KR101213081B1 - 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템 - Google Patents

전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101213081B1
KR101213081B1 KR1020110010032A KR20110010032A KR101213081B1 KR 101213081 B1 KR101213081 B1 KR 101213081B1 KR 1020110010032 A KR1020110010032 A KR 1020110010032A KR 20110010032 A KR20110010032 A KR 20110010032A KR 101213081 B1 KR101213081 B1 KR 101213081B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power consumption
voucher
information
node
Prior art date
Application number
KR1020110010032A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120094172A (ko
Inventor
김황남
손혜진
Original Assignee
고려대학교 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 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020110010032A priority Critical patent/KR101213081B1/ko
Publication of KR20120094172A publication Critical patent/KR20120094172A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101213081B1 publication Critical patent/KR101213081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
    • G06Q20/38—Payment protocols; Details thereof
    • G06Q20/40—Authorisation, e.g. identification of payer or payee, verification of customer or shop credentials; Review and approval of payers, e.g. check credit lines or negative lists
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/06—Buying, selling or leasing transactions

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

서로 상이한 전력 소비 노드간의 전력 거래 방법에 있어서, 제 1 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 요청 메시지에 대한 응답으로서 제 2 전력 소비 노드의 가용 전력 정보를 포함하는 전력 정보 메시지를 전송하는 단계, 상기 전력 정보 메시지에 대한 응답으로서 전력 구매 수락을 알리는 수락 메시지를 상기 제 1 전력 소비 노드로부터 수신하는 단계, 상기 수락 메시지의 수신에 따라 전력 거래 성립에 대한 바우처(voucher)를 생성하는 단계 및 상기 생성된 바우처를 상기 제 1 전력 소비 노드로 발급하는 단계를 포함하되, 상기 바우처는 상기 제 1 및 제 2 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함하는 것인 전력 거래 방법을 제공한다.

Description

전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템 {ELECTRIC POWER TRADING METHOD AND ENERGY MANAGEMENT SYSTEM PERFORMING THE SAME}
본 발명은 스마트그리드에 사용되는 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
스마트그리드란 통신 네트워크 기능이 강화된 전력망을 말한다. 스마트그리드는 전력의 생산부터 전력의 소비까지 일련의 모든 과정이 자동화 되는 것을 도와주며 또한 소비자와 전력 서비스 공급 업체 간 양방향성 통신을 가능하게 한다.
스마트그리드를 통해 소비자는 가정 혹은 사업장에 전력 기기를 설치하여 재생 에너지를 생산해 전력시장에 팔 수 있으며, 실시간 전력 가격을 스마트미터를 통하여 파악한 후 저렴한 가격 시간대에 전력을 선택적으로 사용할 수 있다.
한편, 소비자는 전력 서비스 공급 업체와의 계약에 따라 전력 서비스 공급 업체로부터 일대일로 전력 및 전력에 관한 정보 서비스를 공급받는다. 그러나 소비자는 일반적으로 전력 서비스 공급 업체와의 계약에도 불구하고 전 기간에 걸쳐 고르게 전력을 소모하기보다는 특정 시기에 집중적으로 전력을 소모한다. 예를 들어, 장갑 제조 업체의 경우 가을이나 겨울철에 주로 장갑을 생산하므로 봄이나 여름철보다 가을 또는 겨울철에 많은 전력을 소모한다. 이와 같이 대부분의 소비자들이 서로 각자의 패턴에 따라 전력을 소비할 경우 전력 소비는 분산되며 전력의 생산과 소비는 비효율적이 되어 많은 비용이 낭비된다는 문제가 있다.
