KR101392460B1 - 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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오세승
송유진
정학근
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법은, 발전하여 전력을 생산하는 분산 전원에 대한 정보 및 발전한 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집하고, 해당 정보를 고려하여 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정한 후, 결정한 결과에 따라 분산 전원의 발전 상황 또는 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 과정을 포함하며, 이를 통해, 전력이 부하로 충분히 공급되고 있는지 또는 전력이 부족한지 여부에 따라 적응적으로 발전 및 전력 공급이 조절된다.

Description

전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법 {Power supplying control apparatus based on priority of power supply and load, and method thereof}
본 발명은 전력을 공급하는 기술과 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 전력을 생산하는 전원과 전력을 소비하는 부하의 우선 순위를 고려하여 발전 및 전력 공급이 이루어지도록 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
화석에너지의 유한성, 그 사용에 따른 환경오염의 문제에 따라 신·재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다.
이러한 신·재생에너지로는 태양에너지, 생물자원을 변환시켜 이용하는 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄을 액화/가스화한 에너지 및 중질잔사유를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지, 수소에너지 등이 있다.
신·재생 에너지 발전은 이러한 신·재생 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것을 의미하며, 신·재생 산업의 활성화를 통해 에너지 지원을 다양화 하고, 에너지를 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 환경 보전의 효과를 도모할 수 있다.
그런데 신·재생 에너지 발전을 수행하는 발전원은 일률적으로 발전이 이루어지는 관계로, 부하에서 소비되는 전력보다 과도한 발전이 이루어지고 있거나, 부족하게 발전이 이루어지는 경우 등에 있어 적절한 발전 제어 및 전력 공급 제어가 이루어지지 못하고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전력을 생산하는 각 분산 전원의 발전 우선 순위 및 전력을 소비하는 부하의 전력 소비 우선 순위에 따라 적응적으로 발전 및 전력 공급이 이루어지도록 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치는, 발전하여 전력을 생산하는 분산 전원에 대한 정보를 수집하는 전원 정보 수집 모듈, 상기 분산 전원에서 발전한 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집하는 부하 정보 수집 모듈, 및 상기 전원 정보 수집 모듈에서 수집한 정보와 상기 부하 정보 수집 모듈에서 수집한 정보를 고려하여, 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 및 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하고, 상기 결정한 우선 순위에 따라 상기 분산 전원의 발전 상황 또는 상기 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 전원 정보 수집 모듈은, 각 분산 전원의 단위 전력량 당 발전 단가, 평균 발전량, 현재 발전량, 최대 발전량, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 전력 생산량 추이, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 발전량, 모든 분산 전원의 총 발전량, 저장 전력 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 부하 정보 수집 모듈은, 각 부하의 평균 전력 소비량, 현재 전력 소비량, 최대 전력 소비량, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 전력 소비량, 모든 부하의 총 전력 소비량 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 냉난방을 위한 부하 또는 조명을 위한 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 많은 경우, 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 전원 정보 수집 모듈이 수집한 정보 및 상기 부하 정보 수집 모듈이 수집한 정보를 참조하여, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하고, 상기 예측한 결과에 따라 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법은, 발전하여 전력을 생산하는 분산 전원에 대한 정보를 수집하는 전원 정보 수집 단계, 상기 분산 전원에서 발전한 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집하는 부하 정보 수집 단계, 상기 전원 정보 수집 단계에서 수집한 정보와 상기 부하 정보 수집 단계에서 수집한 정보를 고려하여, 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 및 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 우선 순위 결정 단계, 및 상기 우선 순위 결정 단계에서 결정한 우선 순위에 따라 상기 분산 전원의 발전 상황 또는 상기 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 전원 정보 수집 단계는, 각 분산 전원의 단위 전력량 당 발전 단가, 평균 발전량, 현재 발전량, 최대 발전량, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 전력 생산량 추이, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 발전량, 모든 분산 전원의 총 발전량, 저장 전력 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 부하 정보 수집 단계는, 각 부하의 평균 전력 소비량, 현재 전력 소비량, 최대 전력 소비량, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 전력 소비량, 모든 부하의 총 전력 소비량 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 우선 순위 결정 단계는, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 우선 순위 결정 단계는, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 냉난방을 위한 부하 또는 조명을 위한 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 우선 순위 결정 단계는, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 많은 경우, 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서, 상기 전원 정보 수집 단계에서 수집한 정보 및 상기 부하 정보 수집 단계에서 수집한 정보를 참조하여, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하는 단계를 더 포함하고, 상기 우선 순위 결정 단계는, 상기 예측한 결과에 따라 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전력 공급 제어 방법을 실행하는 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치 및 방법에 따르면 전력이 부하로 충분히 공급되고 있는지 또는 전력이 부족한지 여부에 따라 적응적으로 발전 및 전력 공급이 조절된다.
