KR101475915B1 - 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법 - Google Patents

스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 구성 시설의 우선 공급 순위를 결정하여 우선 공급 순위에 따라 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법을 개시한다. 본 발명에 따르는 에너지 관리 시스템은, 스마트 그리드의 구성 시설들과 양방향 통신을 하며 구성 시설에 의해 에너지가 생산, 분배 및 소비되는 에너지 관리의 정보를 통신하는 통신부; 관리자의 설정 정보가 입력되는 입력부; 에너지 관리의 정보와 관리자의 설정 정보를 표시하는 표시부; 및 정전 발생시 분산 발전 시설의 에너지 잔량 및 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 에너지의 우선 공급 순위를 결정하고, 우선 공급 순위에 따라 에너지를 우선 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는 통신부를 제어하여 에너지의 회수 및 우선 공급의 제어 명령을 출력하고, 상기 제어 명령에 따른 에너지의 회수 및 우선 공급의 상황을 모니터링한다. 본 발명에 따르면, 스마트 그리드 시스템에서 정전이 발생되면 분산 발전 시설은 에너지가 우선적으로 필요한 시설로 우선 공급 순위에 따라 에너지를 차등적으로 분배한다.

Description

스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법{Energy management system for controlling priority of energy supply on occurrence of power failure in smart grid system and method thereof}
본 발명은 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 구성 시설의 우선 공급 순위를 결정하고 우선 공급 순위에 따라 구성 시설로 에너지를 차등 분배하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법에 관한 것이다.
전력 계통 시스템에서는 전력 안정화 및 전력 품질 안정화를 위해 제어 시스템이 유휴 전력의 저장을 관리한다. 일 예로 UPS(무정전 전원 공급 장치, Uninterruptible power supply) 장치는 상용 전원에서 발생 가능한 불시의 전원 장애를 극복하여 양질의 안정된 전력을 공급한다. 또한, ESS(에너지 저장 장치, Energy Storage System)는 예비 전력을 미리 저장해 두었다가 정전과 같은 비상 상황시 저장된 예비 전력으로 안정된 전력을 공급한다. 전력의 안정적 공급이 중요한 금융, 방송, 산업 등 다양한 분야에서 전력 공급의 신뢰성을 보장하고자 UPS 및 ESS를 도입하고 있다.
최근에는, 화석 연료에 의한 에너지 자원 고갈의 문제, 환경 오염에 대한 이슈, 에너지 사용의 경제성 등에 대한 이슈가 중요하게 부각되면서, 전력 사용량과 전력 생산량의 불일치를 효과적으로 극복하고, 전력 과잉 공급에 의한 낭비 및 전력 공급 부족에 의한 과부하 현상 등을 해결하기 위하여 다양한 정보 통신 인프라와 연계되어 전력 공급량을 탄력적으로 조절하도록 하는 스마트 그리드(Smart Grid) 시스템이라는 개념이 활발히 연구되고 있다.
상기 스마트 그리드 시스템은 전력의 생산 또는 소비의 주체에 해당하는 복수의 구성 시설을 구성원으로 하고 있다. 스마트 그리드상의 상기 구성 시설 중 발전 설비를 가진 분산 발전 시설(예 : 태양열, 풍력 등 자가 발전 설비를 갖는 시설 등)은 전력 소비량이 적을 때에는 발전된 전력을 저장하였다가 전력 소비량이 많을 때에는 이와 같이 저장된 전력을 생산 전력과 함께 소비자에게 공급하도록 하는 인프라 구조를 가지게 된다. 이와 같은 스마트 그리드 시스템에서 분산 발전 시설은 전력 안정화를 위해 UPS 및 ESS를 도입하고 있다.
다만, 상기 분산 발전 시설들은 생산된 에너지를 ESS 또는 배터리 시스템에 저장하였다가 정전과 같은 비상 상황이 발생할 경우, 분산 발전 시설에 예속된 부하들을 대상으로만 한정하여 전력을 공급한다. 즉, 정전 발생시 분산 발전 시설에서 생산된 전력은 스마트 그리드 시스템에 예속된 타 구성 시설로 전기 에너지를 제공할 수 없었다.
하지만, 스마트 그리드 시스템에서는 발전소, 병원, 방송사, 소방서 등 전력의 공급이 우선적으로 필요한 구성 시설들이 포함되는바, 정전과 같은 비상 상황 발생시 보다 지능적인 전력 안정화 기술이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 인식 하에 창출된 것으로서, 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 회수 및 우선 공급을 중앙에서 통제하고, 구성 시설의 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 선택적으로 결정하는 에너지 관리 시스템 및 에너지 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 비상 상황이 발생되면 분산 발전 시설의 에너지 잔량과 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 결정된 우선 공급 순위에 따라 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지를 구성 시설로 차등 분배하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 우선 공급 순위의 구성 시설로 에너지를 공급한 분산 발전 시설별로 우선 공급된 에너지량을 산정하여 대응하는 분산 발전 시설로 보상하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 시스템은, 스마트 그리드 시스템내의 구성 시설들과 양방향 통신을 하며 상기 구성 시설에 의해 에너지가 생산, 분배 및 소비되는 에너지 관리의 정보를 통신하는 통신부; 관리자의 설정 정보가 입력되는 입력부; 상기 통신부를 통하여 수신된 상기 에너지 관리의 정보와 상기 관리자의 설정 정보를 표시하는 표시부; 및 정전 발생시 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 잔량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 에너지의 우선 공급 순위를 결정하고, 상기 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지를 상기 우선 공급 순위의 구성 시설로 우선 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 중앙 EMS(Energy Management System)를 포함하며, 상기 제어부는 상기 통신부를 통해 에너지의 회수 및 우선 공급의 제어 명령을 출력하고, 상기 제어 명령에 따른 에너지의 회수 및 우선 공급의 상황을 모니터링한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 구성 시설별로 비축된 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 포함하는 에너지 현황 정보를 수집하는 에너지 데이터 수집부; 상기 스마트 그리드 시스템에서 정전의 발생을 감지하는 정전 발생 감지부; 정전의 발생이 감지되면, 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 현황 정보를 이용하여 에너지 회수 대상의 상기 분산 발전 시설 및 회수 에너지량을 결정하는 회수 에너지량 결정부; 상기 회수 에너지량이 결정되면, 상기 분산 발전 시설별로 상기 회수 에너지량만큼 에너지의 사용을 통제하는 에너지 사용 통제부; 상기 회수 에너지량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 상기 구성 시설의 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 결정하는 우선 공급 순위 결정부; 및 상기 우선 공급 순위별로 대응하는 구성 시설에 상기 우선 공급량만큼 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 우선 공급부를 포함한다.
여기서, 상기 에너지 사용 통제부는, 상기 분산 발전 시설로부터 수집된 상기 에너지 현황 정보로부터 추출된 에너지 잔량을 이용하여 결정된 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 회수를 제어한다.
나아가, 상기 에너지 사용 통제부는, 상기 분산 발전 시설의 에너지가 저장되는 이차 전지의 BMS(Battery Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 충전 및 방전을 통제한다.
