이트용이 다수 결합된 형태의 발전용이 그 규모별로 구분될 수 있다. 그러나, 전술된 장점에도 불구하고 이러한 연료전지 발전의 보급에 있어 가장 큰 문제는 경제성 및 내구성과 안전성 확보이며, 현재 대량생산 체계의 미비 및 일부 부품들의 높은 가격으로 인하여 그 보급이 지연되고 있다. 이러한 어려움을 해결하고 연료전지 발전의 보급을 확대하고자, 온사이트용 및 대규모의 발전용의 경우에 있어 정부는 연료전지 발전소에서 생산된 전기를 높은 가격에 구매하는 발전차액지원제도(즉, 신재생 에너지 설비의 투자 경제성 확보를 위해 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산한 경우 기준가격과 전력 계통한계가격(SMP; System Marginal Price)과의 차액을 지원하는 정부 제도)를 시행 중에 있으며, 한편 발전사들에게 신재생에너지 발전량을 의무적으로 할당하는 신재생에너지 의무할당제(RPS; Renewable energy Portfolio Standards)를 실시할 예정이다. 가정용 연료전지의 경우에 있어서는 일반 가정에 연료전지 발전 시스템을 보급하고자 현재 가정용 연료전지 시스템 모니터링 사업을 시행하고 있으며 정부의 설치비 보조에 따른 시범보급사업 또한 추진 중이다. 그러나 위의 제도들 중 일부는 정부 예산의 한계 등의 이유로 인하여 지속적 유지가 어려울 것으로 전망된다.

사용 예로서 일반 가정에서 연료전지 발전 시스템을 설치하는 경우를 살펴보면, 일반 가정에서는 태양광의 경우와는 대조적으로 주야간의 관계없이 전력을 생산하여 발전된 전력을 사용하고, 사용되지 않고 남는 전력을 전력 계통에 보내게 된다. 그리고 이렇게 전력 계통으로 보내진 전력과 전력 계통에서 받아 사용한 전력을 서로 사후 정산하는 상계처리를 하게 된다.

결과적으로 일반 가정에서 연료전지 발전 시스템을 설치함으로써 발전된 전력량만큼 전력 계통에서 수신되는 전력량을 차감할 수 있으며, 따라서 가정용 전기요금은 누진제(즉, 전기 사용량에 따라 전기요금 단가를 높이는 제도)가 적용되고 있으므로, 전기를 많이 사용하는 가정일수록 연료전지 발전 시스템 설치에 따른 투자회수 기간이 짧아지는 유리한 구조를 가지게 된다.

예를 들어, 한 달에 전기를 400kWh를 사용하는 일반 가정의 월 전기요금은 약 7만원 정도이나 여기에 연료전지 발전 시스템 0.5kW(300만원, 1.4MW 발전용 연료전지 기준)를 설치할 경우에는 월 전기요금은 약 5천원 정도로 줄어들게 된다. 따라서 연간 전기요금 절감액은 약 78만원 정도가 된다. 반면에, 한 달에 전기를 600kWh를 사용하는 일반 가정의 월 전기요금은 약 20만원 정도이고 여기에 연료전지 발전 시스템 0.5kW를 설치할 경우에는 월 전기요금은 약 3.5만원 정도로 줄어들게 된다. 따라서 연간 전기요금 절감액은 약 200만원 정도가 된다.

따라서, 전기를 많이 사용하는 가정이라면 투자회수기간이 매우 단축되게 되므로 정부의 보조가 없는 경우에도 연료전지 발전 시스템 설치가 경제성을 확보하게 된다. 더욱이, 향후 연료전지 발전 시스템의 설치 비용은 지속적으로 하락하는 반면에, 전기요금은 인상될 것으로 예상되므로 더욱 경제성을 확보하게 될 것으로 보인다.

온사이트용 및 발전용 그리고 가정용 연료전지 발전 시스템으로 대표되는 전력용 연료전지 발전시스템은 높은 효율을 가지는 발전이 가능하고, 공해 배출 요인이 거의 없는 친환경 발전임에도 불구하고, 특히 가정용 연료전지의 경우에 있어서는 설치비용이 고가인 것과 가정에 설치된 경우 연료전지의 발전과정 중 부생되는 열의 회수를 위하여 약 200리터 정도의 온수탱크를 설치하여야 하는 바 설치공간의 확보에 대한 소비자의 부담과 특히 하절기에는 발생된 온수의 효율적 활용이 어려울 수 있다는 점이 보급의 확산에 걸림돌이 될 수 있을 것으로 여겨진다.

관련 종래 기술에 대해서 살펴보면, 등록 특허 공보(10-0786124)에는 멀티발전장치에 대한 원격 감시 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다. 상기 공보는 다양한 종류의 발전소로부터 기상정보 및 발전량 정보, 발전소 고유 코드값을 각각 제공받는 복수의 모니터링 서버와 상기 복수의 모니터링 서버로부터 상기의 정보들을 입력받아 각각의 발전소의 고장유무를 실시간으로 모니터링하는 통합 모니터링 서버를 포함함으로써, 원격지에 각각 설치된 발전장치를 통합 관리할 수 있도록 한 멀티발전장치에 대한 원격 감시 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