또한 전원의 발전량이나 발전 단가 등 각 분산 전원의 특성을 고려하고, 부하가 전력을 우선적으로 소비해야 하는 지 등 각 부하의 특성을 고려하여, 전력 수급 상황을 적절히 제어할 수 있다.
더하여, 전원이 발전량이 부하의 전력 소비량 보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하여, 발전 상황 또는 전력 공급 상황을 제어하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 전력 공급 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 제어 방법의 구성도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 전력을 생산하는 분산 전원의 특성 및 부하의 특성을 고려하여 발전 상황과 전력 공급 상황을 적응적으로(adaptively) 제어할 수 있는 전력 공급 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 제어 시스템(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 전력 공급 제어 시스템(100)은 분산 전원(1, 2, ..., n), 부하(11, 12, ..., m) 및 제어 장치(20)를 포함하여 구성된다.
분산 전원(1, 2, ..., n)은 발전하여 부하(11, 12, ..., m)로 공급되는 전력을 생산하는 역할을 한다.
각 분산 전원(1, 2, ..., n)은 서로 다른 종류의 전원이 될 수 있으며, 예를 들어 생물자원을 변환시켜 이용하는 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄을 액화/가스화한 에너지 및 중질잔사유를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지 또는 수소에너지 등을 이용하여 전력을 생산하는 신·재생 에너지 발전원이 될 수 있다.
부하(11, 12, ..., m)는 분산 전원(1, 2, ..., n)에서 생산된 전력을 사용하는 장치로서, 예를 들어 선풍기, 에어컨, 온풍기, 냉풍기, 히터, 전기장판 등과 같이 계절에 따라 에너지 소비량이 큰 폭의 차이를 가지는 냉난방 기기와, 냉장고, 세탁기, 텔레비전, 컴퓨터, 오디오, 정수기, 가습기 등과 같이 평상시에 사용되는 가전기기, 생산설비, 조명기기, 보안장비 등 전력을 사용하여 동작하는 각종 장치 중 하나가 될 수 있다.
제어 장치(20)는 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 상황을 제어하고, 각 부하(11, 12, ..., m)로의 전력 공급 상황을 제어하는 기능을 하는 장치이다. 제어 장치(20)는 연산을 위한 프로세서와, 프로그램 및 각종 정보 저장을 위한 저장소를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 전원(1, 2, ..., n), 부하(11, 12, ..., m) 또는 제어 장치(20)는 정보의 송수신이 가능한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 통신 모듈은 예를 들어, 아이피(IP, Internet Protocol), 전력선 통신(PLC, Power Line Communication)이나 시리얼 통신 기반의 유선 통신 인터페이스를 탑재할 수 있다. 또한 이러한 통신 모듈은 이동 통신 망, 무선 통신 망, 또는 광 통신 기반의 무선 통신 인터페이스를 탑재할 수 있다.
제어 장치(20)는 통신 모듈을 이용해 각 분산 전원(1, 2, ..., n)에 대한 정보를 수집한다. 이때, 제어 장치(20)는 각 분산 전원(1, 2, ..., n)에 대하여, 예를 들어, 단위 전력량 당 발전 단가, 평균 발전량, 현재 발전량, 최대 발전량, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 전력 생산량 추이, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 발전량, 모든 분산 전원의 총 발전량, 저장 전력 등의 정보를 수집할 수 있다.