더 나아가, 상기 에너지 사용 통제부는, 상기 분산 발전 시설의 에너지를 관리하는 EMS(Energy Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 사용을 통제한다.
또한, 상기 에너지 사용 통제부는, 상기 분산 발전 시설의 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지 사용 권한을 배제시켜 상기 분산 발전 시설이 자가 소비하지 못하도록 상기 에너지의 사용을 통제하고, 상기 회수 에너지량을 제외하고 남은 에너지는 상기 분산 발전 시설이 통제하여 자가 소비할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 관리자의 입력에 의해 상기 구성 시설별로 에너지 용도 및 에너지의 우선 공급 순위를 설정하는 우선 공급 시설 설정부를 더 포함한다.
여기서, 상기 우선 공급 시설 설정부는, 발전소, 병원, 소방서, 경찰서, 방송사 및 공공 기관의 시설로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 시설에 상기 우선 공급 순위를 설정한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 우선 공급 순위 결정부는, 상기 분산 발전 시설별로 결정된 회수 에너지량을 전체 공급 에너지량으로 누적하고, 상기 전체 공급 에너지량의 한도 내에서 상기 구성 시설별로 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 선택적으로 결정한다.
여기서, 상기 우선 공급 순위 결정부는, 누적된 상기 전체 공급 에너지량이 우선 공급 순위가 부여된 전체 구성 시설의 최소 필요 운용 전력량보다 작을 경우, 발전소 및 분산 발전 시설에 높은 우선 공급 순위를 설정한다.
또한, 상기 우선 공급 순위 결정부는, 동일한 우선 공급 순위의 시설 중에서 최소 필요 운용 전력량이 적은 개별 시설에 상대적으로 높은 우선 공급 순위를 부여한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 중앙 EMS로부터 에너지 우선 공급의 제어 명령을 수신하면, 스마트 그리드 시스템의 전력망 네트워크상에서 회수 대상의 분산 발전 시설과 우선 공급 대상의 구성 시설 사이의 접속단을 전기적으로 연결하여 회수 에너지량만큼의 에너지의 우선 공급을 제어하는 전력 송전 제어 유닛을 더 포함한다.
여기서, 상기 전력 송전 제어 유닛은, 회수 대상의 분산 발전 시설로부터 전송되는 회수 에너지량을 계수하는 전력 계수부를 더 포함하고, 상기 회수 에너지량은 상기 분산 발전 시설의 보상금을 산정하는데 이용된다.
더욱이, 상기 제어부는, 상기 분산 발전 시설별로 회수된 에너지량을 수신하여 데이터베이스에 저장하는 회수 에너지 저장부를 더 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 분산 발전 시설별로 정해진 기간 동안의 회수 에너지량을 누산하고, 누산된 회수 에너지량에 대응하는 분산 발전 시설의 보상금을 산정하는 회수 에너지 보상부를 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 그리드 시스템에서 정전 발생시 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 관리 방법은, 스마트 그리드 시스템에서 각각의 구성 시설들의 에너지의 생산, 분배 및 소비를 포함하는 에너지 관리를 제어하고 상기 에너지 관리를 모니터링하는 중앙 EMS가 실행하는 에너지 관리 방법에 있어서, (a)상기 스마트 그리드 시스템내의 상기 구성 시설별로 비축된 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 포함하는 에너지 현황 정보를 수집하는 에너지 데이터 수집 단계; (b)상기 스마트 그리드 시스템에서 정전의 발생을 감지하는 정전 발생 감지단계; (c)정전의 발생이 감지되면, 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 현황 정보를 이용하여 에너지 회수 대상의 분산 발전 시설 및 회수 에너지량을 결정하는 회수 에너지량 결정 단계; (d)상기 회수 에너지량이 결정되면, 상기 분산 발전 시설별로 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 사용을 통제하는 에너지 사용 통제 단계; (e)상기 회수 에너지량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 상기 구성 시설의 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 결정하는 우선 공급 순위 결정 단계; 및 (f)상기 우선 공급 순위별로 대응하는 구성 시설에 상기 우선 공급량만큼 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 우선 공급 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스마트 그리드 시스템내에서 정전 발생시에 구성 시설의 에너지 우선 공급 순위를 선택적으로 결정하고, 결정된 우선 공급 순위에 따라 회수된 에너지를 구성 시설로 공급함으로써 안정적인 전원 공급을 보장한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전이 지속되는 상황에서 스마트 그리드 시스템내의 에너지의 우선 공급 가능량보다 에너지 요구량이 많을 경우, 분산 발전 시설에 우선적으로 에너지의 공급 순위를 부여하여 에너지 발전량을 늘리도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 분산 발전 시설이 정전시 우선 공급 순위의 구성 시설로 에너지를 우선 공급하면, 분산 발전 시설별로 회수 에너지량에 따른 정량적 보상금을 산정하여 보상할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템이 에너지의 우선 공급 순위를 선택적으로 결정하여 우선 공급하는 모델의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 EMS의 개략적 내부 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 방법의 개략적 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 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 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(1)의 개략적 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(1)은 스마트 그리드 시스템에서 에너지의 공급과 사용을 관리하고 모니터링하는 중앙 EMS(에너지 관리 장치, Energy Management System)(2), 에너지를 발전하여 구성 시설(4)로 공급하는 발전소(3) 및 스마트 그리드 시스템에서 에너지의 생산 주체, 저장 주체 또는 소비 주체로서 스마트 그리드의 구성원에 해당하는 구성 시설(4)을 포함하여 구성된다.
상기 중앙 EMS(2)는 구성 시설(4)들과 양방향 통신을 수행하여 에너지의 생산, 분배 및 소비를 포함하는 에너지 관리를 제어하고, 상기 에너지 관리의 현황을 모니터링한다. 예를 들어, 중앙 EMS(2)는 특정 구성 시설(4)과 양방향 통신을 수행하는 과정에서 상기 구성 시설(4)의 전력 요구량을 실시간으로 예측함과 동시에 상기 구성 시설(4)로의 에너지 공급의 증감을 실시간으로 제어할 수 있다. 한편, 중앙 EMS(2)는 직접 관리하는 전용의 에너지 저장 시스템(예 : ESS)을 가질 수 있고, 상기 에너지 저장 시스템에 저장된 에너지를 구성 시설(4)로 선택적으로 공급하여도 무방하다.
상기 발전소(3)는 에너지 공급원에 따라 원자력, 화력, 수력, 태양열, 풍력, 지열, 조력 발전 등을 진행하여 에너지를 생산하고 생산된 에너지를 스마트 그리드상의 구성 시설(4)로 공급한다. 발전소(3)는 발전 에너지를 송전선을 통하여 전력소로 보내고, 상기 전력소는 변전소로 에너지를 보내 각각의 구성 시설(4)로 분배한다. 또한, 태양광, 풍력 등과 같은 자연의 에너지를 이용하는 신재생 에너지의 발전소도 변전소를 통해 에너지를 구성 시설(4)로 분배한다. 여기서, 변전소와 구성 시설(4) 사이에는 에너지 저장 장치(예 : ESS)가 연계될 수 있고, 상기 에너지 저장 장치는 필요에 따라 에너지의 저장 및 방출을 제어한다.