그러나 상기 공보는 상술된 문제점에 대한 해결 방안에 대해 기재하고 있지 않으며, 후술될 본 발명의 기술적 특징인, 소비자가 사용하는 전력량 및 연료전지 발전소에서 생산된 전력량을 검출하고, 그 검출된 결과를 서로 비교하여 상계처리를 수행하는 구성 및 연료 전지 발전소에서 생산된 전력량의 일부를 이용하여 히트펌프와 같은 냉난방 장치를 작동을 수행하는 구성에 대해서는 기재되어 있지 않다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 1) 다수의 소비자, 1개 또는 그 이상의 연료전지 발전소 및 전력 계통과 같은 구성 요소들 간의 송수신되는 전력량에 대한 제어를 하나의 시스템으로 통합 관리하여 보다 효과적 및 효율적으로 관리할 수 있으며, 2) 연료전지 발전소에서 생산되는 총 전력량 중 일부는 상계 처리에 이용하고 일부는 가정 내외에 위치하는 히트 펌프와 같은 냉난방 장치에 이용함으로써 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있으며, 3) 발전시 발생되는 배열을 열배관망에 공급함으로써 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 히트 펌프와 같은 냉난방 장치를 구동하기 위한 전력을 석탄과 같은 화석 연료가 아닌 연료전지 발전소를 이용하여 자체적으로 공급함으로써, 소비자가 저비용 고효율로 소비자 가정의 냉방 및 난방을 수행할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 비용의 과다에 따른 경제적인 이유 또는 설치 공간 확보의 곤란 등으로 인하여 연료전지 발전 시스템을 설치할 수 없는 가정이라도 용이하게 연료전지 발전 시스템을 설치하여 전력을 생산할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 전기 요금을 절감할 수 있다는 경제성과 고도의 친환경 에너지를 수용하고자 하는 소비자의 환경 인식을 바탕으로 연료전지 발전 시스템을 소비자를 대신하여 설치, 운영 및 관리하는 새로운 시장을 창출하고, 그로 인해 국내에 연료전지 발전의 보급을 확대하여, 국제 경쟁력 확보에 기반이 될 수 있는 연료전지 산업 분야의 의미 있는 내수 시장을 창출할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은, 국내 연료전지 발전 시스템의 내수 시장이 창출됨에 따라 이와 관련된 연료전지의 전반적인 산업분야가 활성화되고, 그로 인해 국가 경제 발전에 기여할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은, 화석에너지 사용에 따른 CO₂의 배출을 감소시킬 수 있고, 그로 인해 유발하는 지구 온난화의 원인으로 주목되는 온실 가스를 감소시켜 결국 온실 가스의 국가 감축 부담을 완화시켜 국가 경쟁력을 제고 시킬 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은, 정부의 과도한 재정 지원 부담을 야기하는 발전 차액 시장 규모를 훨씬 뛰어넘는 시장 경제 논리에 따른 민간주도의 연료전지 시장을 창출하여, 발전 차액 제도를 통한 신재생 에너지 보급에 뒤따르는 정부의 재정 압박을 회피시켜 정부 재원을 보다 효율적으로 운용할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은, 신재생 에너지 의무할당제(RPS : Renewable Portfolio Standard) 시행에 따라, 발전사업자들이 감당하여야 될 연료전지 발전 분야의 분담률을 줄일 수 있어 다른 신재생 에너지에 투자하는 등의 보다 효과적인 자원 배분을 가능하게 할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은, 지구 온난화 문제 등과 같은 현실적 사안에 대하여 자발적 해결 의지가 있는 일반인들이 신재생 에너지의 전력 생산을 통하여 적극적으로 위의 문제 해결에 참여할 수 있는 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템은 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 구비하는 연료전지 발전소와 연계되고, 소비자의 정보를 저장할 수 있는 소비자 정보 저장서버; 상기 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택 각각에 부여되어 있는 코드번호를 상기 소비자에게 할당하는 매칭서버; 각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 저장하는 송신 전력량 DB 서버; 상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 검출하여 저장하는 수신 전력량 DB 서버; 및 상기 송신 전력량 DB 서버에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터와 상기 수신 전력량 DB 서버에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터에 근거하여, 상기 연료전지 스택으로부터 생산되어 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)과 상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 저장하는 전력량 비교 서버를 포함하며, 각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 일부(Eh)는 상기 소비자에게 직접 공급되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 소비자에게 직접 공급되는 전력량(Eh) 중 전부 또는 일부는 상기 소비자의 가정 내외에 위치하는 냉난방 장치에 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 냉난방 장치는 히트펌프인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 각각의 상기 연료전지 스택으로부터 발생되어 열배관망으로 공급되는 열공급량을 검출하여 저장하는 송신 열공급량 DB 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 운영 및 관리 데이터를 포함하는 연료전지 발전소 운영 및 관리서버; 및 상기 코드번호, 상기 운영 및 관리 데이터에 근거하여 운영/관리비를 산출하고, 상기 비교 결과에 근거하여 전력량 비교 요금을 산출하고, 상기 송신 열공급량 DB 서버로부터 전달된 열공급량에 근거하여 열공급 비용을 산출하여, 상기 운영/관리비와 상기 전력량 비용 요금을 합산하고, 그리고 상기 합산된 결과에서 상기 열공급 비용을 감산하여 요금을 산출하는 요금 정산 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 송신 전력량 DB 서버는 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 각각의 상기 코드번호에 따라 검출하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전력량 비교 서버는, ⅰ) Ef ≥ Eg 인 경우에는, 상기 계통 송신 전력량(Ef)에서 상기 소비 전력량(Eg)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하고, 상기 결과를 다음번 검출될 계통 송신 전력량(Ef')으로 이월하고, ⅱ) Ef ＜ Eg 인 경우에는, 상기 소비 전력량(Eg)에서 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 1) 다수의 소비자, 1개 또는 그 이상의 연료전지 발전소 및 전력 계통과 같은 구성 요소들 간의 송수신되는 전력량에 대한 제어를 하나의 시스템으로 통합 관리하여 보다 효과적 및 효율적으로 관리할 수 있으며, 2) 연료전지 발전소에서 생산되는 총 전력량 중 일부는 상계 처리에 이용하고 일부는 가정 내외에 위치하는 히트 펌프와 같은 냉난방 장치에 이용함으로써 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있으며, 그리고 3) 발전시 발생되는 배열을 열배관망에 공급함으로써 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 히트 펌프와 같은 냉난방 장치를 구동하기 위한 전력을 석탄과 같은 화석 연료가 아닌 연료전지 발전소를 이용하여 자체적으로 공급함으로써, 소비자는 저비용 고효율로 소비자의 가정의 냉방 및 난방을 수행할 수 있다는 효과가 발생된다.