제어 장치(20)의 이러한 정보 수집 과정은, 각 전원(1, 2, ..., n)이 발전을 시작하는 경우, 최대 발전량에 이른 경우, 발전을 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 제어 장치(20)가 각 분산 전원(1, 2, ..., n)으로 정보를 요청할 때마다 진행되는 등 설정에 따라 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
제어 장치(20)의 이러한 정보 수집 과정은 각 분산 전원(1, 2, ..., n)과 점대점(point to point) 통신 방식으로 진행될 수 있고, 또는 분산 전원(1, 2, ..., n)의 정보를 저장한 별도의 정보 저장 장치와 통신하는 방식으로 진행될 수도 있다.
또한 제어 장치(20)는 통신 모듈을 이용해 각 부하(11, 12, ..., m)에 대한 정보를 수집한다. 이때, 제어 장치(20)는 각 부하(11, 12, ..., m)에 대하여, 예를 들어, 평균 전력 소비량, 현재 전력 소비량, 최대 전력 소비량, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 전력 소비량, 모든 부하의 총 전력 소비량 등의 정보를 수집할 수 있다.
제어 장치(20)의 이러한 정보 수집 과정은, 각 부하(11, 12, ..., m)가 전력을 소비하기 시작하는 경우, 최대 전력 소비량에 이른 경우, 전력 소비를 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 제어 장치(20)가 각 부하(11, 12, ..., m)로 정보를 요청하는 때마다 진행되는 등 설정에 따라 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
제어 장치(20)의 이러한 정보 수집 과정은 각 부하(11, 12, ..., m)와 점대점 통신 방식으로 진행될 수 있고, 또는 부하(11, 12, ..., m)의 정보를 저장한 별도의 정보 저장 장치와 통신하는 방식으로 진행될 수도 있다.
이렇게 분산 전원(1, 2, ..., n) 및 부하(11, 12, ..., m)의 정보를 수집한 제어 장치(20)는, 해당 수집한 정보를 고려하여 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 우선 순위 및 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 우선 순위를 결정한다.
이때, 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 우선 순위는, 각 상황에 따라 분산 전원(1, 2, ..., n) 중 어떤 전원이 우선적으로 발전하여 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이다.
또한 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 우선 순위는, 각 상황에 따라 부하(11, 12, ..., m) 중 어떤 부하에 우선적으로 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이다.
만일 제어 장치(20)가 정보를 수집하여 판단한 결과 분산 전원(1, 2, ..., n)의 전력 발전량이 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량보다 부족한 경우라면, 제어 장치(20)는 부하(11, 12, ..., m)의 전력 부족 상황을 신속히 해소할 수 있도록 각 분산 전원(1, 2, ..., n)의 우선 순위를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(20)는 분산 전원(1, 2, ..., n) 중 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정할 수 있다. 이를 통해, 제어 장치(20)는 부족한 전력량이 분산 전원(1, 2, ..., n)에서 재빨리 생산되도록 할 수 있다.
만일, 제어 장치(20)가 정보를 수집하여 판단한 결과 부하(11, 12, ..., m)에서 요구하는 총 소비 전력량보다 분산 전원(1, 2, ..., n)에서 발전 가능한 총 생산 전력량이 부족한 경우라면, 제어 장치(20)는 모든 분산 전원(1, 2, ..., n)이 발전을 하여 전력을 생산하도록 제어할 수 있다.
또한 제어 장치(20)가 정보를 수집하여 판단한 결과 분산 전원(1, 2, ..., n)의 전력 발전량이 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량보다 부족한 경우라면, 제어 장치(20)는 필요 전력이 반드시 공급되어야 하는 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하고, 이에 따라 각 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량을 줄이는 방향으로 전력 공급 상황을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(20)는 전력 공급량을 줄여도 기기의 동작이 멈추지 않는 냉난방을 위한 부하나 조명을 위한 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 결정할 수 있다. 이를 통해, 제어 장치(20)는 전력 공급량을 줄이면 동작이 되지 않는 부하가 동작을 계속하도록 전력을 공급하면서, 부하(11, 12, ..., m)의 전체 전력 소비량을 줄일 수 있다.