상기 구성 시설(4)은 스마트 그리드 시스템의 구성원으로서 병원, 가정, 빌딩 등을 포함한다. 상기 구성 시설(4)은 기본적으로 전력의 수요처에 해당되지만 전력 안정화를 위해 태양광 등과 같은 신재생 에너지를 이용하는 자가 발전 시설을 가질 수 있다. 구성 시설(4)이 상기 자가 발전 시설을 갖추고 있는 경우, 상기 구성 시설(4)은 스마트 그리드 시스템에서 분산 발전 시설로서 기능한다. 여기서, 상기 분산 발전 시설은 지역 발전소를 포함할 수 있다.
스마트 그리드 시스템내에서 상기 분산 발전 시설은 에너지 저장 장치 또는 배터리 시스템을 보유하여 발전된 에너지를 저장할 수 있다. 또한, 상기 분산 발전 시설은 자가 발전된 에너지를 소비하고 저장함과 동시에 남는 에너지를 외부에 판매할 수 있다.
여기서, 상기 중앙 EMS(2)는 발전소(3) 및 분산 발전 시설의 로컬 EMS와 양방향 통신을 수행하면서 에너지 수요량에 따른 에너지 발전을 관리 및 제어한다, 또한, 중앙 EMS(2)는 각각의 구성 시설(4)의 로컬 EMS와 양방향 통신을 수행하면서 에너지 수요량 및 소비량을 계측하고, 발전된 에너지가 각각의 구성 시설(4)의 에너지 수요량에 따라 적절히 분배될 수 있도록 관리 및 제어한다.
상기 스마트 그리드 시스템 내에서 정전이 발생할 경우, 외부로부터의 전원 공급은 중단된다. 그러면, 상기 구성 시설(4)들 중에서 분산 발전 시설은 자가 발전된 에너지를 사용할 수 있다. 이때, 상기 중앙 EMS(2)는 각각의 분산 발전 시설이 자가 발전하여 보유하고 있는 에너지의 사용 권한을 통제한다.
상기 중앙 EMS(2)가 분산 발전 시설에 저장된 상기 에너지의 통제 권한을 가지면, 일차적으로, 중앙 EMS(2)는 개별 분산 발전 시설에 저장된 에너지 잔량을 고려하여 상기 분산 발전 시설로부터 에너지를 회수한다. 상기 에너지 잔량은 분산 발전 시설이 비축한 예비 전력에 해당한다.
여기서, 에너지의 회수는 상기 중앙 EMS(2)가 분산 발전 시설의 전체 에너지 잔량 중에서 0 ~ 100%의 에너지를 회수하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 회수는 분산 발전 시설이 에너지의 회수 대상에서 제외되는 것(예 : 0% 회수)과 분산 발전 시설의 전체 에너지 잔량이 회수되는 것(예 : 100% 회수)을 포함하는 개념이다.
그리고 상기 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지가 중요도가 높은 구성 시설(4)로 우선적으로 공급될 수 있도록 제어한다. 이를 위해, 상기 중앙 EMS(2)는 각각의 구성 시설(4)에 대해 우선 공급 순위를 선택적으로 결정한다. 물론, 결정된 우선 공급 순위가 높을수록 구성 시설(4)이 더 중요한 시설임을 의미한다. 바람직하게, 중앙 EMS(2)는 개별 구성 시설(4)을 선별하여 에너지의 우선 공급 순위를 결정하기 위해 한정된 분산 발전 시설의 에너지 잔량을 고려한다. 예를 들면, 구성 시설(4)이 병원, 소방서, 발전소, 방송사 등과 같이 대중의 생명과 안전을 보장하고 공익적인 사용 용도를 갖는 경우, 중앙 EMS(2)는 중요도가 높은 구성 시설(4)이라고 판단하여 상대적으로 높은 우선 순위를 부여한다. 또한, 상기 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설에 비축된 에너지 잔량이 많을수록 우선 공급 순위가 높은 구성 시설(4)에 대해 보다 많은 에너지 공급량을 배정하거나 보다 많은 구성 시설(4)을 우선 공급 시설로 배정할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 EMS(2)가 분산 발전 시설의 에너지 잔량을 고려하여 각각의 구성 시설(4)별로 우선 공급 순위를 결정하면, 회수된 에너지를 우선 공급 순위에 해당하는 구성 시설(4)로 우선적으로 공급할 수 있다.
상기 중앙 EMS(2)의 제어에 의해 분산 발전 시설의 에너지가 회수되는 동안에, 상기 분산 발전 시설의 로컬 EMS 또는 BMS(Battery Management System)는 비축된 에너지에 대해 사용 권한이 배제된다. 다만, 로컬 EMS 또는 BMS는 분산 발전 시설에서 회수 에너지량을 제외하고 남은 에너지가 있을 경우 통제 권한이 선택적으로 부여될 수 있다. 상기 회수 에너지량은 구성 시설(4)로 공급되는 우선 공급량을 말한다. 분산 발전 시설이 에너지의 통제 권한을 보유할 경우, 상기 로컬 EMS 또는 BMS의 통제에 따라 정전이 계속되고 있는 상황에서 남은 에너지를 이용하여 예속된 부하들로 공급하거나 또는 자가 발전에 운용하는 등의 자가 소비가 가능하다. 물론, 분산 발전 시설이 남은 에너지로 자가 발전한 에너지는 지속적으로 또는 추후 중앙 EMS(2)의 에너지 회수 제어에 따라 우선 공급 시설로 공급될 수 있다. 따라서, 분산 발전 시설은 정전이 지속되는 상황에서 에너지의 우선 공급과 자가 발전을 병행적으로 또는 교대로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 분산 발전 시설은 에너지가 회수되는 상황에서 회수 에너지의 우선 공급과 남은 에너지의 자가 소비를 위해 예비 에너지가 저장되는 보조 에너지 저장 장치를 가질 수 있다. 따라서, 분산 발전 시설은 상기 보조 에너지 저장 장치에 저장된 예비 전력을 이용하여 회수 에너지의 우선 공급을 안정적으로 보장할 수 있다. 또한, 회수 대상의 에너지를 제외하고 남은 에너지를 이용하여 자가 소비하는 과정에서 필요에 따라 보조 에너지 저장 장치에 저장된 예비 전력을 사용할 수 있다. 물론, 분산 발전 시설이 자가 운용에 필요한 에너지를 남겨두지 못하고 비축된 에너지를 우선 공급한 경우에도 상기 보조 에너지 저장 장치에 저장된 예비 전력의 한도 내에서 자가 운용이 가능하다.
본 발명에서 상기 에너지의 회수는 중앙 EMS(2)의 제어로 에너지가 회수되는 발전소(3) 및 분산 발전 시설과 회수된 에너지가 우선 공급되는 구성 시설(4)의 전력 계통을 연결하는 것을 의미한다. 이를 위해 상기 스마트 그리드 시스템에는 구성 시설(4) 간에 에너지를 선택적으로 송신 및 수신할 수 있는 전력망 네트워크가 구축되어 있다. 그리고 중앙 EMS(2)가 에너지의 회수를 제어하면 상기 전력망 네트워크를 통해 분산 발전 시설의 저장된 에너지의 일부는 선택된 구성 시설(4)로 우선 공급된다.