본 발명에 따르면, 비용의 과다에 따른 경제적인 이유 또는 설치 공간 확보의 곤란 등의 문제로 인해 연료전지 발전 시스템을 설치할 수 없는 가정이라도 용이하게 연료전지 발전 시스템을 설치하여 전력을 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전기 요금을 절감할 수 있다는 경제성과 고도의 친환경 에너지를 수용하고자 하는 소비자의 환경 인식을 바탕으로 연료전지 발전 시스템을 소비자를 대신하여 설치, 운영 및 관리하는 새로운 시장을 창출하고, 그로 인해 국내에 연료전지 발전의 보급을 확대하여, 국제 경쟁력 확보에 기반이 될 수 있는 연료전지 산업 분야의 의미 있는 내수 시장을 창출할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 국내 연료전지 발전 시스템 내수 시장이 창출됨에 따라 이와 관련된 연료전지의 전반적인 산업 분야가 활성화되고, 그로 인해 국가 경제 발전에 기여할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 화석에너지 사용에 따른 CO₂의 배출을 감소시킬 수 있고, 그로 인해 유발하는 지구 온난화의 원인으로 주목되는 온실 가스를 감소시켜 결국 온실 가스의 국가 감축 부담을 완화시켜 국가 경쟁력을 제고 시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 정부의 과도한 재정 지원 부담을 야기하는 발전 차액 시장 규모를 훨씬 뛰어넘는 시장 경제 논리에 따른 민간주도의 연료전지 시장을 창출하여, 발전차액 제도를 통한 신재생 에너지 보급에 뒤따르는 정부의 재정 압박을 회피시켜 정부 재원을 보다 효율적으로 운용할 수 있다는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 신재생 에너지 의무할당제(RPS : Renewable Portfolio Standard) 시행에 따라, 발전사업자들이 감당하여야 될 연료전지 발전 분야의 분담률을 줄일 수 있어 다른 신재생 에너지에 투자하는 등 보다 효과적인 자원 배분을 가능하게 할 수 있다는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 지구 온난화 문제 등과 같은 현실적 사안에 대하여 자발적 해결 의지가 있는 일반인들이 신재생 에너지의 전력 생산을 통하여 적극적으로 위의 문제 해결에 참여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템의 개략적인 구성을 도시적으로 도해한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

<실시예>

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)은 연료전지 발전소(110), 소비자(120), 전력 계통(grid)(130), 열배관망(400) 및 냉난방 장치(500)와 연계된다. 구체적으로, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)은 소비자 정보 저장 서버(140), 매칭 서버(150), 송신 전력량 DB 서버(160), 수신 전력량 DB 서버(170) 및 전력량 비교 서버(180), 및 송신 열공급량 DB 서버(410)를 포함한다.

연료전지 발전소(110)는 일반적으로 연료(LPG, LNG, 석탄가스, 메탄올, 경질유 등)로 부터 연료전지가 요구하는 수소를 많이 포함하는 가스로 변환하는 연료 개질 장치, 연료 개질 장치에서 들어오는 수소와 공기 중의 산소로 직류 전기와 물 및 부산물인 열을 발생시키는 연료전지 스택(또는 연료전지 본체), 그리고 연료전지에서 나오는 직류를 교류로 변환시키는 전력 변환 장치로 구성되며, 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기 화학적 장치이다.

연료전지 발전소(100)의 발전 방식은 일반적인 연료전지 발전소와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다. 다만, 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택은 각자 고유한 코드번호를 가지고 있다. 상기 코드번호는 규칙적인 형식으로 이루어지고 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 식별할 수 있으면 충분하고, 특별히 제한되지 않음을 유의한다. 또한, 후술되는 바와 같이, 연료전지 발전소(110)로부터 생산된 총 전력량 중 일부(Ef)는 전력 계통(130)으로 송신되며, 일부(Eh)는 소비자에게 직접 제공되거나 소비자(120)의 가정 내외에 위치하는 냉난방 장치(500)에 공급되며, 그리고 연료전지 발전소(110)로부터 발생되는 배열은 열배관망(400)으로 공급된다.

