KR101151841B1 - 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101151841B1
KR101151841B1 KR1020100009443A KR20100009443A KR101151841B1 KR 101151841 B1 KR101151841 B1 KR 101151841B1 KR 1020100009443 A KR1020100009443 A KR 1020100009443A KR 20100009443 A KR20100009443 A KR 20100009443A KR 101151841 B1 KR101151841 B1 KR 101151841B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
generation
consumption
production
energy
Prior art date
Application number
KR1020100009443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110089931A (ko
Inventor
조성래
고민수
박래혁
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020100009443A priority Critical patent/KR101151841B1/ko
Publication of KR20110089931A publication Critical patent/KR20110089931A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101151841B1 publication Critical patent/KR101151841B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 일 측면에 있어서, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템은 단지 내에 구비된 전력 생산 장치와, 상기 전력 생산 장치를 통하여 전력을 생산하는 세대를 식별하기 위한 세대 식별 정보를 생성하는 세대 식별 장치와, 상기 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 상기 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 전력 축적 장치 및 단지 내의 세대별 생산 전력 및 소비 전력을 관리하기 위한 관리장치를 포함한다.

Description

에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템{Method and System for production/consumption management of energy}
기술분야는 에너지(전력)의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템은 아파트의 단지별/세대별 전력 관리에 적용될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 즉, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템은 스마트 그리드 시스템이 적용되는 다양한 분야에 이용될 수 있다.
최근, 스마트 그리드의 개념이 주요 이슈가 되고 있다. 스마트 그리드는, 기존의 전력생산, 전력 운반, 전력 소비 과정에 정보통신 기술을 접목시키는 기술이다. 신재생에너지 관련 기술의 발달과 정보통신 기술의 발전에 따라서, 스마트 그리드를 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
전력 관리를 위한 다양한 기술이 제시되고 있으나, 이들은 주로 전력사용을 최적화하고 소비자에게 실시간 전기요금 정보를 제공하는 수준에 그치고 있다.
따라서, 본 명세서에서는 보다 효율적인 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템을 제시하고자 한다.
보다 효율적인 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 아파트의 단지별/세대별 전력 관리에 적용될 수 있는 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
일 측면에 있어서, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템은 단지 내에 구비된 전력 생산 장치와, 상기 전력 생산 장치를 통하여 전력을 생산하는 세대를 식별하기 위한 세대 식별 정보를 생성하는 세대 식별 장치와, 상기 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 상기 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 전력 축적 장치 및 단지 내의 세대별 생산 전력 및 소비 전력을 관리하기 위한 관리장치를 포함하며, 상기 관리 장치는 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 관리하는 제1관리부, 상기 전력 측정 장치에 저장된 전력량 및 상기 통계치를 고려하여 전력 공급업체로부터 공급되는 전력량을 관리하는 제2관리부 및 상기 전력 측정 장치에 저장된 전력의 세대별 공급량을 관리하는 제3관리부를 포함한다.
상기 전력 생산 장치는 상부에 가해지는 압력을 전기에너지로 변환하는 자가발전 블록들을 포함하고, 상기 자가발전 블록들은 단지 내에 차량 통행로 및 주차장 입구에 설치될 수 있다.
상기 전력 생산 장치는 단지 내에 설치된 태양광 발전 모듈 또는 세대별로 설치된 태양광 발전 모듈을 포함할 수 있다.
상기 전력 생산 장치는 계단의 디딤판에 작용하는 하중을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 계단 설비를 포함할 수 있다.
상기 세대 식별 장치는 세대별로 구별되는 출입카드, 차량에 부착된 차량 인식 카드 및 상기 전력 생산 장치의 아이디(ID) 중 적어도 하나를 이용하여 전력을 생산하는 세대를 식별할 수 있다.
상기 전력 축적 장치는, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 제1 전력저장유닛과, 상기 관리장치의 제어에 따라 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력을 저장하는 제2 전력저장유닛 및 상기 제1 전력저장유닛 및 제2 전력저장유닛 각각의 전력 저장량을 측정하고, 측정된 전력 저장량을 상기 관리 장치로 주기적으로 전송하는 전력저장관리부를 포함하며, 상기 전력 축적 장치는 전력 생산 장치로부터 전력이 수신되는 시간 및 세대 식별 정보를 매칭하여 상기 세대별로 생산전력을 구분하여 저장할 수 있다.