또한, 시기에 따라 남는 전력을 저장소에 저장한 후 적절한 때에 사용하는 방안을 생각할 수 있으나, 시설물의 구축, 유지를 위한 기술이나 비용적인 측면에 비추어 볼 때 현실적으로 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 협력적 소비관계에 있는 전력 소비 노드간 전력 거래를 수행하기 위한 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 타 전력 소비 노드와의 전력 거래를 위한 에너지 관리 시스템은, 가용 전력 정보를 수집하는 전력 정보 수집부, 상기 타 전력 소비 노드로부터 수신한 전력 구매를 위한 요청 메시지의 응답으로서 상기 가용 전력 정보가 포함된 메시지를 송수신하여 전력 거래를 설정하는 전력 거래 설정부, 상기 전력 거래 설정부를 통한 상기 타 전력 소비 노드와의 전력 거래 성립 시, 성립된 전력 거래에 대한 바우처(voucher)를 생성하는 바우처 생성부, 상기 생성된 바우처를 상기 타 전력 소비 노드로 발급하는 바우처 발급부 및 상기 바우처 발급 내역을 저장하는 데이터베이스를 포함하되, 상기 바우처는 상기 타 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 서로 상이한 전력 소비 노드간의 전력 거래 방법은, 제 1 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 요청 메시지에 대한 응답으로서 제 2 전력 소비 노드의 가용 전력 정보를 포함하는 전력 정보 메시지를 전송하는 단계, 상기 전력 정보 메시지에 대한 응답으로서 전력 구매 수락을 알리는 수락 메시지를 상기 제 1 전력 소비 노드로부터 수신하는 단계, 상기 수락 메시지의 수신에 따라 전력 거래 성립에 대한 바우처(voucher)를 생성하는 단계 및 상기 생성된 바우처를 상기 제 1 전력 소비 노드로 발급하는 단계를 포함하되, 상기 바우처는 상기 제 1 및 제 2 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 불필요하게 생산되는 전력을 절약할 수 있으며, 특히 시기에 따라 전력 소비량이 다른 전력 소비자는 전력 소비 비용을 절감할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 전력 서비스 소비자가 오직 전력 서비스 공급자에 대해 일대일로 전력 서비스를 구매하는 것이 아니라 하나의 커뮤니티 그룹을 형성하여 공용으로 전력을 구매하고 이를 나누어 소비함으로써 전력 수요의 분산화 및 소비자의 적극적 스마트그리드 참여, 전력시장의 활성화 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 신원을 아는 거래자는 누구든지 공용키를 획득할 수 있으며, 이는 기존 암호화 과정에서 발생하는 공용키를 얻기 위해 필요로 하는 커뮤니케이션 로드를 감소시킬 뿐만 아니라, 공용키를 얻기 위해 필요로 하는 인증서를 유지해야 하는 번거로움을 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트그리드 네트워크를 나타내기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바우처 생성 과정을 설명하기 위한 바우처 스킴을 도시한다.
도 4는 종래 산업별 전력 소비량을 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 바우처 스킴을 적용한 경우 산업별 전력 소비량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 시스템을 도시한 블록도이다.
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 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 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 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트그리드 네트워크를 나타내기 위한 구성도이다.
스마트그리드 네트워크는 도 1에 나타낸 바와 같이, 전력 서비스 공급자(20), 전력 서비스 소비자(40) 및 전력 서비스 관리자(60)를 포함한다.
스마트그리드는 통신 네트워크 기능이 강화된 전력망을 뜻하는 것으로서, 전력의 생산부터 전력의 소비까지 일련의 모든 과정이 자동화되는 것을 도와준다. 또한, 스마트그리드는 전력 서비스 공급자(20)와 전력 서비스 소비자(40) 간 양방향 통신을 가능하게 하여 전력 서비스 소비자(40)의 능동적 스마트그리드 참여를 유도할 수 있다. 참고로, 스마트그리드 네트워크의 통신 인터페이스는 RS485, Zigbee, PLC, WiFi 또는 LAN를 이용하여 구현된 것일 수 있다.
전력 서비스 소비자(40)에는 예컨대 가정(42), 산업기관(44)이 있으며, 그 밖에도 기업, 연구기관 등이 있다. 각 전력 서비스 소비자(40)는 시설 내부에 전력 및 통신 네트워크를 구축할 수 있다. 예를 들어, 가정(42)은 홈 영역 네트워크(Home Area Network)를 구축하여 전력을 분배하고, 사용된 전력 정보를 수집할 수 있다. 전력 서비스 소비자(40)는 전력 서비스 공급자(20)와의 계약에 따라 전력 서비스 공급자(20)로부터 직접 전력과 전력 관련 정보 서비스를 공급받을 수 있다.
또한, 개별 전력 서비스 소비자(40)는 에너지 관리 시스템(Energy Management System)(43, 45, 53, 55)을 사용한다. 에너지 관리 시스템(43, 45, 53, 55)은 개별 전력 및 통신 네트워크 내에 있는 가전기기들과 통신하여 현 전력 가격에 따라 기기 사용여부를 결정하기도 하며, 전력 서비스 공급자(20), 타 전력 서비스 소비자, 배전망 및 송전망과 같은 타 도메인과 통신할 수도 있다. 에너지 관리 시스템(43, 45, 53, 55)을 통해 각 전력 서비스 소비자(40)는 전력 사용과 관련된 정보를 제공받을 수 있으며, 이를 이용하여 능동적으로 스마트그리드 네트워크에 참여할 수도 있다. 그밖에 에너지 관리 시스템(43, 45, 53, 55)은 스마트그리드 네트워크에 가해지는 보안 공격에 대한 감시 및 보호 기능을 수행할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 서비스 소비자(40)는 협력 수요 기관(50)을 포함한다. 협력 수요 기관(50)은 개별 전력 소비 노드(52, 54)의 집합으로 구성될 수 있으며, 전력 소비 노드는 가정(42), 산업기관(44) 등 모든 형태의 개별 전력 서비스 소비자일 수 있다. 도면에는 두 개의 전력 소비 노드만 포함된 것으로 도시되어 있으나, 그 이상의 노드가 포함될 수 있다.