따라서, 상기 에너지 관리 시스템(1)은 상기 전력망 네트워크로 연결된 송전자와 수전자 사이를 선택적으로 연결할 수 있는 전력 송전 제어 유닛(5)을 더 포함한다. 상기 송전자는 발전소(3) 또는 분산 발전 시설에 해당하고, 상기 수전자는 구성 시설(4)에 해당한다.
상기 전력 송전 제어 유닛(5)은 각각의 분산 발전 시설의 전력 계통과 접속되는 송전측 접속단과 각각의 구성 시설(4)의 전력 계통과 접속되는 수전측 접속단을 포함한다. 상기 전력 송전 제어 유닛(5)은 상기 중앙 EMS(2)의 제어에 따라 에너지를 회수하기로 결정된 분산 발전 시설의 송전측 접속단과 우선 공급 순위에 따라 회수 에너지를 공급받기로 결정된 구성 시설(4)의 수전측 접속단을 전기적으로 연결한다. 이러한 연결이 이루어지면, 회수 에너지가 우선 공급 대상으로 선택된 구성 시설로 공급된다. 여기서, 안정적이고 원활한 에너지 공급을 위해 상기 송전측 접속단과 수전측 접속단 사이에는 전력 변환 장치가 개재된 상태에서 전력 공급이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전력 송전 제어 유닛(5)은 회수된 에너지의 사용량을 계수하는 전력 계수부(51)를 더 포함한다. 전력 계수부(51)는 정전시 각각의 분산 발전 시설로부터 일부 회수되는 에너지량을 분산 발전 시설별로 계수한다. 전력 계수부(51)에 의해 계수된 회수 에너지량은 중앙 EMS(2)로 전송되어 관리된다.
그러면, 중앙 EMS(2)가 전력 송전 제어 유닛(5)으로부터 수신한 에너지량을 대응하는 분산 발전 시설의 식별 정보와 함께 DB에 저장한다. 중앙 EMS(2)는 DB에 저장된 정보를 이용하여 주기적으로 각 분산 발전 시설별로 일정한 기간 동안 사용된 회수 에너지를 합산할 수 있다. 또한, 중앙 EMS(2)는 합산된 회수 에너지량을 기초로 보상의 정도를 정량적으로 산출하여 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(1)이 에너지를 선택적으로 회수하여 우선 공급하는 모델의 예시도이다.
정전이 발생할 경우, 보통 분산 발전 시설에서 발전된 에너지는 생산한 주체가 사용 권한을 가진다. 하지만, 본 발명에서는 정전이 발생된 경우 상기 중앙 EMS(2)가 개별 분산 발전 시설이 보유한 에너지의 잔량을 고려하여 분산 발전 시설의 에너지를 회수 대상의 에너지로 결정하고, 결정된 회수 에너지에 대한 사용 권한을 중앙 집중적으로 통제한다. 또한, 중앙 EMS(2)는 회수 에너지량을 이용하여 구성 시설(4)의 우선 공급 순위를 결정하고, 결정된 우선 공급 순위에 따라 상기 구성 시설(4)로 에너지가 우선 공급되도록 통제한다.
만약, 분산 발전 시설에 비축된 에너지 잔량이 충분치 않은 경우, 우선 공급 순위가 높은 일부의 구성 시설(4)만이 선별되어 우선 공급 대상으로 결정되고 대응하는 우선 공급량이 결정된다. 따라서, 분산 발전 시설의 에너지 잔량은 회수 에너지량을 결정하는데 고려되며, 결정된 상기 회수 에너지량은 구성 시설(4)의 우선 공급 순위를 결정하는데 고려된다. 또한, 중앙 EMS(2)는 에너지 잔량이 충분치 않은 분산 발전 시설에 대해 에너지 회수대상의 시설에서 제외하여 에너지를 회수하지 않는 것으로 결정하고 남은 에너지는 분산 발전 시설이 사용하도록 할 수 있다.
상기 중앙 EMS(2)가 상기 회수 에너지의 사용 권한을 통제하는 경우, 개별 분산 발전 시설의 EMS 또는 BMS(Battery Management System)는 최우선으로 중앙 EMS(2)의 통제를 받는다. 그리고 중앙 EMS(2)가 통제하는 회수 에너지 이외에 남는 에너지는 분산 발전 시설의 EMS 또는 BMS가 통제하여 자가 용도로 사용할 수 있다. 따라서, 상기 분산 발전 시설은 정전 상황에서 회수 대상이 되는 에너지를 우선 시설로 우선 공급하면서 남은 에너지를 예속된 부하로 공급하거나 자가 발전 시설을 가동시키는 자가 소비의 에너지 운용이 가능하다. 만약, 중앙 EMS(2)가 스마트 그리드상에서 회수 에너지량이 에너지 필요량에 비해 부족하다고 판단할 경우, 자가 발전이 가능한 발전소 및 분산 발전 시설에 대해 에너지의 우선 공급 순위를 우선적으로 설정하여 발전량의 증대를 유도하여도 무방하다.
상기 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설의 회수 에너지를 통제함에 따라 상기 전력 송전 제어 유닛(5)으로 제어 명령을 내려서 선택된 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지가 우선 공급 순위에 따라 발전소, 병원, 소방서 등과 같은 중요도가 높은 구성 시설(4)로 우선 공급되도록 한다.
여기서, 상기 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설의 회수 에너지를 통제하며, 전력 송전 제어 유닛(5)을 제어하여 에너지 회수를 개시한다. 상기 전력 송전 제어 유닛(5)이 송전측 분산 발전 시설과 수전측 구성 시설(4)간에 각각의 접속단을 전기적으로 연결하여 회수된 에너지를 우선 공급하는 동안 전력 계수부(51)는 회수 에너지량을 계수한다. 그리고 중앙 EMS(2)는 전력 송전 제어 유닛(5)으로부터 상기 회수 에너지량을 수신하여 분산 발전 시설별로 기록한다. 이후, 중앙 EMS(2)는 에너지가 회수된 각각의 분산 발전 시설에 대해 회수된 에너지량를 누적한 후 누적된 에너지량에 근거하여 보상 비용을 산정하여 보상할 수 있다.
상기에서와 같이, 중앙 EMS(2)가 결정한 우선 공급 순위에 따라 해당하는 구성 시설(4)로 회수된 에너지의 공급을 제어하는 경우, 정전시에도 병원, 소방서 등의 중요 구성 시설(4)들은 안정적으로 에너지를 공급받음으로써 본연의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 분산 발전 시설도 회수 에너지를 제외하고 남은 에너지를 이용하여 자가 소비 또는 자가 발전하는데 운용할 수 있다. 한편, 중앙 EMS(2) 및 전력 송전 제어 유닛(5)은 스마트 그리드 시스템 내의 구성 시설(4)들을 대상으로 정전시 에너지의 우선 공급을 통제하는 중요 시설이므로 우선 순위가 높게 배정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 EMS(2)의 개략적 내부 구조도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 EMS(2)는 각각의 구성 시설(4)과 양방향 통신을 수행하여 에너지 관리의 정보를 수집하는 통신부(21), 관리자의 설정 입력을 입력받는 입력부(22), 에너지 관리의 정보와 관리자의 설정 입력 정보를 화면에 출력하는 표시부(23) 및 정전 상황을 감지하여 에너지의 회수 및 우선 공급을 제어하는 제어부(24)를 포함하여 구성된다.