반대로 분산 전원(1, 2, ..., n)의 전력 발전량이 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량보다 많은 경우라면, 제어 장치(20)는 발전이 상대적으로 더 경제적인 전원(1, 2, ..., n)을 중심으로 각 분산 전원(1, 2, ..., n)의 우선 순위를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(20)는 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원(1, 2, ..., n)의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 해당 전원이 다른 전원보다 우선적으로 발전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제어 장치(20)가 분산 전원(1, 2, ..., n)에 대해 수집한 정보와 부하(11, 12, ..., m)에 대해 수집한 정보를 참조하여, 분산 전원(1, 2, ..., n)의 전력 발전량이 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하고, 해당 예측한 결과에 따라 각 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 우선 순위 또는 각 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 우선 순위를 결정할 수 있다.
이러한 경우 제어 장치(20)는 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전량 또는 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비량 정보를 수집하여 저장하고, 저장한 정보에 따라 분산 전원(1, 2, ..., n)의 전력 생산 추이 또는 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 추이를 예측할 수 있다.
예를 들어, 분산 전원(1, 2, ..., n) 중 특정 전원이 태양광을 이용한 발전원인 경우, 해당 발전원은 태양광이 조사되지 않는 밤에 발전을 할 수 없다. 또한, 부하(11, 12, ..., m) 중 특정 부하가 난방기기인 경우, 해당 부하는 기온이 낮은 겨울철의 밤에 많은 전력을 소비하게 된다.
이에 제어 장치(20)는 겨울철의 밤이 다가오면 분산 전원(1, 2, ..., n) 중 태양광 발전을 하는 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 낮게 설정하고, 다른 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 설정하여, 부하(11, 12, ..., m) 중 난방기기에 필요한 전력이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 전력 소비가 많은 여름철 낮의 경우, 냉방기기에 전력을 공급하는 것이 중요한 반면, 조명기기에 전력을 공급하는 것은 상대적으로 중요하지 않으므로, 제어 장치(20)는 여름철 낮이 다가오면, 부하(11, 12, ..., m) 중 냉방기기의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 높게 설정하고, 조명기기의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 설정하여, 해당 냉방기기에 필요 전력이 충분히 공급되도록 할 수 있다.
이러한 동작을 통해 전력 공급 제어 시스템(100)은 각 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 우선 순위와, 부하(11, 12, ..., m)의 전력 소비 우선 순위를 고려하여, 분산 전원(1, 2, ..., n)의 발전 상황 및 부하(11, 12, ..., m)로의 전력 공급 상황을 상황에 맞게 조절할 수 있다.
본 발명에 따라 발전 상황과 전력 공급 상황을 제어하는 제어 장치(20)의 기능 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 제어 장치(20)의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2에서 제어 장치(20)는 전원 정보 수집 모듈(21), 부하 정보 수집 모듈(22) 및 제어 모듈(23)을 포함하여 구성된다. 본 실시예에서 제어 장치(20)의 각 구성은 물리적으로 단일 장치에 위치할 수 있고, 하나 이상의 장치에 물리적으로 분리되어 위치할 수도 있다.
전원 정보 수집 모듈(21)은 발전원인 분산 전원에 대한 각종 정보를 수집하는 역할을 하며, 각 전원과 정보를 교환하거나 전원의 정보를 저장한 장치와 데이터 송수신을 하기 위한 연산 장비 및 통신 장비를 포함할 수 있다.
전원 정보 수집 모듈(21)은 각 분산 전원 또는 전원의 정보를 저장한 정보 저장 장치와 통신을 하여, 각 분산 전원의 정보를 수집한다. 이때, 전원 정보 수집 모듈(21)은, 예를 들어 단위 전력량 당 발전 단가, 평균 발전량, 현재 발전량, 최대 발전량, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 전력 생산량 추이, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 발전량, 모든 분산 전원의 총 발전량, 저장 전력 등의 정보를 수집할 수 있다.
이 경우 전원 정보 수집 모듈(21)은, 예를 들어 각 전원이 발전을 시작하는 경우, 최대 발전량에 이른 경우, 발전을 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 전원 정보 수집 모듈(21)이 각 분산 전원으로 정보를 요청하는 때에 정보를 수집할 수 있다.