한편, 각 전력 소비 노드의 동작을 관리하는 관리 노드(56)가 포함될 수 있다. 관리 노드(56)는 키 관리부(57)를 포함하고, 키 관리부(57)는 각 전력 소비 노드별로 비밀키를 생성하여, 각 전력 소비 노드에 제공한다. 키 관리부(57)의 상세 동작은 추후 설명하기로 한다.
협력 수요 기관(50)은 전력 서비스 공급자(20)와의 직접적인 계약에 따라 전력을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 타 전력 소비 노드와도 전력 거래 계약을 설정함으로써 전력을 공급받을 수도 있다. 예를 들어 제 1 전력 소비 노드(52)는 제 2 전력 소비 노드(54)와 전력 거래 계약을 설정하여, 제 2 전력 소비 노드(54)가 매월 전력 서비스 공급자(20)로부터 공급받게 될 전력 중 100KW 가량을 대신 공급받을 수 있다. 전력 거래 계약은 필요에 따라 시기를 한정하여 특정될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 수요 기관(50)은 전력 소비를 다각화시킴으로 인해 전력 소비를 감소시킬 수 있다는 장점이 있으며, 이와 관련해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바우처 생성 과정을 설명하기 위한 바우처 스킴을 도시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법은 전력 거래 설정 단계(S100 내지 S140)와 바우처 발급 단계(S150 내지 S180)로 나뉠 수 있다. 전력 거래 설정 단계(S100 내지 S140)는 제 1 및 제 2 전력 소비 노드(52, 54) 간 전력 거래 설정을 위한 메시지 송수신에 의해 실행될 수 있고, 바우처 발급 단계(S150 내지 S180)는 전력 거래 성립에 따른 거래자간 인증서 생성 단계로서 일측 전력 소비 노드에 의해 실행될 수 있다. 또한 바우처 발급 단계(S150 내지 S180)는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
협력 관계를 맺기 전, 키 관리부(57)는 셋업(SETUP) 단계를 통해 암호화 및 복호화에 사용될 시스템 파라미터, 해쉬함수 및 시스템 마스터키를 정의할 수 있다. 또한, 키 관리부(57)는 추출(EXTRACT) 단계를 통해 공용키와 비밀키를 생성할 수 있다. 공용키는 노드의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소를 기초로 생성된 것일 수 있으며, 비밀키는 공용키와 시스템 마스터키를 이용하여 생성된 것일 수 있다. 이러한 비밀키는 오직 키 관리부(57)만이 생성할 수 있다. 또한 키 관리부(57)는 물리적으로, 소프트웨어적으로 안전성이 보장되어야만 한다. 각 노드의 비밀키는 안전한 채널을 통하여 배분되거나, 혹은 노드 설치 전에 미리 이식된다. 공용키는 어느 노드든지 상대방의 신원을 알기만 한다면 생성해낼 수 있으므로, 번거로운 분배절차가 필요하지 않으며 또한 번거로운 공용키 요청 단계를 필요로 하지 않는다. 공용키는 전력 소비 노드의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소와 같은 신원 기반 정보를 기초로 생성된 것일 수 있다.
먼저, 제 1 전력 소비 노드는 제 2 전력 소비 노드로 요청 메시지를 전송한다(S100).
제 1 전력 소비 노드(52)는 전력 구매를 위한 요청 메시지를 생성하여 제 2 전력 소비 노드(54)로 전송한다. 요청 메시지는 제 1 전력 소비 노드(52)의 고유 아이디, 전자 서명 및 필요 전력량 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 전력 소비 노드(52)에 의해 생성된 요청 메시지는 제 2 전력 소비 노드(54)뿐만 아니라 스마트그리드 네트워크 상의 모든 노드로 브로드캐스팅될 수 있다.
다음으로, 제 2 전력 소비 노드는 가용 전력 정보를 수집하여 전력 정보 메시지를 생성한다(S110).