소비자(120)는 전력 계통(130)에서 수신되는 전력을 사용하는 일반 소비자이면 충분하고, 특별히 제한되지 않는다. 즉 본 발명은 전기 사용량이 많아 고액의 전기 요금을 지불하고 있으며, 연료전지 발전 시스템을 설치할 경제적 능력이 충분하지 않은 일반 가정을 고려하여 발명되었지만, 소비자(120)는 이에 제한되지 않음을 유의한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "전력 계통(130)"이란, 발전소, 변전소 및 송전선을 포함하여 넓은 지역에 걸쳐 있는 전기적인 연계를 말하는 것으로서, 예를 들어, 기존의 발전소(300)에서 생산된 전력을 일반 소비자에게 송신하여 사용할 수 있게 하고, 또한 연료전지 발전소(110)로부터 생산된 전력을 수신하여 저장할 수 있는 일종의 그리드(GRID)를 의미한다. 전력 계통(130)의 구체적인 구성은 기존의 공지된 구성과 유사함으로 그 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "열배관망(400)"이란, 외부로부터 열을 공급받아 이를 공장, 빌딩, 학교, 일반 가정 등 열의 공급이 필요한 장소에 공급할 수 있는 열 전달 배관, 열 수요처 및 연료전지 발전소(110)를 직접 가동함으로써 열을 직접적으로 공급받을 수 있는 일반 가정 등을 지칭하는 포괄적인 개념으로서, 열 전달 배관은 일반적인 에너지 사업자가 운용하며, 수요자에게 열을 공급할 수 있는 일종의 매개체 역할을 하며, 열 수요처는 공장, 빌딩, 학교, 일반 가정 등의 실질적으로 열을 사용하는 수요자를 의미한다. 열배관망(400)의 구체적인 구성은 기존의 공지된 구성과 유사함으로 그 설명은 생략하기로 한다.

냉난방 장치(500)는 상기 소비자의 가정 내외에 위치하여 상기 소비자의 가정의 냉방 및 난방을 수행하는 역할을 수행하며, 이러한 역할을 수행할 수 있는 한 그 종류는 특별하게 제한되지 않는다.

다만 이러한 냉난방 장치(500)로서 대표적인 것으로 히트펌프(heat pump)가 적용될 수 있다. 따라서 전술한 소비자(120)의 가정 내외에 위치하는 냉난방 장치(500)는, 히트펌프가 소비자 가정마다 설치되는 경우는 물론 다수의 세대가 공용하도록 설치되는 개념으로 이해되어야 한다. 이러한 히트펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 장치로, 구동 방식에 따라 전기식과 엔진식으로 구분될 수 있다.

이러한 히트펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원(熱源)을 고온으로 전달하는 냉방장치, 고온의 열원을 저온으로 전달하는 난방장치 및 냉난방 겸용장치를 포괄하는 의미로 사용된다. 또한 구동 방식에 따라 전기식과 엔진식으로 구분되며, 열원에 따라 공기열원식, 수열원식(폐열원식), 지열원식 등으로 구분되며, 열 공급방식에 따라 온풍식, 냉풍식과 온수식, 냉수식으로 구분되며, 펌프의 이용 범위에 따라 난방, 냉방, 제습 및 냉난방 겸용 등으로 분류될 수 있다.

히트펌프의 구조는 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브 등으로 이루어져 있으며, 작동원리는 난방용의 경우 압축기에서 고온?고압으로 압축된 냉매를 기화시킨 다음 응축기로 보내 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥 쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하도록 구성되어 있다. 냉방용은 이와 반대로 응축기는 증발기로, 증발기는 응축기로 작용하도록 만들어 응축된 냉매가 더운 바깥 공기와 열교환됨으로써 냉방을 하고자 하는 대상 지점을 차갑게 만들도록 시스템이 구성되어 있다.

즉, 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택으로부터 생산된 총 전력량 중 일부(Eh)는 소비자(120)에게 직접 제공되어 각종 냉난방 장치에 전력원으로 공급되거나 또는 소비자(120)의 가정 내외에 존재하는 히트 펌프에 제공되어 소비자(120)의 가정의 냉방 및 난방 기능을 수행하게 된다. 그리고, 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택으로부터 생산된 총 전력량 중 소비자(120)에게 제공되는 일부(Eh)를 제외한 나머지 전력량이 전력 계통(130)으로 송신되게 된다.

소비자 정보 저장 서버(140)는 소비자(120)에 관한 정보를 저장하는 역할을 한다. 즉, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)을 총괄적으로 관리하는 운영회사가 연료전지 발전소(110)를 설치하고 싶은 소비자(120)를 모집하는 경우 우선적으로 소비자(120)에 관한 정보를 소비자 정보 저장 서버(140)에 입력하게 되고, 소비자 정보 저장 서버(140)는 소비자(120)에 관한 정보를 저장한다. 상기 소비자(120)에 관한 정보는 예를 들어, 소비자(120)가 일반 가정인 경우, 거주자의 성명, 주민등록번호, 주소 및 전화번호와 같은 인적 사항과 주소지의 월별 사용 전력량 및 분기별 사용 전력량과 같은 전력 사용 정보, 더 나아가 소비자가 보유하고 있는 냉난방 장치(예를 들면, 히트펌프)의 제품의 종류 및 구체적인 스펙 등을 포함할 수 있다.

매칭서버(150)는 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택 각각에 부여되어 있는 코드번호를 소비자(120)에게 할당하는 역할을 한다. 코드번호를 할당하는 방식은, 1개의 코드번호를 1인의 소비자(120)에게 할당할 수도 있으며, 다수의 코드번호를 1인의 소비자(120)에게 할당할 수도 있다. 또한, 1개 또는 다수의 코드번호가 소비자(120)에게 할당되어, 코드번호와 소비자(120)를 동일시할 수 있는 한 그 할당 방식은 특별히 제한되지 않음을 유의한다.

송신 전력량 DB 서버(160)는 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택으로부터 생산된 총 전력량 중 전력 계통(130)으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 저장하는 역할을 한다. 이러한 과정은 실시간 처리되거나 또는 일정한 시간 별로 적산 처리될 수 있다. 특히, 송신 전력량 DB 서버(160)는 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 각각의 코드번호에 따라 검출하여 저장한다.