상기 통신부(21)는 스마트 그리드 시스템내의 각각의 구성 시설(4)들의 로컬 EMS 또는 BMS와 양방향 통신을 수행하면서, 구성 시설(4)의 로컬 EMS 또는 BMS로부터 에너지가 생산, 분배 및 소비되는 에너지 관리의 정보를 수신하여 DB에 저장한다.
여기서, 정전이 발생되면, 통신부(21)는 제어부(24)의 제어를 받아 상기 전력 송전 제어 유닛(5)으로 에너지 회수의 제어 명령을 내린다. 그러면, 상기 전력 송전 제어 유닛(5)은 제어 명령에 따라 회수 대상의 분산 발전 시설과 우선 순위로 설정된 구성 시설(4) 간의 접속단을 전기적으로 연결하여 회수된 에너지가 우선 공급되도록 한다.
상기 입력부(22)는 관리자로부터 상기의 에너지 사용과 관련되는 관리 정보를 입력받는다. 또한, 입력부(22)는 정전시 우선적으로 에너지가 공급되어야 할 구성 시설(4)에 대해 우선 순위 정보를 입력받을 수 있다. 나아가, 입력부(22)는 정전시 에너지의 회수 및 우선 공급과 관련하여 관리자로부터 각종 설정 정보를 입력받는 것도 가능하다. 예를 들면, 입력부(22)는 정전시 관리자로부터 에너지 회수 대상의 분산 발전 시설별로 회수 에너지량을 입력받을 수 있다. 또한, 입력부(22)는 정전시 에너지가 우선 공급되는 구성 시설(4)들을 관리자로부터 선택받고 각각의 에너지 공급량을 입력받을 수 있다. 물론, 입력부(22)가 각각의 구성 시설(4)에 대해 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 우선 공급 정보로 설정받을 경우, 설정된 상기 우선 공급 정보는 제어부(24)가 실시간 결정하는 우선 공급 순위 및 우선 공급량보다 우선된다.
상기 표시부(23)는 상기 통신부(21)를 통해 개별 구성 시설(4)로부터 수신된 상기 에너지 관리의 정보와 상기 관리자의 설정 정보를 화면에 표시한다. 그리고 정전이 발생되면 표시부(23)는 제어부(24)가 제어하는 에너지의 회수 현황, 우선 공급 순위 현황 및 우선 공급 현황을 화면에 표시한다.
보다 상세하게, 상기 제어부(24)는 각각의 분산 발전 시설별로 보유된 에너지량을 수집하는 에너지 데이터 수집부(241), 정전의 발생을 감지하는 정전 발생 감지부(242), 정전이 발생되면 분산 발전 시설별로 보유된 에너지의 사용을 통제하는 에너지 사용 통제부(244), 우선적으로 전원이 공급되어야 하는 구성 시설(4)의 우선 순위 정보를 결정하는 우선 공급 순위 결정부(246) 및 결정된 우선 공급 순위 의 정보에 따라 대응하는 각각의 구성 시설(4)로 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 우선 공급부(247)를 포함한다.
상기 에너지 데이터 수집부(241)는 스마트 그리드상의 분산 발전 시설을 포함한 구성 시설(4)들에 설치된 에너지 저장 장치(예 : 이차 전지를 기반으로 한 ESS 등)가 현재 보유하는 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량 등을 포함하는 에너지 현황 정보를 수신하여 DB에 저장한다. 상기 최소 필요 운용 전력량은 구성 시설(4)의 가동을 위해 필요한 최소 전력량에 해당하며 구성 시설(4)의 에너지 사용에 따라서 실시간으로 변동된다. 저장된 상기 에너지 현황 정보는 상기 제어부(24)가 에너지 회수 대상의 분산 발전 시설을 선별하고, 우선 공급 순위 및 회수 에너지량을 선택적으로 결정하는데 참조된다.
상기 정전 발생 감지부(242)는 상기 스마트 그리드상에서 정전의 발생을 감지한다. 정전의 발생은 원격지에 설치된 센서로부터 통신부(21)를 통해 센서 값을 수신하는 것으로 감지될 수 있고, 상기 통신부(21)를 통해 정전이 발생된 정보를 수신하여도 무방하다.
여기서, 상기 제어부(24)는 스마트 그리드 시스템내의 분산 발전 시설들을 상대로 회수 대상의 분산 발전 시설과 회수될 에너지량을 결정하는 회수 에너지량 결정부(243)를 더 포함한다. 상기 회수 에너지량 결정부(243)는 분산 발전 시설별로 기 저장된 현재의 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 이용하여 각각의 분산 발전 시설마다 비축된 에너지 잔량으로부터 회수 대상의 에너지량을 결정한다. 상기 회수 에너지량 결정부(243)는 개별 분산 발전 시설의 에너지 잔량 중에서 0 ~ 100% 범위 내에서 회수 에너지량을 결정한다. 상기 최소 필요 운용 전력량은 분산 발전 시설이 에너지를 발전하는데 필요한 최소 전력량일 수 있다.
만약, 개별 분산 발전 시설의 에너지 잔량이 기준치에 미달될 경우, 회수 에너지량 결정부(243)는 당해 분산 발전 시설을 에너지의 회수 대상이 되는 분산 발전 시설에서 제외시킬 수 있다. 예를 들면, 회수 에너지량 결정부(243)는 분산 발전 시설의 상기 에너지 잔량과 상기 최소 필요 운용 전력량을 비교하고, 에너지 잔량이 최소 필요 운용 전력량보다 작을 경우 에너지 회수 대상이 되는 분산 발전 시설에서 제외시킨다. 그리고 에너지 운용 정책에 따라서 회수 대상에서 제외된 상기 분산 발전 시설은 남은 에너지 잔량의 전체를 자가 소비할 수 있다.
상기 에너지 사용 통제부(244)는 정전 발생에 따라 분산 발전 시설별로 회수 에너지량이 결정되면, 에너지 회수 대상에 해당하는 분산 발전 시설들을 상대로 결정된 회수 에너지에 대한 사용을 통제한다. 여기서, 에너지 사용 통제부(244)가 중앙에서 개별 분산 발전 시설에 저장된 회수 에너지의 사용 권한을 가지면, 상기 분산 발전 시설의 에너지 사용 권한은 배제된다. 다만, 에너지 운용 정책에 따라서 상기 분산 발전 시설은 회수 대상의 에너지를 제외한 나머지 에너지에 한하여 사용 권한을 가질 수 있다. 그리고 에너지 사용 통제부(244)는 분산 발전 시설로부터 회수될 에너지의 사용 권한을 통제하여 각각의 분산 발전 시설에 대한 에너지의 회수를 제어한다.