제 2 전력 소비 노드(54)는 제 1 전력 소비 노드(52)로부터 요청 메시지를 수신하여 가용 전력 정보를 수집한다. 가용 전력 정보를 수집하기 위해 제 2 전력 소비 노드(54)는 먼저 전력 정보를 수집한 후, 수집된 전력 정보를 기초로 제 2 전력 소비 노드(54)의 가용 전력량을 산출할 수 있다. 제 2 전력 소비 노드(54)는 가용 전력 정보를 이용하여 전력 정보 메시지를 생성할 수 있으며, 전력 정보 메시지는 가용 전력 정보뿐 아니라 제 2 전력 소비 노드(54)의 고유 아이디 및 전자서명을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 제 2 전력 소비 노드는 제 1 전력 소비 노드로 전력 정보 메시지를 전송하고(S120), 제 1 전력 소비 노드는 수락 메시지를 생성한다(S130).
제 1 전력 소비 노드(52)는 제 2 전력 소비 노드(54)뿐만 아니라 스마트그리드 네트워크 상의 타 전력 소비 노드로부터도 전력 정보 메시지를 수신할 수 있다. 만약 제 1 전력 소비 노드(52)가 제 2 전력 소비 노드(54)를 전력 거래 대상으로 선정할 경우 제 1 전력 소비 노드(52)는 전력 정보 메시지에 대한 응답으로서 전력 구매 수락을 알리는 수락 메시지를 생성한다. 수락 메시지는 제 2 전력 소비 노드(54)로부터 수신한 전력 정보 메시지에 포함된 고유 아이디 또는 전자서명을 이용하여 암호화한 것일 수 있다.
다음으로, 제 1 전력 소비 노드는 제 2 전력 소비 노드로 수락 메시지를 전송한다(S140).
이로써, 제 1 및 제 2 전력 소비 노드(52, 54) 간 전력 거래가 설정된다.
다음으로, 제 2 전력 소비 노드는 바우처를 생성한다(S150).
제 2 전력 소비 노드(54)는 생성(CREATE) 단계를 통해 제 2 전력 소비 노드(54)의 해쉬체인값과 거래관계 형성과정에서 최종적으로 발생한 전자서명에 대한 자신의 전자서명을 이용하여 바우처를 생성할 수 있다. 바우처는 제 1 전력 소비 노드(52)의 신원 정보를 기반으로 하는 공용키를 기초로 생성된 것일 수 있다. 이때 바우처는 바우처를 받는 이의 공용키를 사용하므로 상응하는 사람만이 이 바우처를 확인할 수 있다.
생성된 바우처는 제 1 및 제 2 전력 소비 노드(52, 54)의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함할 수 있다. 또한, 생성된 바우처는 해쉬체인 값을 더 포함할 수 있다. 해쉬체인 값은 추후 제 1 전력 소비 노드(52)에 의한 바우처 승인 시 사용될 수 있다.
다음으로, 제 2 전력 소비 노드는 제 1 전력 소비 노드로 바우처를 전송한다(S160).
제 2 전력 소비 노드(54)는 생성된 바우처를 제 1 전력 소비 노드(52)로 발급할 수 있다.
다음으로, 제 1 전력 소비 노드는 바우처를 승인한다(S170).
제 1 전력 소비 노드(52)는 승인(ENSURE) 단계를 통해 수신된 바우처가 정상적인 바우처인지 확인할 수 있다. 제 1 전력 소비 노드(52)는 비밀키와 해쉬체인 값을 이용하여 승인 단계를 수행할 수 있다.
다음으로, 제 1 전력 소비 노드는 제 2 전력 소비 노드로 승인 메시지를 전송한다(S180).
제 2 전력 소비 노드(54)에 의해 생성된 바우처가 정상적인 바우처로 승인된 경우 제 1 전력 소비 노드(52)는 제 2 전력 소비 노드(54)로 승인 메시지를 전송할 수 있다. 추후 전력 사용에 따른 요금 청구 시, 바우처를 발급한 제 2 전력 소비 노드(54)는 거래 전력량에 대응되는 요금 삭감을, 바우처를 수신한 제 1 전력 소비 노드(52)는 거래 전력량에 대응되는 요금이 추가적으로 부과될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법은 협력 수요 기관 또는 협력관계의 소비자라는 새로운 개념을 제시함으로써 전력 수요의 분산화 및 소비자의 적극적 스마트그리드 참여, 전력시장의 활성화 효과를 불러일으킬 수 있다. 협력관계의 소비자란 전력 서비스 소비자(40)가 오직 전력 서비스 공급자(20)에 대해 일대일로 전력 서비스를 구매하는 것이 아니라 하나의 커뮤니티 그룹을 형성하여 공용으로 전력을 구매하고 이를 나누어 소비하는 것이다.