부하 정보 수집 모듈(22)은 전력을 소비하는 부하에 대한 각종 정보를 수집하는 역할을 하며, 각 부하와 정보를 교환하거나 부하의 정보를 저장한 장치와 데이터 송수신을 하기 위한 연산 장비 및 통신 장비를 포함할 수 있다.
부하 정보 수집 모듈(22)은 각 부하 또는 부하의 정보를 저장한 정보 저장 장치와 통신을 하여, 각 부하의 정보를 수집한다. 이때 부하 정보 수집 모듈(22)은, 예를 들어 평균 전력 소비량, 현재 전력 소비량, 최대 전력 소비량, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 전력 소비량, 모든 부하의 총 전력 소비량 등의 정보를 수집할 수 있다.
이 경우 부하 정보 수집 모듈(22)은, 예를 들어 각 부하가 전력을 소비하기 시작하는 경우, 최대 전력 소비량에 이른 경우, 전력 소비를 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 부하 정보 수집 모듈(22)이 각 부하로 정보를 요청하는 때에 정보를 수집할 수 있다.
제어 모듈(23)은 전원 정보 수집 모듈(21) 및 부하 정보 수집 모듈(22)이 수집한 정보를 이용하여, 각 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 각 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하고, 결정한 결과에 따라 분산 전원의 발전 상황 또는 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 역할을 한다. 제어 모듈(23)은 이를 위한 연산 장비 및 데이터 저장소를 포함할 수 있다.
이때 제어 모듈(23)이 결정하는 분산 전원의 발전 우선 순위는 해당 분산 전원 중 어떤 전원이 우선적으로 발전하여 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이고, 부하의 전력 소비 우선 순위는 해당 부하 중 어떤 부하에 우선적으로 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이다.
만일 전원 정보 수집 모듈(21) 및 부하 정보 수집 모듈(22)이 수집한 정보에 따라 제어 모듈(23)이 판단한 결과, 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우라면, 제어 모듈(23)은 전력 부족 상황을 해소하는 방향으로 각 분산 전원의 발전 우선 순위 및 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정한다.
예를 들어, 제어 모듈(23)은 분산 전원 중 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 전력이 신속히 생산되도록 할 수 있다. 또한 제어 모듈(23)이 판단한 결과, 부하에서 요구하는 총 소비 전력량보다 분산 전원에서 발전 가능한 총 생산 전력량이 부족한 경우라면, 제어 모듈(23)은 모든 분산 전원이 발전하여 전력을 생산하도록 제어할 수 있다.
그리고 제어 모듈(23)은 필요 전력이 반드시 공급되어야할 부하의 전력 소비 우선 순위를 다른 부하보다 상대적으로 높게 결정하여 전력이 우선적으로 공급되도록 할 수 있으며, 예를 들어, 전력 공급을 줄여도 동작이 멈추지 않는 냉난방을 위한 부하나 조명을 위한 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 결정하고, 다른 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 각 부하가 동작하도록 전력을 공급하면서 전체 전력 소비량을 절감할 수 있다.
만일 전원 정보 수집 모듈(21) 및 부하 정보 수집 모듈(22)이 수집한 정보에 따라 제어 모듈(23)이 판단한 결과, 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 많은 경우라면, 제어 모듈(23)은 발전 및 전력 소비가 경제적으로 이루어지도록 각 분산 전원의 발전 우선 순위 및 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정한다.
예를 들어, 제어 모듈(23)은 분산 전원 중 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 해당 전원이 다른 전원보다 우선적으로 발전하도록 할 수 있으며, 이에 따라 전력 생산에 따른 비용이 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서 제어 모듈(23)은, 전원 정보 수집 모듈(21)이 분산 전원에 대해 수집한 정보와, 부하 정보 수집 모듈(22)이 부하에 대해 수집한 정보를 참조하여, 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하고, 해당 예측한 결과에 따라 각 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 각 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정할 수 있다.
이때, 제어 모듈(23)은 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 분산 전원의 발전량 또는 부하의 전력 소비량 정보를 내부에 누적하여 저장하고, 저장한 정보에 따라 각 분산 전원의 전력 생산 추이 또는 각 부하의 전력 소비 추이를 예측할 수 있다.