이러한 방식에 의하여, 후술되는 바와 같이, 해당 소비자(120)는 자신에게 할당된 코드번호가 있는 연료전지 스택으로부터 생산되어 전력 계통(130)으로 송신된 계통 송신 전력량(Ef)과 자신이 사용한 소비 전력량(Eg)을 상계처리 할 수 있게 된다. 한편, 전력 계통(130)으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)은 각각의 연료전지 스택의 일별 계통 송신 전력량(Efd), 월별 계통 송신 전력량(Efm) 및 분기별 계통 송신 전력량(Efq)을 포함할 수도 있음을 유의한다.

수신 전력량 DB 서버(170)는 전력 계통(130)으로부터 소비자(120)에게 송신되는 소비 전력량(Eg)을 검출하여 저장하는 역할을 한다. 이러한 과정은 실시간 처리되거나 또는 일정한 시간 별로 적산 처리될 수 있다. 이러한 방식에 의하여, 후술되는 바와 같이, 해당 소비자(120)는 상기 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)과 전력 계통(130)으로부터 송신되어 사용된 소비 전력량(Eg)을 상계처리 할 수 있게 된다. 한편, 전력 계통(130)으로부터 소비자(120)에게 송신되어 사용된 소비 전력량(Eg)은 소비자(120)의 일별 소비 전력량(Egd), 월별 소비 전력량(Egm) 및 분기별 소비 전력량(Egq)을 포함할 수도 있음을 유의한다.

전력량 비교 서버(180)는 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터와 수신 전력량 DB 서버(170)에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터에 근거하여, 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 저장하는 역할을 한다. 구체적으로, 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)의 비교 및 그 결과에 대한 처리는 아래와 같이 진행된다.

ⅰ) Ef ≥ Eg 인 경우에는, 계통 송신 전력량(Ef)에서 소비 전력량(Eg)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하고 상기 결과를 다음 번 검출될 계통 송신 전력량(Ef')으로 이월(移越)하거나 후술될 요금 정산 서버(200)가 상기 결과에 따른 전력량 비교 요금을 산출하고, 이에 추가하여 별도의 운영회사가 차액을 환급할 수 있다. 그리고

ⅱ) Ef ＜ Eg 인 경우에는, 소비 전력량(Ef)에서 계통 송신 전력량(Ef)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하고 후술될 요금 정산 서버(200)가 그 결과에 따른 전력량 비교 요금을 산출한다. 추가하여, 별도의 운영회사가 소비자에게 상기 차액의 지급을 요청할 수 있다.

여기에서, "이월(移越)"은 일정 기간의 합계를 다음 기간에 넘기는 것을 뜻하여, 운영방식에 따라 그 기간은 상이할 수 있다.

여기에서, “전력량 비교 요금”이란, 각각의 소비자의 코드 번호에 할당된 연료전지 스택으로부터 생산되어 전력 계통(130)으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)과 각각의 소비자가 소비한 소비 전력량(Eg)의 차이에 근거하여 기 설정된 전기/비용 등의 기준에 따라 발생한 요금을 의미한다. 상기 ⅰ)에 따라 환급 시 음수가 되고 상기 ⅱ)에 따라 지급 요청 시 양수가 되는 것으로 정의한다.

한편, 연료전지 발전소(110)는 전기를 발생시키는 것에 부가하여 열을 발생시키는데, 이를 열배관망(400)을 통해 별도의 열을 필요로 하는 소비자(도시 안됨)에게 공급할 수 있다.

이때, 송신 열공급량 DB 서버(410)는 발전시 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택으로부터 발생되어 열배관망(400)으로 공급되는 열공급량(Hf)을 검출하여 저장하는 역할을 한다. 열배관망(400)으로 공급되는 열공급량(Hf)은 일별 열공급량(Hfd), 월별 열공급량(Hfm) 및 분기별 열공급량(Hfq)을 포함할 수도 있다. 이러한 열공급량(Hf) 정보는 요금 정산 서버(200)에 전달된다. 한편, 후술되는 바와 같이, 이러한 열공급량(Hf)에 근거하여 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)을 총괄적으로 관리하는 운영회사는 열배관망(400)을 운용하는 일반 에너지 사업자에게 열공급 비용을 청구할 수 있게 된다.

연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)은 운영 및 관리 서버(190), 요금 정산 서버(200)를 더 포함할 수 있다.

운영 및 관리 서버(190)는 연료전지 발전소(110)에 관한 운영 및 관리에 필요한 데이터를 포함한다. 이러한 운영 및 관리에 필요한 데이터는, 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택에서 발전시 사용되는 연료(예를 들어, LPG, LNG, 석탄가스, 메탄올, 경질유 등)의 양에 대한 데이터 및 연료전지 발전소(110)의 관리에 필요한 유지, 보수에 관한 각종 데이터 등을 포함할 수 있다.

요금 정산 서버(200)는 소비자(120)에 할당된 코드번호, 운영 및 관리 서버(190)에 기록된 운영 및 관리 데이터에 근거하여 소비자(120)에게 연료전지 발전소(110)의 운영/관리비를 산출할 수 있으며, 상술한 바와 같이 전력량 비교 요금을 산출할 수 있다.

여기에서, “운영/관리비”란 연료전지 발전소(110)의 운영에 필요한 유지, 보수료 뿐만 아니라 연료전지 스택의 발전시 사용되는 연료에 대한 비용을 포함한다. 즉, “운영/관리비”에 산출에 필요한 데이터는 운영 및 관리 서버(190)에서 전달되는 발전시 사용되는 연료의 양 및 유지, 보수에 관한 각종 데이터이다.