협력관계의 소비자라는 개념은 시기에 따라 전력 소비량이 다른 소비자에게 유리할 수 있다. 예를 들어, 양산을 생산하는 제조업체 A의 경우 봄과 여름에 전력 소비량이 집중될 것이며, 장갑을 생산하는 제조업체 B의 경우 겨울철 전력 소비량이 높을 것이다. A와 B가 협력관계의 소비자를 형성하여 공동으로 전력을 구매할 경우, A는 여름철에 부족한 전력을 B로부터 구입할 수 있다. B는 여름철에 상대적으로 적은 량의 전력을 소비하기 때문에 자신이 사용하지는 않지만 이미 구입하기로 한 전력의 일부를 A에게 되팔 수 있다. 이 경우, A와 B는 전력 거래를 실행하기 위해 본 실시예에 따른 전력 거래 방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법과 협력관계의 소비자로 인해 불필요하게 생산되는 전력을 절약할 수 있다. 그 밖에 전력 거래에 따른 효과는 도 4, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 부가적으로 설명하기로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전력 거래 방법은 금전적 정보를 포함하는 바우처의 보안을 위한 암호화 및 복호화를 수행할 수 있다.
바우처는 금전적 정보를 내포하므로 공격의 대상이 되기 싶다. 바우처는 신원(ID) 기반의 암호화 스킴을 적용하여 공격자로부터의 변조, 위조 등의 공격을 방지할 수 있다. 신원기반의 암호화는 공용키 암호화의 한 종류로서, 공용키는 거래자의 신원을 이용하여 만들어 진다. 거래자의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소 등의 신원이 공용키로 사용될 수 있으며, 신원을 아는 거래자는 누구든지 공용키를 획득할 수 있게 한다. 이는 기존 암호화 과정에서 발생하는 공용키를 얻기 위해 필요로 하는 커뮤니케이션 로드를 감소시킬 뿐만 아니라, 공용키를 얻기 위해 필요로 하는 인증서를 유지해야 하는 번거로움을 줄여주는 효과가 있다.
도 4는 종래 산업별 전력 소비량을 도시한 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 바우처 스킴을 적용한 경우 산업별 전력 소비량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 한국전력공사(Korea Electric Power Corporation, KEPCO)에 의해 조사된 자료로서 조사된 자료로서 요식(Food), 섬유(Textile), 베이직 멘탈(Basic mental), 기계(Machinery), 음향?이미지(Sound, Image), 자동차(Motorcar), 가구(Furniture), 재활용(Recycling) 산업으로부터 소비된 전력량이다. 도 4의 수치는 현 가격정책 및 실험의 진행에 따라 3000의 비율로 축소되었다. 참고로, 현재 한국전력공사의 가격정책은 4 ~ 300kW, 300kW ~ 1000kW, 1000kW 이상으로 전력량에 따라 가격책정에 차등을 두고 있으며, 높은 전력량으로 계약하는 경우에는 단위 전력당 더 높은 가격을 지불하도록 되어 있다.
도 5a 내지 도 5d는 바우처 스킴 적용에 따라 금전적 이익이 나타나는지에 대한 실험 결과로서, 바우처 스킴 적용 전후에 한국전력공사 측에 지불하여야 하는 전력량을 달러 가치로 환산하여 도시하였다.
실험은 섬유와 가구, 음향/이미지와 요식, 베이직 멘탈과 재활용, 기계와 자동차가 각각 협력적인 소비관계를 맺고 바우처를 서로 거래한 것으로 하여 진행되었다. 그 결과, 산업별로 차이는 있으나 비교적 바우처 스킴을 사용한 경우 금전적 이익을 획득한 것을 확인할 수 있다.
바우처 스킴 적용 시 협력적인 소비관계를 형성하는 참여자는 모두 높은 금전적 이익을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 시스템을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시에에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 서로 상이한 전력 소비 노드 간 전력 거래를 위한 시스템으로서, 일측 전력 소비 노드에 포함된 것일 수 있다.
도 6을 참조하면, 에너지 관리 시스템(100)은 전력 정보 수집부(110), 전력 거래 설정부(120), 바우처 생성부(130), 공용키 생성부(132), 바우처 발급부(140), 스마트미터부(150) 및 데이터베이스(160)를 포함한다.
전력 정보 수집부(110)는 에너지 관리 시스템(100)이 속한 전력 소비 노드의 가용 전력 정보를 수집할 수 있다.
전력 거래 설정부(120)는 타 전력 소비 노드로부터 수신한 전력 구매를 위한 요청 메시지의 응답으로서 가용 전력 정보가 포함된 메시지를 송수신하여 전력 거래를 설정한다. 이를 위해, 전력 거래 설정부(120)는 타 전력 소비 노드와의 전력 거래 설정을 위한 메시지를 송수신한다.