삭제
상기 제1 관리부는 임의의 세대에서 소비되는 전력이 상기 임의의 세대에서 생산되는 전력보다 많은 경우, 가장 저렴한 전력을 선택하고 선택된 전력을 상기 임의의 세대로 공급하도록 상기 관리 장치를 제어할 수 있다.
상기 제1 관리부는 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 세대별 총 소비 전력의 평균치를 계산하고, 상기 제2 관리부는 상기 전력 축적 장치에 저장된 전력량과 상기 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 상기 세대별 총 소비 전력의 평균치를 고려하여, 전력 공급 업체로 전력 공급을 요청하도록 상기 관리 장치를 제어할 수 있다.
상기 제2 관리부는 전력 공급 업체로부터의 전력 공급이 필요하다고 판단하는 경우, 심야 전력을 우선적으로 요청하도록 상기 관리 장치를 제어할 수 있다.
일 측면에 있어서, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템은 상기 통계치를 고려하여 세대별 과금 정보를 생성하고, 생성된 과금 정보의 전송, 기록 및 변경을 관리하는 제4 관리부를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법은, 단지 내에 구비된 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 단계와, 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 세대별 총 소비 전력의 평균치를 포함하는 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 계산하는 단계와, 전력 축적 장치에 저장된 전력량 및 상기 통계치를 고려하여 전력 공급 업체로 요청하는 전력량을 계산하는 단계 및 심야시간에 상기 전력 공급 업체로부터 상기 계산된 전력량만큼의 전력을 수신하는 단계를 포함한다.
보다 효율적인 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
아파트 단지별로 독립적인 전력 생산이 가능하고, 전력 소비를 효율적으로 절감할 수 있는 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기본 적인 원리에 따른 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템을 나타낸다.
도 3은 아파트 단지 내에 전력 생산 장치 및 세대 식별 장치가 구비된 예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 자가 발전 블록의 구현 예를 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 계단 설비의 구현 예를 나타낸다.
도 9는 전력 저장 장치의 구성예를 나타내고, 도 10은 관리 장치의 구성 예를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 기본 적인 원리에 따른 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기본적인 원리는, 전력(에너지) 생산 파트(101), 전력 저장 파트(103), 전력 관리 파트(104) 및 전력 소비 파트(105)를 포함하는 어떠한 시스템에도 적용될 수 있다. 이때, 전력 소비 파트(105)는 아파트 단지의 경우, 각각의 단지, 세대들, 공용시설일 수 있다. 또한, 전력 소비 파트(105)는 건물들 또는 도로, 주차장 등의 공공시설일 수 있다.
전력 생산(101)은 자가 발전, 태양광, 발전 시설 등에 의하여 수행될 수 있다.
전력 저장(103)은 대용량 축전지, 집전기 등에 의하여 수행될 수 있다. 이때, 전력 저장(103)은 "누구에 의하여" 또는 "어느 세대에 의하여" 전력이 생산되는지를 식별함으로써, 에너지 뱅크의 개념을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력을 생산하는 세대를 식별(110)하는 경우, 에너지 뱅크는 식별된 세대가 생산한 전력량을 기록할 수 있다. 또한, 전력 저장(103)은 에너지 뱅크로부터 전력 소비 파트(105)로 공급되는 전력량을 기록하여 전력 관리 파트(104)로 전달할 수 있다. 즉, 전력 저장(103)은 저장되는 전력이 어느 세대에 의하여 생산되었으며, 어느 세대로 얼마만큼의 전력 공급(140)이 이루어 졌는지를 기록할 수 있다.
전력 관리(104)는 에너지 뱅크에 기록된 전력량을 측정하거나, 각종 데이터를 기록하거나, 또는 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 계산하는 등의 관리를 수행하는 파트이다. 전력 관리(104)는 중앙 통제를 위한 서버 시스템 또는 대용량 컴퓨터에 의하여 수행될 수 있다. 전력 관리(104)는 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 고려하여 전력 공급 업자(예를 들어 한국전력)에게 전력 공급을 요청(130)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템을 나타낸다.
에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템은, 전력 생산 장치들(211, 213, 215), 세대 식별 장치들(221, 223, 225), 전력 축적 장치(230) 및 관리 장치(240)를 포함한다. 또한, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템은, 전력을 소비하는 각종 공용시설(250) 및 전력을 생산하거나 소비하는 세대들(261, 263, 265)을 더 포함할 수 있다.
전력 생산 장치들(211, 213, 215) 중 적어도 하나는 단지 내에 구비되어 전력을 생산한다. 전력 생산 장치의 예를 들면, 상부에 가해지는 압력을 전기에너지로 변환하는 자가발전 블록, 단지의 공용 부분에 설치되는 태양광 발전 모듈, 단지별로 설치되는 태양광 모듈, 계단의 디딤판에 작용하는 하중을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 계단 설비가 있다. 전력 생산 장치의 구체적인 예에 대해서는 후술하기로 한다.
세대 식별 장치들(221, 223, 225) 중 적어도 하나는 전력 생산 장치들(211, 213, 215) 중 적어도 하나를 통하여 전력을 생산하는 세대를 식별하기 위한 세대 식별 정보를 생성한다. 세대 식별 장치들(221, 223, 225) 중 적어도 하나는 세대별로 구별되는 출입카드, 차량에 부착된 차량 인식 카드 및 상기 전력 생산 장치의 아이디(ID) 중 적어도 하나를 이용하여 전력을 생산하는 세대를 식별할 수 있다.
예를 들어, 세대 식별 장치-1(221)은, 전력 생산 장치-1(211)를 통해 전력을 생산하는, 특정 세대 또는 개인을 식별할 수 있다. 전력 생산 장치-1(211)을 세대별로 설치된 태양광 모듈이라 가정하면, 세대 식별 장치-1(221)은 태양광 모듈 각각에 부여된 고유 ID를 이용하여 전력을 생산하는 세대를 식별할 수 있다.
예를 들어, 전력 생산 장치-2(213)를 아파트 내 도로에 깔려 있는 자가 발전 블록이라 가정하면, 전력이 생산되어 전력 축적 장치(230)에 저장되는 시각 및 차량에 부착된 차량 인식 카드를 고려하여 전력을 생산하는 세대를 식별할 수 있다.
만일, 전력이 생산되어 전력 축적 장치(230)에 저장되고 있지만, 전력을 생산하는 세대에 대한 정보가 없는 경우, 전력 축적 장치(230)는 이때의 전력을 공용 시설을 위한 전력으로 기록하고, 저장할 수 있다.
전력 축적 장치(230)는, 전력 생산 장치들(211, 213, 215)에 의하여 생산되는 전력을 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장한다. 전력 축적 장치(230)는 복수의 전력 저장부 또는 전력 저장 설비를 포함하여 구성될 수 있다. 전력 축적 장치(230)는 상용화된 전력 저장 시스템을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 전력 축적 장치(230)는 야간의 잉여전력을 물의 위치에너지로 바꾸어 저장하는 양수식 발전설비를 포함할 수 있다. 또한, 전력 축적 장치(230)는 전력을 화학적 에너지로 저장하는 고성능 전지 또는 압축공기를 압력에너지로서 저장하여 가스터빈으로 발전하는 시스템, 관성모멘트가 큰 플라이휠을 전동기로 회전시켜 운동에너지로서 저장하는 플라이휠시스템 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 축적 장치(230)는 도 9에 도시된 바와 같이, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 제1 전력저장유닛(910), 상기 관리장치의 제어에 따라 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력을 저장하는 제2 전력저장유닛(920) 및 상기 제1 전력저장유닛(910) 및 제2 전력저장유닛(920) 각각의 전력 저장량을 측정하고, 측정된 전력 저장량을 상기 관리 장치(240)로 주기적으로 전송하는 전력저장관리부(930)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 전력 축적 장치(230)는 전력 생산 장치로부터 전력이 수신되는 시간 및 세대 식별 정보를 매칭함으로써, 세대별로 생산전력을 구분하여 저장할 수도 있다.
관리장치(240)는 도 1의 전력 관리(104)에 대응하는 동작을 수행하기 위한 장치이다. 따라서, 관리장치(240)는 중앙 통제를 위한 서버 시스템 또는 대용량 컴퓨터로 구성될 수 있다. 또한, 관리장치(240)는 단지 내의 세대별 생산 전력 및 소비 전력을 관리한다. 도 10은 관리장치(240)의 구성 예를 나타내는 도면이다.
관리장치(240)는 제1 관리부(1010), 제2 관리부(1020), 제3 관리부(1030) 및 제4 관리부(1040)로 구성될 수 있으며, 시스템 또는 대용량 컴퓨터의 속성 상 관리장치(240)의 구성이 이에 한정되지는 않는다.
제1 관리부(1010)는 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 관리한다. 예를 들어, 제1 관리부(1010)는 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 관리한다. 여기서, 통계치 관리는, 세대별 생산 전력량 및 소비 전력량을 측정하고 기록하는 것일 수 있다. 또한, 제1 관리부(1010)는 임의의 세대에서 소비되는 전력이 상기 임의의 세대에서 생산되는 전력보다 많은 경우, 가장 저렴한 전력을 선택하고 선택된 전력을 상기 임의의 세대로 공급하도록 관리장치(240)를 제어할 수 있다. 또한, 제1 관리부(1010)는 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 세대별 총 소비 전력의 평균치를 계산할 수 있다.
제2 관리부(1020)는 전력 축적 장치(230)에 저장된 총 전력량 및 제1 관리부(1010)에서 계산되는 통계치를 고려하여 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력량을 관리한다. 여기서, 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력량의 관리는, 전력 부족이 예상되는 경우 전력 공급 업체에게 요청하는 동작을 포함한다. 또한, 제2 관리부(1020)는 전력 축적 장치에 저장된 전력량과 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 상기 세대별 총 소비 전력의 평균치를 고려하여, 전력 공급 업체로 전력 공급을 요청할 수 있다. 이때, 제2 관리부(1020)는 전력 공급 업체로부터의 전력 공급이 필요하다고 판단하는 경우, 심야 전력을 우선적으로 요청하도록 관리 장치(240)를 제어할 수 있다. 전력 공급 업체로부터 심야 전력이 공급되는 경우, 심야 전력은 도 9의 제1 전력저장유닛(910)에 저장될 수 있다.
제3 관리부(1030)는 전력 축적 장치(230)에 저장된 전력의 세대별 공급량을 관리한다. 즉, 제3 관리부(1030)는 전력 축적 장치(230)로부터 세대별로 공급되는 전력량을 측정하고 기록할 수 있다.
제4 관리부(1040)는 통계치를 고려하여 세대별 과금 정보를 생성하고, 생성된 과금 정보의 전송, 기록 및 변경을 관리한다. 여기서, 통계치는 세대별 생산 전력량 및 소비 전력량일 수 있다. 예를 들어, 제4 관리부(1040)는 생산 전력량과 소비 전력량의 비율, 해당 세대의 생산 전력량 대비 자급률, 자가 발전 시설의 보유 비율 등을 고려하여 각 세대별로 과금 정보를 생성할 수 있다. 만일, 임의의 세대가 공용시설에 설치된 태양광 모듈에 대한 최초 설치비용을 일정부분 부담한 경우, 제4 관리부(1040)는 이러한 사정을 과금 정보에 반영할 수도 있다.
한편, 관리장치(240)를 통한 에너지의 생산/소비를 관리하는 시나리오를 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
1) 각 가정에 설치된 스마트 그리드 화면에 전력의 생산량이 측정되어 기록된다. 동시에 각 가정에서 소비되는 전력이 측정되어 기록되는데 생산량과 소비량의 차이에 따라 잔여 전력을 +와 -로 표시되어 수치를 나타낸다.
2) 생산량 대비 소비량이 적으면 파란색 불이 켜지고, 비슷하면 노란불, 소비량이 더 많으면 빨간색 불이 나와 각 가정에 소비지수를 알려준다. 여기서 가정 내에서 사용하는 가전제품은 상기정보를 통하여 스스로 동작이 되거나 중단되는 기능이 탑재될 수도 있다.
3) 각 가정에서 생산된 전력이 지하 축전기에 저장되면 중앙 통제실에서 그 수치를 전체적으로 관리하게 된다. 각 가정에서 어느 정도의 전력이 생산되는지, 또한 소비되는지를 실시간으로 기록하게 되고, 총 생산량과 총 소비량을 비교하여 분석한다.
4) 한 가정에서 소비되는 전력이 생산 전력보다 많은 경우, 공급 가능한 가장 저렴한 전력을 검색하게 된다. 전력이 남는 가정의 전력을 가져와 우선 사용하면, 한국전력에서 전력을 가져오는 것보다 이동거리가 짧고, 기타 비용이 들어가지 않기 때문에 비용을 절감할 수 있다. 소비되는 전력이 생산 전력보다 적은 경우 해당가정의 잉여 전력으로 표시되어 축전기에 저장된다.
5) 중앙통제실에서는 전력의 총 생산량 대비 총 소비량이 더 많아지게 되면, 축전기에 전력을 보충해야 한다. 그 때 심야전력 (혹은 과거 통계의 최저전력 시간 혹은 실시간 한전에서 보내주는 최저전력 시간)을 이용하여 비용을 절감한다.
6) 중앙 통제에서는 총 생산량과 총 소비량을 항상 실시간으로 기록하기 때문에 평균적인 생산량과 소비량을 알 수 있다. 일일평균 사용량에 대한 5일치(가정치로서 변동가능 함) 전력을 보유하지 못하면 한국전력에 전력을 요청한다. 심야전력 (혹은 과거 통계의 최저전력 시간 혹은 실시간 한전에서 보내주는 최저전력 시간)을 이용하여, 심야에 전력을 보충하고 사용량이 많은 낮 시간과 저녁 시간대 각 가정에 전력을 공급한다. 또한 생산량이 소비량보다 많아질 때는 축전기에 저장하고 이를 근처 동네에 팔 수 있다.
이와 같이, 일 측면에 따른 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법은, 단지 내에 구비된 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 단계와, 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 계산하는 단계와, 전력 축적 장치에 저장된 전력량 및 상기 통계치를 고려하여 전력 공급 업체로 요청하는 전력량을 계산하는 단계 및 심야시간에 상기 전력 공급 업체로부터 상기 계산된 전력량만큼의 전력을 수신하는 단계를 포함한다.
도 3은 아파트 단지 내에 전력 생산 장치 및 세대 식별 장치가 구비된 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 차량(321)의 통행량이 많은 부분(320)에는 자가 발전 블록들이 설치되어 있다. 또한, 주민들의 통행이 많은 곳에도 자가 발전 블록들(310-1, 310-2, 310-M)이 설치되어 있을 수 있다. 차량(321)의 통행량이 많은 부분(320)은 주차장 입구 또는 아파트 진입로 등이 있을 수 있다. 이때, 차량(321)이 자가 발전 블록이 설치된 부분(320)을 통과하게 되면, 세대 식별 장치(330)는 차량의 RFID카드 또는 IR카드를 인식함으로써, 어느 세대가 해당 시간에 자가 발전 블록이 설치된 부분(320)을 통과하였는지를 알 수 있다. 세대 식별 장치(330)는 세대 식별 정보를 중앙통제실 또는 에너지 뱅크로 전송함으로써, 자가 발전 블록을 통해 생산되는 전력이 어느 세대에 의하여 생산되는 전력인지를 인지할 수 있도록 한다. 자가 발전 블록의 구현 예들은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같다.
도 4 및 도 5는 자가 발전 블록의 구현 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 일반 보도블럭(400)의 하부에 압전소자(410)가 설치된다. 여기서 압전소자(410)로는 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기고 또 전기장속에 두면 기계적인 변형이 생기는 현상을 가지는 소자를 말하는 것으로서, BaTiO3 또는 PbTiO3 등의 티탄산염을 주로 사용한다. 압전소자(410)의 상부 전극(412)은 보도블럭(400)의 하면에 접촉하고 있으며, 압전소자(410)의 하부 전극(414)은 접지체에 접속하거나 지면에 접촉시켜 어스(earth) 전위로 한다. 한편, 상부 전극(412)은 제1 다이오드(420)의 애노드측에 접속하고, 제1 다이오드(420)의 캐소드측은 콘덴서(430)에 접속한다. 이와 같이 접속하면 상부 전극(412)과 하부 전극(414) 사이에 발생하는 전압에서 제1 다이오드(420)의 순방향 전압을 초과하는 부분은 콘덴서(430)에 전하로서 축적된다. 콘덴서(430)에 축적된 전하는 제2 다이오드(422)를 통하여 빠져나가며 DC to AC 변환기(440)를 거쳐서 교류로 변환된 후 일반 전기에너지로서 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 유닛 자가발전 블럭들은 도 1에 도시한 바와 같으나, 한쪽 유닛 자가발전 블럭에 포함된 콘덴서(430)에는 플러그(432)가, 다른 유닛 자가발전 블럭에 포함된 콘덴서(430)에는 콘센트(434)가 각각 연결되어 있어서 유닛 자가발전 보도블럭들의 저장수단이 서로 연결될 수 있도록 되어 있다. 도 5의 예에서는 2개의 유닛자가발전 블럭들을 서로 연결하였으나, 연결수단을 다양화하면 여러 개의 유닛 자가발전 블럭들의 저장수단들을 여러 개씩 직렬 또는 병렬로 연결하여 전하 저장량을 늘릴 수도 있고, 전압차이를 높게 만들 수도 있다. 이러한 연결수단은, 예컨대 플러그나 콘센트로 만들 수도 있고, 막대모양으로 만들 수도 있다.
도 6 내지 도 8은 계단 설비의 구현 예를 나타낸다.
도 6은 계단을 이용한 따른 전력생산장치의 예시적인 단면도이고, 도 7은 도 6의 평면도이며, 도 8은 계단을 이용한 전력생산장치의 다른 예를 나타낸다.
일 측면에 있어서, 전력생산장치는 계단을 구성하는 수평디딤판(690)중 일부에 설치될 수 있다. 즉, 통상 계단은 수평디딤판(690)과 수직판(620) 및 계단참(695)으로 이루어지며, 사람들은 상기 수평디딤판(690)을 딛고 다니면서 계단을 오르내리게 된다. 이때, 수직판(620)은 수평디딤판(690)을 견고히 고정하며, 계단참(695)은 계단 길이의 중간부에 휴식을 취할 수 있도록 넓게 형성된 판이다. 상기 수평디딤판(690)의 일부를 절개하여 도 6과 같이 유동판(640)으로 만들고, 이 유동판(640)의 하부에 전력생산을 위한 발전기구(650)를 설치함으로써 전력을 생산할 수 있다. 여기에서, 상기 유동판(640)은 도 7과 같이, 올라가고 내려오는 쪽 모두, 다시 말해 수평디딤판(690)을 그 길이 방향으로 다수개 분할하여 구성됨이 바람직 한 바, 이는 유동판(640)의 갯수가 많을수록 더 많은 전기를 생산할수 있기 때문이다. 아울러, 상기 유동판(640)은 그 길이 중심이 도 6에 도시된 바와 같은 형태로 회전축에 의해 절개되지 않은 수평디딤판(690)의 양측면에 축고정되어 회전가능하게 구성된다.
그런데, 상기 유동판(640)은 큰 반경을 가지고 회전되는 것이 아니고 아주 미세한 범위내에서 유동되는 형태로 회전 가능하면 족하다. 또한, 상기 유동판(640)의 회전을 제한하기 위해 수직판(620)의 하단에는 스토퍼(622)가 돌출되고, 상기 유동판(640)의 일단은 상기 스토퍼(622)에 얹혀지는 형태로 배치된다.
한편, 상기 발전기구(650)는 도 6의 경우 예시를 위해 측단면으로 한 개만 도시하였으나 상기 유동판(640)의 저면에 일정간격을 두고 다수개 설치될 수 있다.
그리고, 각 발전기구(650)로부터 인출된 리드선(612)은 축전기와 같은 집전기(630)로 연결되어 생산된 전기를 모을 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 발전기구(650)는 도 6의 확대 단면도에서와 같이, 유동판(640)의 일단 저면에는 가압로드(680)가 일체로 고정되고, 상기 가압로드(680)는 실린더(660)에 삽입된다. 상기 실린더(660)는 수직판(620)과 평행하도록 수평디딤판(690)의 하부에 매립 설치된다. 아울러, 상기 실린더(660)의 내부 바닥면에는 압전소자(650)가 설치되고, 상기 압전소자(650)로부터 인출된 리드선(612)은 앞서 설명하였듯이 집전기(630)로 연결된다.
그리고, 상기 가압로드(680)에 탄성복귀력을 제공하기 위해 상기 실린더(660) 내부에 삽입되는 가압로드(680)의 외주면에는 스프링(670)이 끼워진다. 이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 사람들이 계단을 오르 내리면서 유동판(640)을 밟게 되면 사람들의 체중이 유동판(640)의 선단에 가해지고, 이로 인해 유동판(640)의 선단 저면에 일체로 고정된 가압로드(680)가 하강하게 된다. 이는 상기 유동판(640)이 회전축을 중심으로 유동(회전)가능하게 설치되어 있기 때문에 가능하다. 따라서, 가압로드(680)는 스프링(670)을 압축하면서 하강하여 압전소자(650)를 압박하게 되고, 이때의 가압력에 의해 압전소자(650)에서는 전기가 생기게 되며 이는 리드선(612)을 타고 집전기(630)로 집전되게 된다. 이후, 유동판(640)에 실렸던 하중이 사라지게 되면 상기 가압로드(680)는 스프링(670)의 탄성복귀력에 의해 원래 위치로 복귀되게 된다. 이와 같은 과정이 다수개의 발전기구(650)에서 동시 다발적으로 무수히 많이 일어나게 되면 많은 전력을 생산할 수 있게 된다.
다른 한편, 계단 설비는 도 8과 같은 형태로도 변형될 수 있으며, 이를 통해 더욱 더 많은 양의 전기를 단시간에 축전시킬 수도 있을 것이다. 예컨대, 앞서 설명한 실시예에서는 유동판(640)의 일단에만 발전기구(650)를 설치하였으나, 본 실시예에서는 유동판(640)의 양단에 각각 설치되므로 그 효율이 더욱 증대될 것이다. 이 경우는 대부분 앞서 설명한 실시예와 동일한 구조를 취하나 스토퍼(622)가 없다는 점에서 차이를 가질 뿐이다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
211 : 전력 생산 장치-1 230 : 전력 측정 장치
213 : 전력 생산 장치-2 240 : 관리 장치
215 : 전력 생산 장치-N 250 : 공용 시설
221 : 세대 식별 장치-1 261 : 세대-1
223 : 세대 식별 장치-3 263 : 세대-2
225 : 세대 식별 장치-N 265 : 세대-K

Claims (14)

  1. 단지 내에 구비된 전력 생산 장치;
    상기 전력 생산 장치를 통하여 전력을 생산하는 세대를 식별하기 위한 세대 식별 정보를 생성하는 세대 식별 장치;
    상기 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 상기 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 전력 축적 장치; 및
    단지 내의 세대별 생산 전력 및 소비 전력을 관리하기 위한 관리장치를 포함하며,
    상기 관리장치는
    세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 관리하는 제1관리부;
    상기 전력 축적 장치에 저장된 전력량 및 상기 통계치를 고려하여 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력량을 관리하는 제2관리부; 및
    상기 전력 축적 장치에 저장된 전력의 세대별 공급량을 관리하는 제3관리부
    를 포함하는 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는 상부에 가해지는 압력을 전기에너지로 변환하는 자가발전 블록들을 포함하고,
    상기 자가발전 블록들은 단지 내에 차량 통행로 및 주차장 입구에 설치되는 것을 특징으로 하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는 단지 내에 설치된 태양광 발전 모듈 또는 세대별로 설치된 태양광 발전 모듈을 포함하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는 계단의 디딤판에 작용하는 하중을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 계단 설비를 포함하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세대 식별 장치는 세대별로 구별되는 출입카드, 차량에 부착된 차량 인식 카드 및 상기 전력 생산 장치의 아이디(ID) 중 적어도 하나를 이용하여 전력을 생산하는 세대를 식별하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력 축적 장치는,
    세대별로 구분된 전력을 저장하는 제1 전력저장유닛;
    상기 관리장치의 제어에 따라 전력 공급 업체로부터 공급되는 전력을 저장하는 제2 전력저장유닛; 및
    상기 제1 전력저장유닛 및 제2 전력저장유닛 각각의 전력 저장량을 측정하고, 측정된 전력 저장량을 상기 관리 장치로 주기적으로 전송하는 전력저장관리부를 포함하며,
    상기 전력 축적 장치는 전력 생산 장치로부터 전력이 수신되는 시간 및 세대 식별 정보를 매칭하여 상기 세대별로 생산전력을 구분하여 저장하는
    에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관리부는 임의의 세대에서 소비되는 전력이 상기 임의의 세대에서 생산되는 전력보다 많은 경우, 가장 저렴한 전력을 선택하고 선택된 전력을 상기 임의의 세대로 공급하도록 상기 관리 장치를 제어하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관리부는 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 세대별 총 소비 전력의 평균치를 계산하고,
    상기 제2 관리부는 상기 전력 축적 장치에 저장된 전력량과 상기 세대별 총 생산 전력의 평균치 및 상기 세대별 총 소비 전력의 평균치를 고려하여, 전력 공급 업체로 전력 공급을 요청하도록 상기 관리 장치를 제어하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 관리부는 전력 공급 업체로부터의 전력 공급이 필요하다고 판단하는 경우, 심야 전력을 우선적으로 요청하도록 상기 관리 장치를 제어하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통계치를 고려하여 세대별 과금 정보를 생성하고, 생성된 과금 정보의 전송, 기록 및 변경을 관리하는 제4 관리부를 더 포함하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 시스템.
  12. 단지 내에 구비된 전력 생산 장치에 의하여 생산되는 전력을 세대 식별 정보를 이용하여 세대별로 구분하고, 세대별로 구분된 전력을 저장하는 단계;
    세대별 총 생산 전력의 평균치 및 세대별 총 소비 전력의 평균치를 포함하는 세대별 생산 전력 및 소비 전력의 통계치를 계산하는 단계;
    전력 축적 장치에 저장된 전력량 및 상기 통계치를 고려하여 전력 공급 업체로 요청하는 전력량을 계산하는 단계; 및
    심야시간에 상기 전력 공급 업체로부터 상기 계산된 전력량만큼의 전력을 수신하는 단계를 포함하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 통계치를 고려하여 세대별 과금 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는, 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법.
KR1020100009443A 2010-02-02 2010-02-02 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템 KR101151841B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009443A KR101151841B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009443A KR101151841B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110089931A KR20110089931A (ko) 2011-08-10
KR101151841B1 true KR101151841B1 (ko) 2012-06-04

Family

ID=44927803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100009443A KR101151841B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101151841B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396094B1 (ko) * 2012-11-12 2014-05-15 삼성물산 주식회사 공동 주택의 지능형 에너지 저장 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101316064B1 (ko) * 2012-03-28 2013-10-10 주식회사 피엠그로우 세대 간 전력 공유 시스템 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396094B1 (ko) * 2012-11-12 2014-05-15 삼성물산 주식회사 공동 주택의 지능형 에너지 저장 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110089931A (ko) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stephen et al. Domestic load characterization through smart meter advance stratification
US20110001356A1 (en) Systems and methods for electric vehicle grid stabilization
KR101298500B1 (ko) 마이크로그리드 시뮬레이션 장치 및 전력 관리 시스템
US10224719B2 (en) Energy management system for residential community
CN106602691A (zh) 一种能量收集利用系统及方法
JP2015507913A (ja) 発電能力の適応化とエネルギー貯蔵装置サイズの決定
CN102509162A (zh) 一种居民智能用电管理方法和管理系统
JP2010220428A (ja) 電力融通システム
CN106972572A (zh) 一种高速公路新型充电站
Verzijlbergh et al. Deriving electric vehicle charge profiles from driving statistics
JP6587336B2 (ja) 再生可能エネルギー電力の分散型蓄電システム
KR102381727B1 (ko) 전기 요금 절감 관리서버, 방법 및 이를 수행하는 컴퓨터로 판독가능한 기록매체
CN109617210A (zh) 一种适用于小型负载的复合微能源系统及其能量管理方法
CN109190818B (zh) 电力资源管理方法及系统、服务端、计算机可读存储介质
KR101151841B1 (ko) 에너지의 생산/소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템
CN110910183A (zh) 基于边缘计算的智慧社区仪表数据快速处理系统及方法
CN109038678A (zh) 基于大数据的园区分布式能源智能管控系统
CN112541616A (zh) 一种基于需求侧响应的用电调节方法及系统
KR20090026029A (ko) 전기의 충방전을 이용한 전기수요 관리 방법 및 전기수요관리서버
CN108734981A (zh) 结合交通拥堵情况的预约租车系统及方法
KR102590224B1 (ko) 전력 관리 시스템
CN202885886U (zh) 3g自发电水表
TW202119333A (zh) 可智慧調配充放電的電力儲能系統及其控制方法
CN203520520U (zh) 自助充电装置
WO2019171271A1 (en) Network of multifunctional poles along the public road and on the public and private domain that deliver electrical energy and superfast data for multiple applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150417

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160325

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190807

Year of fee payment: 8