또한, 요금 정산 서버(200)는 송신 열공급량 DB 서버(410)로부터 전달된 열공급량(Hf)에 근거하여 이를 열공급비용으로 산출할 수 있다. 상기 산출 과정은, 별도의 운영회사가 일반 에너지 사업자에게 청구하는 열공급비용일 수 있으나, 다른 공지된 방법을 사용할 수 있음은 물론이다. 즉, 요금 정산 서버(200)는 운영/관리비와 전력량 비교 요금을 합산하고, 여기에서 열공급비용을 감산하여 “요금”을 산출한다. 그리고 별도의 운영회사는 이를 각 소비자에게 부여할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 각각의 서버는 상술된 기능을 수행할 수 있는 다양한 종류의 데이터 처리 장치를 포함하는 개념으로서, 예를 들어, 인터넷 또는 유무선 통신망을 통해 서로 접속할 수 있고, 휴대 전화, IMT 2000 단말기, 개인용 컴퓨터, PDA 등을 포함하는 광범위한 개념으로서 정의된다. 따라서, 특정한 하나의 데이터 처리 장치에 제한되지 않음을 유의한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 각각의 서버는 각각 개별적으로 존재하거나, 상기 서버들 중 2 개 이상의 서버들이 통합되어 일체형으로 존재하고 나머지 서버들이 각각 개별적으로 존재하거나, 또는 상기 서버들 전체가 통합되어 일체형으로 존재할 수도 있음을 유의한다. 더욱이, 본 발명에서 사용되는 각각의 서버는 서로 인터넷 네트워크망으로 연결되어 각각의 서버에 저장된 데이터를 유기적으로 송수신할 수 있음을 유의한다.

또한, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)은 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터를 전력량 비교 서버(180)에 송신하는 제1 데이터 송신장치; 제1 데이터 송신장치로부터 송신되는 데이터를 수신하는 제1 데이터 수신장치; 수신 전력량 DB 서버(170)에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터를 전력량 비교 서버(180)로 송신하는 제2 데이터 송신장치; 제2 데이터 송신장치로부터 송신되는 데이터를 수신하는 제2 데이터 수신장치; 전력량 비교 서버(180)에 저장된 소비 전력량(Eg)과 계통 송신 전력량(Ef)의 비교 결과에 관한 데이터를 전력 계통(130)으로 송신하는 제3 데이터 송신장치; 및 제3 데이터 송신장치로부터 송신되는 데이터를 수신하는 제3 데이터 수신장치를 더 포함할 수도 있다. 이러한 데이터 송수신 장치들(도시 안됨)로 인해, 각각의 서버에 저장된 데이터를 유기적으로 송수신할 수 있음을 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)의 구성 요소 중, 연료전지 발전소(110)는 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 집합하여 전체로서 발전을 수행하며, 소비자(120)의 주소와는 상이한 위치나 멀리 떨어진 위치(원격(遠隔) 위치)에 설치될 수 있다. 상술된 바와 같이 연료전지 발전소(110)를 소비자(120)의 주소와는 상이한 위치나 멀리 이격된 위치에 설치함으로써, 공간의 제약 없이 연료전지 발전 시스템을 설치하여 전력을 생산할 수 있고, 또한 연료전지 발전소(110)의 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있으며, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)을 사용함에 따른 경제성을 보다 높일 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템의 개략적인 구성을 도시적으로 도해한 도면이다.

도 2를 참조하면, 소비자(120), 연료전지 발전소(110) 및 기존의 발전소(300)는 서로 이격된 위치에 설치되어 있으나, 전력 계통(130)을 중심으로 서로 전기적으로 연계되어 있음을 알 수 있다. 또한 연료전지 발전소(110)는 열배관망(400)으로 열을 공급할 수 있도록 연계되어 있음을 알 수 있다. 또한 소비자(120)의 가정 내외에는 히트펌프와 같은 냉난방 장치(500)가 위치하고 있음을 알 수 있다.

전력 계통(130)은 기존의 발전소(300)에서 생산된 전력을 소비자(120)에게 송신하며, 한편으로는 연료전지 발전소(110)로부터 생산된 총 전력량 중 일부(Ef)를 수신한다. 또한, 연료전지 발전소(110)는 연료전지를 이용하여 전력을 생산하며 생산된 총 전력량 중 일부(Eh)를 소비자(120)에게 직접 공급하거나 냉난방 장치(500)로 공급하며, 생산된 총 전력량 중 일부(Ef)를 전력 계통(130)으로 송신한다. 한편, 발전시 연료전지 발전소(110)는 배열을 발생하며, 발생된 배열을 열배관망(400)으로 공급한다.

연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)은 이러한 일련의 과정에 있어서, 전력 계통(130)에서 소비자(120)에게 수신되어 사용되는 소비 전력량(Eg) 및 연료전지 발전소(110)에서 생산되어 전력 계통(130)으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 저장한다. 또한, 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 저장하고 이에 상응하는 전기요금을 산출하는 역할을 수행한다. 그리고, 연료전지 발전소(110)에서 발생되어 열배관망(400)으로 공급되는 열공급량(Hf)을 검출하여 저장하고, 이에 상응하는 열공급 비용을 산출하는 역할을 수행한다. 이에 부과하여, 연료전지 발전소(110)에서 생산되어 소비자(120) 및/또는 냉난방 장치(500)에 공급되는 전력량(Eh)을 이용하여 가정 내의 냉방 및 난방을 유지하는 역할을 수행한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 구비하고 있는 연료전지 발전소와 연계되는 연료전지 발전 전력량 처리 방법은, 소비자 모집 단계(단계; S100), 소비자 정보 저장 단계(단계; S110), 코드번호를 소비자에게 할당하는 단계(단계; S120), 계통 송신 전력량(Ef)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130A)와 소비 전력량(Eg)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130B), 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여, 그 결과를 저장하는 단계(단계; S140), 코드번호, 운영 및 관리 데이터에 근거하여 소비자에게 운영 및 관리요금을 부과하는 단계, 열공급량(Hf) 검출 및 저장 단계(단계; S150), 및 요금 산출 단계(단계; S160)를 포함한다.