전력 거래 설정부(120)는 타 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하는 메시지 수신부(122)와 전력 정보 수집부(110)에 의해 수집된 전력 정보를 포함하는 전력 정보 메시지를 전송하는 메시지 전송부(124)를 포함할 수 있다. 또한, 메시지 수신부(122)는 타 전력 소비 노드로부터 전력 거래 설정을 수락하는 수락 메시지를 더 수신할 수 있다.
전력 거래 설정부(120)에 의해 타 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하면, 전력 정보 수집부(110)는 가용 전력 정보를 수집할 수 있다. 전력 정보 수집부(110)에 의해 수집된 전력 정보를 이용하여 전력 정보 메시지가 생성된 후 전력 거래 설정부(120)에 의해 타 전력 소비 노드로 전송될 수 있다. 이 후 전력 거래 설정부(120)는 타 전력 소비 노드로부터 수락 메시지를 수신함으로써 전력 거래가 설정된다.
요청 메시지는 타 전력 소비 노드의 고유 아이디, 전자 서명 및 필요 전력량 정보를 포함하고, 전력 정보 메시지는 일측 전력 소비 노드의 고유 아이디, 전자서명 및 가용 전력 정보를 포함할 수 있다. 또한, 수락 메시지는 일측 전력 소비 노드로부터 수신한 고유 아이디 또는 전자서명을 이용하여 암호화한 것일 수 있다.
바우처 생성부(130)는 전력 거래 설정부(120)에 의한 메시지 송수신에 따라 전력 거래 성립에 대한 바우처(voucher)를 생성한다.
공용키 생성부(132)는 타 전력 소비 노드의 신원 기반 정보에 기초하여 공용키를 생성한다. 이때, 공용키는 타 전력 소비 노드의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소를 기초로 생성된 것일 수 있다.
바우처 생성부(130)는 공용키 생성부(132)로부터 수신한 공용키를 이용하여 바우처를 생성한다. 또한, 바우처는 타 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함할 수 있다.
바우처 발급부(140)는 바우처 생성부(130)에 의해 생성된 바우처를 타 전력 소비 노드로 발급한다. 바우처 발급 내역은 데이터베이스(160)에 저장될 수 있다. 바우처 발급 내역은 전력 거래에 참여한 전력 소비 노드 정보와 전력 거래량, 전력 거래 시기 등 전력 거래 정보를 포함할 수 있다. 발급된 바우처는 비밀키를 기초로 타 전력 소비 노드에 의해 승인될 수 있으며, 비밀키는 공용키를 이용하여 관리 노드(56)에 의해 생성될 수 있다.
스마트미터부(150)는 일측 전력 소비 노드에 대한 전력사용 상태정보를 산출한다. 또한, 스마트미터부(150)는 데이터베이스(160)에 저장된 바우처 발급 내역을 기초로 전력사용 상태정보를 산출할 수도 있다. 예를 들어, 바우처 발급 내역에 타 전력 소비 노드로 7월부터 12월까지 매월 100KW 가량의 전력량을 판매한다는 정보가 포함된 경우 스마트미터부(150)는 이를 반영하여 전력사용 상태정보를 산출할 수 있다.
또한, 스마트미터부(150)는 바우처 발급 내역을 기초로 추후 전력 사용에 따른 요금 청구 시, 바우처를 발급한 전력 소비 노드는 거래 전력량에 대응되는 요금 삭감을, 바우처를 수신한 전력 소비 노드는 거래 전력량에 대응되는 요금이 추가적으로 부과되도록 산출할 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 6에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 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 실시예들은 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 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 전력 서비스 공급자 40: 전력 서비스 소비자
50: 협력 수요 기관 52: 제 1 전력 소비 노드
54: 제 2 전력 소비 노드 60: 전력 서비스 관리자
100: 에너지 관리 시스템 110: 전력 정보 수집부
120: 전력 거래 설정부 122: 메시지 수신부
124: 메시지 송신부 130: 바우처 생성부
140: 바우처 발급부 150: 스마트미터부
160: 데이터베이스

Claims (15)

  1. 전력을 공급받아 소비하는 시설 또는 장치를 포함하는 전력 소비 노드의 에너지 관리 시스템에 있어서,가용 전력 정보를 수집하는 전력 정보 수집부,
    타 전력 소비 노드로부터 수신한 전력 구매를 위한 요청 메시지의 응답으로서 상기 가용 전력 정보가 포함된 응답 메시지를 송수신하여 전력 거래를 설정하는 전력 거래 설정부,
    상기 전력 거래 설정부를 통한 상기 타 전력 소비 노드와의 전력 거래 성립 시, 성립된 전력 거래에 대한 바우처(voucher)를 생성하는 바우처 생성부,
    상기 생성된 바우처를 상기 타 전력 소비 노드로 발급하는 바우처 발급부 및
    상기 바우처 발급 내역을 저장하는 데이터베이스를 포함하되,
    상기 전력 거래 설정부는 상기 응답 메시지가 상기 타 전력 소비 노드의 신원 정보에 대한 전자 서명 및 상기 전력 소비 노드 자신의 신원 정보에 대한 전자 서명을 포함하도록 상기 타 전력 소비 노드와 메시지를 송수신하며,
    상기 바우처는 상기 응답 메시지에서 추출한 상기 타 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함하고,