바람직하게, 상기 에너지 사용 통제부(244)는 상기 통신부(21)를 통해 통제 대상의 분산 발전 시설로 에너지 통제 명령을 송신한다. 에너지 사용 통제부(244)는 상기 통제 명령에 의해 분산 발전 시설의 에너지가 저장되는 ESS와 같은 전력 저장 장치의 동작 제어를 담당하는 BMS 또는 분산 발전 시설의 에너지의 사용을 관리하는 EMS를 제어하게 된다. 그러면, 제어를 받는 상기 BMS 또는 상기 EMS는 회수 대상의 에너지에 대해 사용 권한이 배제되고, 선택적으로 남은 에너지에 한하여 자가 용도로 사용할 수 있게 된다.
상기 우선 공급 순위 결정부(246)는 정전의 발생이 감지된 후 회수 에너지량을 고려하여 우선 공급 대상이 되는 적어도 하나 이상의 구성 시설(4)에 대해 우선 공급 순위를 결정한다.
여기서, 우선 공급 순위 결정부(246)는 상기 회수 에너지량 및 구성 시설(4)의 에너지 용도를 고려하여 각각의 구성 시설(4)에 대해 에너지의 우선 공급 순위를 결정한다.
예를 들면, 우선 공급 순위 결정부(246)는 회수 에너지량을 이용하여 개별 구성 시설(4)의 최소 필요 운용 전력량에 따라 우선 공급 순위와 우선 공급량을 선택적으로 배정할 수 있다. 또한, 상기 구성 시설(4)의 에너지 사용 패턴에 따라 상기 최소 필요 운용 전력량이 변동되면, 우선 공급 순위 결정부(246)는 변동된 최소 필요 운용 전력량을 고려하여 상기 구성 시설(4)에 대한 에너지의 우선 공급 순위를 변동할 수 있다. 에너지 우선 공급의 정책에 따라 상기 최소 필요 운용 전력량이 적은 구성 시설(4)에 높은 우선 공급 순위를 부여할 경우, 다수의 구성 시설(4)로 에너지를 우선 공급할 수 있다. 이때, 에너지를 우선적으로 공급받은 상기 구성 시설(4)은 정전시에도 빠르게 정상적 기능을 회복할 수 있다.
다른 예로서, 상기 우선 공급 순위 결정부(246)는, 각각의 분산 발전 시설별로 결정된 회수 에너지량을 전체 공급 에너지량으로 누적하고, 누적된 전체 공급 에너지량의 한도 내에서 상기 구성 시설(4)별로 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 선택적으로 결정할 수 있다. 만약, 전체 공급 에너지량이 부족할 경우 우선 순위 대상의 구성 시설(4)은 줄어들 수 있고, 구성 시설(4)이 요구하는 에너지량보다 부족한 에너지가 우선 공급될 수 있다.
다른 예로서, 상기 우선 공급 순위 결정부(246)는 누적된 상기 전체 공급 에너지량이 우선 공급 순위가 부여된 전체 구성 시설의 최소 필요 운용 전력량보다 작을 경우, 회수 대상의 에너지 비축을 위해 발전소 및 분산 발전 시설에 높은 우선 공급 순위를 설정하여 발전량을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 우선 공급 순위 결정부(246)는 동일한 우선 공급 순위의 시설들 중에서 최소 필요 운용 전력량이 적은 개별 시설에 상대적으로 높은 우선 공급 순위를 부여할 수 있다. 우선 공급 순위 결정부(246)가 동일한 우선 공급 순위의 시설들 중에서 상기 개별 시설에 대해 우선적으로 에너지를 공급할 경우 상대적으로 적은 에너지를 우선 공급하여 빠른 시간 내에 당해 개별 시설의 기능을 복구할 수 있음은 자명하다.
여기서, 상기 제어부(24)는 우선 공급 시설 설정부(245)를 더 포함한다. 상기 우선 공급 시설 설정부(245)는 관리자로부터 상기 입력부(22)를 통해 입력되는 개별 구성 시설(4)에 대해 설정된 에너지의 우선 공급 순위를 DB에 저장한다. 우선 공급 시설 설정부(245)는 관리자의 설정에 의해 발전소, 병원, 소방서, 경찰서, 방송사, 공공 기관 등과 같은 선별된 공익 시설에 상기 우선 공급 순위를 설정한다. 그러면, 상기 우선 공급 순위 결정부(246)는 관리자에 의해 입력된 우선 공급 순위를 실시간으로 결정되는 우선 공급 순위보다 우선적으로 개별 구성 시설(4)에 적용한다.
상기 에너지 우선 공급부(247)는 통신부(21)를 통해 상기 전력 송전 제어 유닛(5)으로 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지가 우선 순위의 구성 시설(4)로 공급되도록 우선 공급 명령을 내린다. 상기 우선 공급 명령은 회수 대상이 되는 적어도 하나 이상의 분산 발전 시설의 정보, 상기 분산 발전 시설로부터 회수될 에너지량 및 회수 에너지가 우선 공급될 적어도 하나 이상의 구성 시설(4)의 정보를 포함한다. 상기 전력 송전 제어 유닛(5)은 우선 공급 명령으로부터 추출된 분산 발전 시설과 구성 시설(4)의 정보를 식별한 후 결정된 회수 에너지량만큼 우선 공급되도록 각각의 접속단에 대한 전기적 연결을 접속 상태로 전환한다. 그러면, 전력망 네트워크를 통해 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지는 구성 시설(4)로 이르는 에너지 전달 경로에 따라 우선 공급된다.
여기서, 상기 제어부(24)는 회수 에너지 저장부(248)를 더 포함한다. 상기 전력 송전 제어 유닛(5)이 에너지 회수 명령을 수신하여 에너지 회수의 제어를 개시하면, 상기 전력 계수부(51)는 회수 에너지량을 실시간 계수하고, 계수된 상기 회수 에너지량은 통신부(21)를 통해 회수 에너지 저장부(248)가 수신한다. 회수 에너지 저장부(248)는 수신된 상기 회수 에너지량을 대응하는 분산 발전 시설의 정보와 함께 DB에 저장한다.
또한, 상기 제어부(24)는 회수 에너지 보상부(249)를 더 포함한다. 정전의 발생에 의해 회수된 에너지가 우선 공급 순위의 구성 시설(4)로 전달되고 나면, 회수 에너지 보상부(249)는 상기 회수 에너지 저장부(248)에 의해 저장된 회수 에너지량을 DB로부터 조회한 후 정해진 기간에 따라 각각의 분산 발전 시설별로 회수된 에너지량을 누적하고, 누적된 회수 에너지량에 따라 정량적으로 보상 금액을 산정하여 DB에 저장한다. 예를 들면, 회수 에너지 보상부(249)는 상기 회수된 에너지량에 따라 정액제, 종량제 등의 보상 금액 산정 기준을 적용하여 보상금을 산정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 방법의 개략적 순서를 도시한다.