이러한 과정을 통해 전력을 생산하는 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 해당 전력을 소비하여 동작하는 부하의 전력 소비 우선 순위가 결정되면, 제어 모듈(23)은 해당 우선 순위에 따라 분산 전원의 발전 상황 또는 부하로의 전력 공급 상황을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 분산 전원의 발전 상황 및 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 제어 방법의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 전력을 생산하는 분산 전원의 발전 상황과 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 제어 장치는, 각 분산 전원 또는 분산 전원의 정보를 저장한 정보 저장 장치와의 통신을 통해, 각 분산 전원에 대한 정보를 수집한다(S1).
단계(S1)의 제어 장치는 예를 들어, 각 분산 전원의 단위 전력량 당 발전 단가, 평균 발전량, 현재 발전량, 최대 발전량, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 전력 생산량 추이, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 발전량, 모든 분산 전원의 총 발전량, 저장 전력 등의 정보를 수집할 수 있다.
이때, 단계(S1)의 제어 장치는 예를 들어, 각 전원이 발전을 시작하는 경우, 최대 발전량에 이른 경우, 발전을 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 제어 장치가 각 분산 전원으로 정보를 요청할 때마다 정보를 수집할 수 있다.
또한 제어 장치는, 각 부하 또는 부하의 정보를 저장한 정보 저장 장치와의 통신을 통해, 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집한다(S2).
단계(S2)의 제어 장치는 예를 들어, 평균 전력 소비량, 현재 전력 소비량, 최대 전력 소비량, 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 전력 소비량, 모든 부하의 총 전력 소비량 등의 정보를 수집할 수 있다.
이때, 단계(S2)의 제어 장치는 예를 들어, 각 부하가 전력을 소비하기 시작하는 경우, 최대 전력 소비량에 이른 경우, 전력 소비를 종료한 경우, 일정 주기마다, 또는 제어 장치가 각 부하로 정보를 요청할 때마다 정보를 수집할 수 있다.
본 실시예에서 단계(S1)의 전원 정보 수집 과정과, 단계(S2)의 부하 정보 수집 과정은 그 순서를 바꾸어 전후로 이루어지거나, 서로 병행하여 이루어질 수 있다.
이후 제어 장치는, 단계(S1)에서 수집한 정보를 고려하여 분산 전원의 발전 우선 순위를 결정하고, 단계(S2)에서 수집한 부하에 대한 정보를 고려하여 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정한다(S3).
단계(S3)에서 제어 장치가 결정하는 분산 전원의 발전 우선 순위는, 각 상황에 따라 분산 전원 중 어떤 전원이 우선적으로 발전하여 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이다.
단계(S3)에서 제어 장치가 결정하는 부하의 전력 소비 우선 순위는, 각 상황에 따라 부하 중 어떤 부하에 우선적으로 전력을 공급할지 여부에 대한 중요도 정보이다.
만일 제어 장치가 단계(S1, S2)에서 정보를 수집하여 판단한 결과 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우라면, 단계(S3)의 제어 장치는 부하의 전력 부족 상황을 신속히 해결하도록 각 분산 전원의 발전 우선 순위 및 각 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정할 수 있다.
이때, 단계(S3)의 제어 장치는 분산 전원 중 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 전력이 신속히 생산되도록 할 수 있다. 또한 제어 장치가 판단한 결과, 부하에서 요구하는 총 소비 전력량보다 분산 전원에서 발전 가능한 총 생산 전력량이 부족한 경우라면, 제어 장치는 모든 분산 전원이 발전하여 전력을 생산하도록 제어할 수 있다.
또한 단계(S3)의 제어 장치는 전력 부족에 대응해, 필요 전력이 반드시 공급되어야할 부하의 전력 소비 우선 순위를 다른 부하보다 상대적으로 높게 결정하여 전력이 우선적으로 공급되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치는 전력 공급을 줄여도 동작이 멈추지 않는 냉난방을 위한 부하나 조명을 위한 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 낮게 결정하고, 다른 부하의 전력 소비 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 각 부하가 동작하도록 전력을 공급하면서 전체 전력 소비량을 절감할 수 있다.