소비자 모집 단계(단계; S100)는 연료전지 발전소 설치를 위한 소비자를 모집하는 단계이다. 이러한 소비자 모집은 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템(100)을 총괄적으로 관리하는 운영회사가 직접 수행하는 것으로서 인터넷, 유무선 단말기와 같은 통신 매체를 이용하거나 각종 미디어 매체를 통하여 연료전지 발전소를 설치하고 싶은 소비자를 모집할 수 있다.

소비자 정보 저장 단계(단계; S110)는 소비자 모집 단계(단계; S100)에서 모집된 소비자에 관한 정보를 소비자 정보 저장 서버(140)에 저장하는 단계이다. 상기 소비자(120)에 관한 정보는 예를 들어, 소비자(120)가 일반 가정인 경우, 거주자의 성명, 주민등록번호, 주소 및 전화번호와 같은 인적 사항과 주소지의 월별 사용 전력량 및 분기별 사용 전력량과 같은 전력 사용 정보, 더 나아가 소비자가 보유하고 있는 냉난방 장치(예를 들면, 히트펌프)의 제품의 종류 및 구체적인 스펙 등을 포함할 수 있다.

코드번호를 소비자에게 할당하는 단계(단계; S120)는 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택 각각에 부여되어 있는 코드번호를 매칭 서버(150)를 통하여 소비자(120)에게 할당하는 단계이다. 이때, 코드번호를 할당하는 방식은, 1개의 코드번호를 1인의 소비자(120)에게 할당할 수도 있으며, 다수의 코드번호를 1인의 소비자(120)에게 할당할 수도 있다. 또한, 1개 또는 다수의 코드번호가 소비자(120)에게 할당되어, 코드번호와 소비자(120)를 동일시할 수 있는 한 그 할당 방식은 특별히 제한되지 않음을 유의한다. 또한, 이러한 단계는 별도의 프로그램으로 자동 할당이 되어 이루어질 수 있다.

계통 송신 전력량(Ef)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130A)는 연료전지 발전소(110)의 각각의 연료전지 스택으로부터 생산된 총 전력량 중 전력 계통(130)으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장하는 단계이다. 이때, 송신 전력량 DB 서버(160)는 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 각각의 코드번호에 따라 검출하여 저장한다. 이러한 단계에 의하여, 해당 소비자(120)는 자신에게 할당된 코드번호가 있는 연료전지 스택으로부터 생산된 총 전력량 중 전력 계통(130)으로 송신된 계통 송신 전력량(Ef)과 자신이 사용한 소비 전력량(Eg)을 상계처리 할 수 있게 된다.

소비 전력량(Eg)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130B)는 전력 계통(130)으로부터 소비자(120)에게 송신되는 소비 전력량(Eg)을 검출하여 수신 전력량 DB 서버(170)에 저장하는 단계이다. 이러한 방식에 의하여, 해당 소비자(120)는 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)과 전력 계통(130)으로부터 송신되어 사용된 소비 전력량(Eg)을 상계처리 할 수 있게 된다.

한편, 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 검출 및 저장하는 단계와 소비 전력량(Eg)을 검출 및 저장하는 단계는 동시에 실시간 처리되거나 또는 일정한 시간 별로 적산 처리되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 단계 S130A, 130B를 적절하게 설정함에 따라 상기 계통 송신 전력량(Ef)은 각각의 연료전지 스택의 일별 계통 송신 전력량(Efd), 월별 계통 송신 전력량(Efm) 및 분기별 계통 송신 전력량(Efq) 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 소비 전력량(Eg)은 소비자(120)의 일별 사용 전력량(Egd), 월별 사용 전력량(Egm) 및 분기별 사용 전력량(Egq) 중 어느 하나일 수 있다.

계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여, 그 결과를 저장하는 단계(단계; S140)는 송신 전력량 DB 서버(160)에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터와 수신 전력량 DB 서버(170)에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터에 근거하여, 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 전력량 비교 서버(180)에 저장하는 단계이다.

열공급량(Hf) 검출 및 저장 단계(단계; S150)는 연료전지 스택으로부터 발생되어 열배관망(400)으로 공급되는 열공급량(Hf)을 검출하여 송신 열공급량 DB 서버(410)에 저장하는 단계이다. 이러한 단계는 일정한 시간 별로 적산 처리될 수도 있으며, 상기 열공급량(Hf)은 각각의 연료전지 스택에서 발생되어 열배관망(400)으로 공급되는 열공급량(Hf)은 일별 열공급량(Hfd), 월별 열공급량(Hfm) 및 분기별 열공급량(Hfq) 중 어느 하나 일 수 있다.