중앙 EMS(2)는 스마트 그리드 시스템을 구성하는 각각의 구성 시설(4)별로 에너지의 생산, 분배, 소비와 관련되는 에너지 관리의 정보를 수집하여 DB에 저장한다(S241). 여기서, 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설을 포함한 각각의 구성 시설(4)들로부터 현재 보유한 에너지의 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 포함하는 에너지 현황 정보를 수신하여 DB에 저장한다.
상기 에너지 관리의 정보를 수집하는 과정에서, 스마트 그리드 시스템상에 정전이 발생하면, 중앙 EMS(2)는 정전의 발생을 감지한다(S242). 중앙 EMS(2)는 원격지에 설치된 센서를 통해 정전의 발생을 감지하거나 또는 외부로부터 정전 발생의 사실을 통보받을 수 있다.
먼저, 정전이 발생되면, 중앙 EMS(2)는 스마트 그리드 시스템을 구성하는 분산 발전 시설들을 상대로 각각 회수될 에너지량을 결정한다(S243). 중앙 EMS(2)는 분산 발전 시설별로 상기 에너지 현황 정보의 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력을 고려하여 개별 분산 발전 시설의 비축된 전체 에너지 중에서 회수될 에너지량을 결정한다. 만약, 상기 에너지 잔량이 기준치에 못 미치는 경우 당해 분산 발전 시설은 에너지 회수 대상의 시설에서 제외될 수 있다. 만약, 분산 발전 시설에서 회수 에너지량을 제외하고 남게 되는 에너지가 있을 경우, 상기 분산 발전 시설이 선택적으로 남은 에너지의 통제 권한을 가질 수 있다. 그러면, 상기 분산 발전 시설은 남은 에너지를 이용하여 예속된 부하들로 전원을 공급하거나 자가 발전 시설의 가동을 계속할 수 있다.
다음으로, 중앙 EMS(2)는 구성 시설(4)들 중 에너지의 회수 대상으로 선별된 분산 발전 시설을 상대로 에너지의 사용 권한을 통제하여 에너지의 회수를 제어한다(S244). 이때, 상기 분산 발전 시설의 EMS 또는 BMS는 중앙 EMS(2)의 통제를 받아 회수 대상의 에너지에 대한 사용이 제한된다.
선별된 상기 분산 발전 시설별로 에너지 사용이 통제되면, 중앙 EMS(2)는 스마트 그리드상의 구성 시설(4)들을 대상으로 회수 에너지량과 에너지 용도에 따라 중요도를 판단하여 우선 공급 순위를 결정한다(S246). 여기서, 중앙 EMS(2)가 관리자로부터 특정 구성 시설(4)의 우선 공급 순위의 정보를 등록받고 DB에 저장한 경우, 상기 DB에 저장된 우선 공급 순위가 상기 단계(S246)에서 결정된 우선 공급 순위보다 우선적으로 적용된다.
상기 우선 공급 순위의 정보가 실시간으로 결정되면, 중앙 EMS(2)는 상기 전력 송전 제어 유닛(5)으로 에너지의 회수 대상으로 결정된 분산 발전 시설, 에너지 회수량 및 결정된 우선 공급 순위의 구성 시설(4)의 정보를 포함하는 에너지의 우선 공급 명령을 내린다(S247). 그러면, 전력 송전 제어 유닛(5)은 수신된 명령에 따라 분산 발전 시설과 구성 시설(4) 간의 접속단을 전기적으로 연결함으로써 상기 분산 발전 시설로부터 회수 에너지량만큼 우선 순위의 구성 시설(4)로 우선 공급한다. 회수된 에너지는 우선 순위에 따른 구성 시설(4)별로 차등적으로 공급된다.
상기 에너지의 우선 공급 과정에서, 중앙 EMS(2)는 통신부(21)를 통해 상기 전력 계수부(51)로부터 회수된 에너지 정보를 수신하여 DB에 저장한다(S248). 여기서, 상기 회수된 에너지 정보는 분산 발전 시설의 식별 정보와 구성 시설(4)로 우선 공급될 에너지량을 포함한다.
이후, 중앙 EMS(2)는 상기 단계(S248)에서 저장된 에너지의 회수 정보를 참조하여 에너지가 회수된 분산 발전 시설별로 회수된 에너지량을 누계하고, 누산된 에너지량에 따른 정량적 보상금을 산정하여 DB에 저장한다(S249). 그리고 산정된 보상금은 분산 발전 시설측으로 지급될 수 있다.
상술한 실시예에서, "~부"라는 용어는 에너지 관리 시스템(1)의 하드웨어적 구분을 의미하는 용어로 사용된 것이 아니다. 따라서 복수의 구성부가 하나의 구성부로 통합될 수도 있고, 하나의 구성부가 복수의 구성부로 분할될 수도 있다. 또한, 구성부는 하드웨어 구성부를 의미할 수도 있지만, 소프트웨어의 구성부를 의미할 수도 있다. 따라서 본 발명은 "~부"라는 용어에 의해 특별히 한정되지 않음을 이해하여야 할 것이다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 에너지 관리 시스템 2 : 중앙 EMS
3 : 발전소 4 : 구성 시설

Claims (29)

  1. 스마트 그리드 시스템내의 구성 시설들과 양방향 통신을 하며 상기 구성 시설에 의해 에너지가 생산, 분배 및 소비되는 에너지 관리의 정보를 통신하는 통신부;
    관리자의 설정 정보가 입력되는 입력부;
    상기 통신부를 통하여 수신된 상기 에너지 관리의 정보와 상기 관리자의 설정 정보를 표시하는 표시부; 및
    정전 발생시 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 잔량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 에너지의 우선 공급 순위를 결정하고, 동일한 우선 공급 순위의 구성 시설 중에서 최소 필요 운용 전력량이 적은 구성 시설에 상대적으로 높은 우선 공급 순위를 부여하고, 상기 분산 발전 시설로부터 회수된 에너지를 상기 우선 공급 순위의 구성 시설로 우선 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 중앙 EMS(Energy Management System)를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 통신부를 통해 에너지의 회수 및 우선 공급의 제어 명령을 출력하고, 상기 제어 명령에 따른 에너지의 회수 및 우선 공급의 상황을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구성 시설별로 비축된 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 포함하는 에너지 현황 정보를 수집하는 에너지 데이터 수집부;
    상기 스마트 그리드 시스템에서 정전의 발생을 감지하는 정전 발생 감지부;
    정전의 발생이 감지되면, 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 현황 정보를 이용하여 에너지 회수 대상의 상기 분산 발전 시설 및 회수 에너지량을 결정하는 회수 에너지량 결정부;
    상기 회수 에너지량이 결정되면, 상기 분산 발전 시설별로 상기 회수 에너지량만큼 에너지의 사용을 통제하는 에너지 사용 통제부;
    상기 회수 에너지량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 상기 구성 시설의 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 결정하는 우선 공급 순위 결정부; 및
    상기 우선 공급 순위별로 대응하는 구성 시설에 상기 우선 공급량만큼 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 우선 공급부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 에너지 사용 통제부는,
    상기 분산 발전 시설로부터 수집된 상기 에너지 현황 정보로부터 추출된 에너지 잔량을 이용하여 결정된 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 회수를 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 에너지 사용 통제부는,
    상기 분산 발전 시설의 에너지가 저장되는 이차 전지의 BMS(Battery Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 충전 및 방전을 통제하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 에너지 사용 통제부는,
    상기 분산 발전 시설의 에너지를 관리하는 EMS(Energy Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 사용을 통제하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 에너지 사용 통제부는,
    상기 분산 발전 시설의 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지 사용 권한을 배제시켜 상기 분산 발전 시설이 자가 소비하지 못하도록 상기 에너지의 사용을 통제하고, 상기 회수 에너지량을 제외하고 남은 에너지는 상기 분산 발전 시설이 통제하여 자가 소비할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    관리자의 입력에 의해 상기 구성 시설별로 에너지 용도 및 에너지의 우선 공급 순위를 설정하는 우선 공급 시설 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 우선 공급 시설 설정부는,