만일 제어 장치가 단계(S1, S2)에서 정보를 수집하여 판단한 결과 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 많은 경우라면, 단계(S3)의 제어 장치는 발전 및 전력 소비가 경제적으로 이루어지도록 각 분산 전원의 발전 우선 순위 및 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정한다.
이때, 제어 장치는 분산 전원 중 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하여, 해당 전원이 다른 전원보다 우선적으로 발전하도록 할 수 있으며, 이와 같은 과정을 통해 전력 생산에 따른 비용을 절약할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 단계(S3)의 제어 장치는, 단계(S1)에서 분산 전원에 대해 수집한 정보와, 단계(S2)에서 부하에 대해 수집한 정보를 참조하여, 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하고, 해당 예측한 결과에 따라 각 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 각 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정할 수 있다.
이때, 제어 장치는 계절별, 날씨별, 날짜별, 시간별, 종류별 분산 전원의 발전량 또는 부하의 전력 소비량 정보를 내부에 누적하여 저장하고, 저장한 정보에 따라 각 분산 전원의 전력 생산 추이 또는 각 부하의 전력 소비 추이를 예측할 수 있다.
이후, 제어 장치는 단계(S3)에서 결정한 분산 전원의 발전 우선 순위에 따라 각 전원의 발전 상황을 제어하고, 단계(S3)에서 결정한 부하의 전력 소비 우선 순위에 따라 부하로의 전력 공급 상황을 제어한다(S4).
본 발명의 실시예에 따른 전력 공급 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
1, 2, ..., n: 전원
11, 12, ..., m: 부하
20: 제어 장치
21: 전원 정보 수집 모듈
22: 부하 정보 수집 모듈
23: 제어 모듈

Claims (15)

  1. 전원과 부하의 우선순위를 고려한 전력 공급 제어 장치에 있어서,
    발전하여 전력을 생산하는 분산 전원에 대한 정보를 수집하는 전원 정보 수집 모듈;
    상기 분산 전원에서 발전한 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집하는 부하 정보 수집 모듈; 및
    상기 전원 정보 수집 모듈에서 수집한 정보와 상기 부하 정보 수집 모듈에서 수집한 정보를 고려하여, 우선 순위에 따라 분산 전원의 발전 상황 또는 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 제어 모듈로 구성되되;
    상기 제어 모듈은 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 많은 경우, 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 전원 정보 수집 모듈이 수집한 정보 및 상기 부하 정보 수집 모듈이 수집한 정보를 참조하여, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하고, 상기 예측한 결과에 따라 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 장치.
  8. 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법에 있어서.
    발전하여 전력을 생산하는 분산 전원에 대한 정보를 수집하는 전원 정보 수집 단계;
    상기 분산 전원에서 발전한 전력을 소비하는 부하에 대한 정보를 수집하는 부하 정보 수집 단계;
    상기 전원 정보 수집 단계에서 수집한 정보와 상기 부하 정보 수집 단계에서 수집한 정보를 고려하여, 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 및 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 우선 순위 결정 단계; 및
    상기 우선 순위 결정 단계에서 결정한 우선 순위에 따라 상기 분산 전원의 발전 상황 또는 상기 부하로의 전력 공급 상황을 제어하는 제어 단계로 구성되되;
    상기 전원 정보 수집 단계는 수집한 정보 및 상기 부하 정보 수집 단계에서 수집한 정보를 참조하여, 상기 분산 전원의 전력 발전량이 부하의 전력 소비량보다 부족하거나 많게 될 시점을 예측하는 것을 포함하고;
    상기 우선 순위 결정 단계는 상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 부족한 경우, 발전량이 상대적으로 많거나, 발전 시작 후 최대 발전량에 이르기까지의 소요 시간이 상대적으로 짧은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 우선 순위 결정 단계는,
    상기 분산 전원의 전력 발전량이 상기 부하의 전력 소비량보다 많은 경우, 단위 전력량 당 발전 단가가 상대적으로 작은 전원의 발전 우선 순위를 상대적으로 높게 결정하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 우선 순위 결정 단계는, 상기 예측한 결과에 따라 상기 분산 전원의 발전 우선 순위 또는 상기 부하의 전력 소비 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 전원과 부하의 우선 순위를 고려한 전력 공급 제어 방법.
  15. 삭제
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