요금 산출 단계(단계; S160)는 소비자(120)에게 할당된 코드번호 및 운영 및 관리 서버(190)에 기록된 운영 및 관리 데이터에 근거하여 소비자(120)에게 연료전지 발전소(110)의 운영/관리비 및 단계 S140의 결과에 근거한 전력량 비교 요금을 산출하여 합산하고, 여기에서 송신 열공급량 DB 서버(410)로부터 전달된 열공급량(Hf)에 근거하여 산출된 열공급비용을 감산하여 요금을 산출할 수 있다.

연료전지 발전 전력량 처리 방법은 상기 단계; S160 이후 다시 상기 단계; S130A, 상기 단계; S130B 및 상기 단계; S150으로 복귀한다. 이러한 과정을 통하여 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130A)와 소비 전력량(Eg)을 검출 및 저장하는 단계(단계; S130B), 계통 송신 전력량(Ef)과 소비 전력량(Eg)을 비교하여, 그 결과를 저장하는 단계(단계; S140), 열공급량(Hf) 검출 및 저장 단계(단계; S150) 및 요금 산출 단계(단계; S160)가 일정한 시간 간격을 가지고 반복적으로 수행될 수 있음을 유의한다. 한편, 연료전지 발전 전력량 처리 방법은 상기 단계; S160 이후 종료될 수도 있다.

한편, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 연료전지 발전 전력량 처리 방법은 운영회사가 연료전지 발전소(110)를 설치하는 단계 및 설치된 연료전지 발전소(110)를 운영 및 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연료전지 발전소(110)를 설치하는 단계는 소비자 모집 단계(단계; S100) 전에 혹은 후에 포함될 수 있으며, 반드시 일정한 시간적 순서에 제한되는 것은 아니다. 또한, 설치된 연료전지 발전소(110)를 운영 및 관리하는 단계 역시 일정한 시간적 순서에 제한되는 것은 아니며 실시간으로 이루어질 수 있음을 유의한다.

한편, 본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템 및 그 방법은 화석 에너지를 이용하는 발전소, 태양광 발전소, 풍력 발전소 등과 같은 발전 장치 및 이를 선택적으로 1개 이상 포함하는 조합의 발전 장치들과 서로 연계되어 실시될 수 있음은 물론이다. 이 때, 본 발명의 기술적 특징이 유지되고, 본 발명의 기술적 특징이 가지고 있는 효과와는 이질적이거나 동질적이더라도 더욱 현저한 효과가 아닌 한, 본 발명에 따른 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템 및 그 방법에 연계되는 발전 장치 및 이들의 조합은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 있음을 유의한다.

또한, 본 명세서에서는 요금 정산 서버에서만 비용이 산출되는 일실시예를 설명하였으나, 각각의 서버에서 비용이 산출되어 요금 정산 서버는 이를 조합하는 실시예도 가능함을 유의한다.

이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

Claims (7)

1개 또는 그 이상의 연료전지 스택을 구비하는 연료전지 발전소와 연계되는 온사이트용 및 발전용의 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템에 있어서,
소비자의 정보를 저장할 수 있는 소비자 정보 저장서버;
상기 1개 또는 그 이상의 연료전지 스택 각각에 부여되어 있는 코드번호를 상기 소비자에게 할당하는 매칭서버;
각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 검출하여 저장하는 송신 전력량 DB 서버;
상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 검출하여 저장하는 수신 전력량 DB 서버; 및
상기 송신 전력량 DB 서버에 저장된 계통 송신 전력량(Ef)에 관한 데이터와 상기 수신 전력량 DB 서버에 저장된 소비 전력량(Eg)에 관한 데이터에 근거하여, 상기 연료전지 스택으로부터 생산되어 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)과 상기 전력 계통으로부터 상기 소비자가 수신하는 소비 전력량(Eg)을 비교하여 그 결과를 저장하는 전력량 비교 서버를 포함하며,
각각의 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 일부(Eh)는 상기 소비자에게 직접 공급되는 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제1항에 있어서,
상기 소비자에게 직접 공급되는 전력량(Eh) 중 전부 또는 일부는 상기 소비자의 가정 내외에 위치하는 냉난방 장치에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제2항에 있어서,
상기 냉난방 장치는 히트펌프인 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 연료전지 스택으로부터 발생되어 열배관망으로 공급되는 열공급량을 검출하여 저장하는 송신 열공급량 DB 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제4항에 있어서,
운영 및 관리 데이터를 포함하는 연료전지 발전소 운영 및 관리서버; 및
상기 코드번호, 상기 운영 및 관리 데이터에 근거하여 운영/관리비를 산출하고, 상기 비교 결과에 근거하여 전력량 비교 요금을 산출하고, 상기 송신 열공급량 DB 서버로부터 전달된 열공급량에 근거하여 열공급 비용을 산출하여, 상기 운영/관리비와 상기 전력량 비용 요금을 합산하고, 그리고 상기 합산된 결과에서 상기 열공급 비용을 감산하여 요금을 산출하는 요금 정산 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신 전력량 DB 서버는 상기 연료전지 스택으로부터 생산된 전력량 중 전력 계통으로 송신되는 계통 송신 전력량(Ef)을 각각의 상기 코드번호에 따라 검출하여 저장하는 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력량 비교 서버는,
ⅰ) Ef ≥ Eg 인 경우에는, 상기 계통 송신 전력량(Ef)에서 상기 소비 전력량(Eg)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하고, 상기 결과를 다음번 검출될 계통 송신 전력량(Ef')으로 이월하고,
ⅱ) Ef ＜ Eg 인 경우에는, 상기 소비 전력량(Eg)에서 상기 계통 송신 전력량(Ef)을 감산한 후 감산된 결과를 저장하는 것을 특징으로 하는,
연료전지 발전 전력량 처리 및 이용 시스템.

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