    발전소, 병원, 소방서, 경찰서, 방송사 및 공공 기관의 시설로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 시설에 상기 우선 공급 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 우선 공급 순위 결정부는,
    상기 분산 발전 시설별로 결정된 회수 에너지량을 전체 공급 에너지량으로 누적하고, 상기 전체 공급 에너지량의 한도 내에서 상기 구성 시설별로 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 선택적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 우선 공급 순위 결정부는,
    누적된 상기 전체 공급 에너지량이 우선 공급 순위가 부여된 전체 구성 시설의 최소 필요 운용 전력량보다 작을 경우, 발전소 및 분산 발전 시설에 높은 우선 공급 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중앙 EMS로부터 에너지 우선 공급의 제어 명령을 수신하면, 스마트 그리드 시스템의 전력망 네트워크상에서 회수 대상의 분산 발전 시설과 우선 공급 대상의 구성 시설 사이의 접속단을 전기적으로 연결하여 회수 에너지량만큼의 에너지의 우선 공급을 제어하는 전력 송전 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전력 송전 제어 유닛은,
    회수 대상의 분산 발전 시설로부터 전송되는 회수 에너지량을 계수하는 전력 계수부를 더 포함하고, 상기 회수 에너지량은 상기 분산 발전 시설의 보상금을 산정하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분산 발전 시설별로 회수된 에너지량을 수신하여 데이터베이스에 저장하는 회수 에너지 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분산 발전 시설별로 정해진 기간 동안의 회수 에너지량을 누산하고, 누산된 회수 에너지량에 대응하는 분산 발전 시설의 보상금을 산정하는 회수 에너지 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
  16. 스마트 그리드 시스템에서 각각의 구성 시설들의 에너지의 생산, 분배 및 소비를 포함하는 에너지 관리를 제어하고 상기 에너지 관리를 모니터링하는 중앙 EMS가 실행하는 에너지 관리 방법에 있어서,
    (a)상기 스마트 그리드 시스템내의 상기 구성 시설별로 비축된 에너지 잔량 및 최소 필요 운용 전력량을 포함하는 에너지 현황 정보를 수집하는 에너지 데이터 수집 단계;
    (b)상기 스마트 그리드 시스템에서 정전의 발생을 감지하는 정전 발생 감지단계;
    (c)정전의 발생이 감지되면, 상기 구성 시설 중에서 분산 발전 시설의 에너지 현황 정보를 이용하여 에너지 회수 대상의 분산 발전 시설 및 회수 에너지량을 결정하는 회수 에너지량 결정 단계;
    (d)상기 회수 에너지량이 결정되면, 상기 분산 발전 시설별로 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 사용을 통제하는 에너지 사용 통제 단계;
    (e)상기 회수 에너지량 및 상기 구성 시설의 에너지 용도를 고려하여 상기 구성 시설의 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 결정하고, 동일한 우선 공급 순위의 구성 시설 중에서 최소 필요 운용 전력량이 적은 구성 시설에 상대적으로 높은 우선 공급 순위를 부여하는 우선 공급 순위 결정 단계; 및
    (f)상기 우선 공급 순위별로 대응하는 구성 시설에 상기 우선 공급량만큼 에너지의 우선 공급을 제어하는 에너지 우선 공급 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 단계(d)는,
    상기 단계(a)에서 상기 분산 발전 시설로부터 수집된 상기 에너지 현황 정보로부터 추출된 에너지 잔량을 이용하여 결정된 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 회수를 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(d)는,
    상기 분산 발전 시설의 에너지가 저장되는 이차 전지의 BMS(Battery Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 충전 및 방전을 통제하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  19. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(d)는,
    상기 분산 발전 시설의 에너지를 관리하는 EMS(Energy Management System)를 제어하여 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지의 사용을 통제하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  20. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(d)는,
    상기 분산 발전 시설의 상기 회수 에너지량에 대응하는 에너지 사용 권한을 배제시켜 상기 분산 발전 시설이 자가 소비하지 못하도록 상기 에너지의 사용을 통제하고, 상기 회수 에너지량을 제외하고 남은 에너지는 상기 분산 발전 시설이 통제하여 자가 소비하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 단계(e) 이전에,
    관리자의 입력에 의해 상기 구성 시설별로 에너지의 우선 공급 순위를 설정하는 우선 공급 시설 설정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 우선 공급 시설 설정 단계는,
    발전소, 병원, 소방서, 경찰서, 방송사 및 공공 기관의 시설로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 시설에 상기 우선 공급 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 단계(e)는
    상기 단계(c)의 분산 발전 시설마다 상기 회수 에너지량을 전체 공급 에너지량으로 누적하고, 상기 전체 공급 에너지량의 한도 내에서 상기 구성 시설별로 우선 공급 순위 및 우선 공급량을 선택적으로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  24. 삭제
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 단계(e)는,
    누적된 상기 전체 공급 에너지량이 우선 공급 순위가 부여된 전체 구성 시설의 최소 필요 운용 전력량보다 작을 경우, 발전소 및 분산 발전 시설에 높은 우선 공급 순위를 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  26. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(f)는,
    전력 송전 제어 유닛이 상기 중앙 EMS로부터 에너지 우선 공급의 제어 명령을 수신한 후, 스마트 그리드 시스템의 전력망 네트워크상에서 회수 대상의 분산 발전 시설과 우선 공급 대상의 구성 시설 사이의 접속단을 전기적으로 연결하여 상기 회수 에너지량만큼 에너지의 우선 공급을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 단계(f)는,
    상기 전력 송전 제어 유닛의 전력 계수부가 분산 발전 시설로부터 회수되는 회수 에너지량을 계수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  28. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(f) 이후에,
    (g)상기 분산 발전 시설별로 회수된 에너지량을 산정하여 에너지의 회수 정보를 데이터베이스에 저장하는 회수 에너지 산정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  29. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 단계(f) 이후에,
    (h)상기 분산 발전 시설별로 정해진 기간 동안의 회수 에너지량을 누산하고, 누산된 회수 에너지량에 대응하는 분산 발전 시설의 보상금을 산정하는 회수 에너지 보상 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
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