    상기 바우처에 포함되어 있는 거래 전력 정보는 전력 요금 정산시, 상기 바우처를 발급한 전력 소비 노드에는 상기 거래 전력 정보에 대응되는 요금 삭감을, 상기 바우처를 발급받은 전력 소비 노드에는 상기 거래 전력 정보에 대응되는 요금 추가를 적용하는 데 사용되는 것인 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 거래 설정부는,
    상기 타 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하는 메시지 수신부 및
    상기 전력 정보 수집부에 의해 수집된 전력 정보를 포함하는 전력 정보 메시지를 전송하는 메시지 전송부
    를 포함하는 에너지 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타 전력 소비 노드의 신원 정보에 기초하여 공용키를 생성하는 공용키 생성부를 더 포함하고,
    상기 바우처 생성부는 상기 공용키를 이용하여 상기 바우처를 생성하는 에너지 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공용키는 상기 타 전력 소비 노드의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소를 기초로 생성된 것인 에너지 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발급된 바우처는 비밀키를 기초로 상기 타 전력 소비 노드에 의해 승인되는 것인 에너지 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    전력사용 상태정보를 산출하는 스마트미터부를 더 포함하되,
    상기 스마트미터부는 상기 데이터베이스에 저장된 상기 바우처 발급 내역을 기초로 전력사용 상태정보를 산출하는 것인 에너지 관리 시스템.
  7. 전력을 공급받아 소비하는 시설 또는 장치를 포함하는 전력 소비 노드의 에너지 관리 시스템을 사용한 전력 거래 방법에 있어서,
    제 2 전력 소비 노드가 제 1 전력 소비 노드로부터 전력 구매를 위한 요청 메시지를 수신하는 단계,
    상기 요청 메시지에 대한 응답으로서 제 2 전력 소비 노드의 가용 전력 정보를 포함하는 전력 정보 메시지를 제 1 전력 소비 노드로 전송하는 단계,
    제 2 전력 소비 노드가 상기 전력 정보 메시지에 대한 응답으로서 전력 구매 수락을 알리는 수락 메시지를 상기 제 1 전력 소비 노드로부터 수신하는 단계,
    상기 수락 메시지의 수신에 따라 제 2 전력 소비 노드가 전력 거래 성립에 대한 바우처(voucher)를 생성하는 단계 및
    상기 생성된 바우처를 상기 제 1 전력 소비 노드로 발급하는 단계를 포함하되,
    상기 수락 메시지는 상기 제 1 전력 소비 노드의 신원 정보에 대한 전자 서명 및 상기 제 2 전력 소비 노드의 신원 정보에 대한 전자 서명을 포함하며,
    상기 바우처는 상기 수락 메시지에서 추출한 상기 제 1 및 제 2 전력 소비 노드의 고유 아이디 및 거래 전력 정보를 포함하고,
    상기 바우처에 포함되어 있는 거래 전력 정보는 상기 제 1 전력 소비 노드에는 상기 거래 전력 정보에 대응되는 요금을 추가로 부과하고, 상기 제 2 전력 소비 노드에는 상기 거래 전력 정보에 대응되는 요금을 삭감하는 데 사용되는 것인 전력 거래 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 제 1 전력 소비 노드의 고유 아이디, 전자 서명 및 필요 전력량 정보를 포함하는 것인 전력 거래 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전력 정보 메시지는 상기 제 2 전력 소비 노드의 고유 아이디, 전자서명 및 가용 전력 정보를 포함하는 전력 거래 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전력 정보 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 제 2 전력 소비 노드에 대한 전력 정보를 수집하는 단계 및
    상기 수집된 정보를 기초로 상기 제 2 전력 소비 노드의 가용 전력의 유무 또는 가용 전력량을 산출하는 단계
    를 포함하는 전력 거래 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 수락 메시지는 상기 제 2 전력 소비 노드로부터 수신한 고유 아이디 또는 전자서명을 이용하여 암호화한 것인 전력 거래 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 바우처를 생성하는 단계는,
    상기 제 1 전력 소비 노드의 신원 정보에 기초하여 공용키를 생성하는 단계 및
    상기 공용키를 이용하여 상기 바우처를 생성하는 단계
    를 포함하는 전력 거래 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공용키는 상기 제 1 전력 소비 노드의 고유 아이디, 이메일 주소 또는 IP 주소를 기초로 생성된 것인 전력 거래 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 발급된 바우처는 비밀키를 기초로 상기 제 1 전력 소비 노드에 의해 승인되는 것인 전력 거래 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 바우처는 해쉬체인 값을 더 포함하되,
    상기 해쉬체인 값은 상기 제 1 전력 소비 노드에 의한 상기 바우처의 승인 시 사용되는 것인 전력 거래 방법.
KR1020110010032A 2011-02-01 2011-02-01 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템 KR101213081B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110010032A KR101213081B1 (ko) 2011-02-01 2011-02-01 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110010032A KR101213081B1 (ko) 2011-02-01 2011-02-01 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120094172A KR20120094172A (ko) 2012-08-24
KR101213081B1 true KR101213081B1 (ko) 2012-12-24

Family

ID=46885130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110010032A KR101213081B1 (ko) 2011-02-01 2011-02-01 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101213081B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102057952B1 (ko) * 2018-03-21 2019-12-20 누리플렉스 홀딩스 아이엔씨 결제 시스템 및 결제 방법
KR102298497B1 (ko) 2019-09-03 2021-09-07 (주)누리플렉스 전력 관리 서버 및 컴퓨터 프로그램
KR102652226B1 (ko) * 2020-11-16 2024-03-28 옴니시스템 주식회사 계시별 요금제를 기초로 비용 절약을 위한 전력 공급 서비스를 제공하기 위한 시스템 및 이를 위한 방법
CN112967136B (zh) * 2021-02-08 2023-12-12 方宏一 一种基于区块链的自发展社区共同服务网格
KR102601098B1 (ko) * 2021-03-26 2023-11-10 비씨카드(주) 바우처 승인 정보를 제공하는 방법 및 디바이스

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280154A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Tokyo Electric Power Co Inc:The 分散電源制御システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280154A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Tokyo Electric Power Co Inc:The 分散電源制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120094172A (ko) 2012-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A distributed Peer-to-Peer energy transaction method for diversified prosumers in Urban Community Microgrid System
US11151552B2 (en) Method and system of billing for charging a vehicle battery leveraging a single connection action
Su et al. A secure charging scheme for electric vehicles with smart communities in energy blockchain
Hahn et al. Smart contract-based campus demonstration of decentralized transactive energy auctions
US11817705B2 (en) Method and apparatus to form a virtual power generation collective from a distributed network of local generation facilities
Dimitriou et al. Privacy-friendly tasking and trading of energy in smart grids
CN107909358B (zh) 能源的结算方法、装置和系统
Mustafa et al. Smart electric vehicle charging: Security analysis
Yang et al. $ P^{2} $: Privacy-preserving communication and precise reward architecture for V2G networks in smart grid
Zhang et al. A privacy protection scheme of microgrid direct electricity transaction based on consortium blockchain and continuous double auction
Mármol et al. Do not snoop my habits: preserving privacy in the smart grid
CN103490880B (zh) 智能电网中具有隐私保护的电量统计及计费方法
CN102810874B (zh) 电力控制装置、电力管理装置和电力管理系统
CN107480987A (zh) 基于区块链技术的绿色电力证书核发认购方法和系统
KR101213081B1 (ko) 전력 거래 방법 및 이를 이용하는 에너지 관리 시스템
Radi et al. Privacy-preserving electric vehicle charging for peer-to-peer energy trading ecosystems
KR20180132549A (ko) 전기 자동차의 안전한 충전방법
CN111047440A (zh) 一种基于区块链的分布式共享充电桩交易系统和方法
CN108830711A (zh) 一种基于区块链的能源互联网交易账本管理方法及系统
Guan et al. ECOSECURITY: Tackling challenges related to data exchange and security: An edge-computing-enabled secure and efficient data exchange architecture for the energy Internet
Yahaya et al. Blockchain-based secure energy trading with mutual verifiable fairness in a smart community
CN104919483A (zh) 用于针对要通过服务装置提供的服务证实客户的方法、设备和服务装置
CN110880130A (zh) 基于区块链的带有虚拟电表的电力交易结算系统以及结算出账方法
Hao et al. A self-trading and authenticated roaming scheme based on blockchain for smart grids
Wang et al. A secure private charging pile sharing scheme with electric vehicles in energy blockchain

Legal Events

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

Payment date: 20151030

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee