KR101499311B1 - 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101499311B1
KR101499311B1 KR1020130012304A KR20130012304A KR101499311B1 KR 101499311 B1 KR101499311 B1 KR 101499311B1 KR 1020130012304 A KR1020130012304 A KR 1020130012304A KR 20130012304 A KR20130012304 A KR 20130012304A KR 101499311 B1 KR101499311 B1 KR 101499311B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy
energy storage
building
storage device
grid system
Prior art date
Application number
KR1020130012304A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140099641A (ko
Inventor
최준균
전승현
김영훈
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020130012304A priority Critical patent/KR101499311B1/ko
Publication of KR20140099641A publication Critical patent/KR20140099641A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101499311B1 publication Critical patent/KR101499311B1/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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • 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
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • 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
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다. 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템은, 생산된 에너지 자원을 저장하기 위한 적어도 하나의 에너지 저장 장치; 및 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 자원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하는 에너지 그리드 시스템을 포함할 수 있다.

Description

에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법{HYBRID ENERGY CONTROL SYSTEM USING ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 건물 내에서 사용되는 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
사회가 발전하고 생활 문화가 변화하면서 빌딩(Building)과 같은 대형 건물들은 단순한 주거 공간이나 업무 수행공간이 아닌, 쾌적하고 편안한 휴식 공간과 업무 능률을 향상시키는 공간으로 변해가고 있다.
이와 같은 변화에 발맞춰 빌딩은 대형화되고 다양한 첨단 기능을 갖추게 되면서, 그에 따라 조명, 에너지 관리 등의 종합적인 관리가 요구되고 있다. 이와 같은 빌딩의 종합적인 관리를 자동화하는 것을 빌딩 오토메이션(Building Automation)이라고 하며, 빌딩에서 일어나는 모든 상황들을 제어하여 보다 효율적이고 체계적인 관리가 이루어지고 있다.
아울러, 최근의 전력 기술과 통신 정보기술이 융합되면서 새롭게 등장하기 시작한 지능형 전력망(smart grid) 기술 환경에서는 가정용 전력 생산 및 저장의 환경을 제공할 수 있으며, 실시간으로 변동할 수 있는 전력 가격과 함께 연동하여 소비자 측면에서 에너지 사용을 최적화할 수 있는 에너지 관리 방법의 도입이 필요한 상황이다.
한국공개특허 제10-2012-0072016호(공개일 2012년 07월 03일)에는 지능형 전력망과 연동하여 건물 내 에너지에 대한 최적화 된 운영 및 관리를 제공하는 에너지 관리 기술이 개시되어 있다.
본 명세서에서는 빌딩 규모에 대한 하이브리드 에너지 제어(hybrid energy control)를 위하여 에너지 저장 장치(Energy Storage System)를 활용하는 방안을 제시한다.
에너지 저장 장치를 이용하여 건물 내의 에너지 공급을 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템은, 생산된 에너지 자원을 저장하기 위한 적어도 하나의 에너지 저장 장치; 및 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 자원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하는 에너지 그리드 시스템을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 에너지 저장 장치는, 초고용량 축전기(Ultra Capacitor) 또는 초전도 전력 저장 장치(Superconducting Magnetic Energy Storage)일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 에너지 저장 장치는, 상기 에너지 그리드 시스템에 탈부착이 가능한 에너지 저장 장치일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 에너지 저장 장치는, 상기 에너지 그리드 시스템에 탈부착이 가능한 차량용 배터리일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 에너지 저장 장치는, 계절에 따른 온도 변화로 생산된 에너지 자원이 저장되는 STESS(Seasonal Thermal Energy Storage System)일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 에너지 그리드 시스템은, 상기 건물에서 사용되는 에너지의 요금에 따라 상기 에너지 저장 장치에 상기 에너지 자원을 저장하도록 제어할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 에너지 그리드 시스템은, 상기 건물에서 사용되는 에너지에 대한 사용 이력 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하고, 상기 사용 이력 정보에 따라 상기 에너지 저장 장치에 상기 에너지 자원을 저장하도록 제어하거나 상기 에너지 저장 장치에서 상기 건물에 필요한 에너지를 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템은, 생산된 전기 에너지를 저장하기 위한 제1 에너지 저장 장치; 생산된 열 에너지를 저장하기 위한 제2 에너지 저장 장치; 및 상기 건물에서 사용되는 에너지의 요금이나 시간대에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치 및 제2 에너지 저장 장치 중 적어도 하나의 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 자원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하는 에너지 그리드 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템은, 생산된 전기 에너지를 저장하기 위한 제1 에너지 저장 장치; 생산된 열 에너지를 저장하기 위한 제2 에너지 저장 장치; 상기 제1 에너지 저장 장치 및 상기 제2 에너지 저장 장치의 에너지 저장 상태를 관리하는 스마트 커넥터; 및 상기 제1 에너지 저장 장치 및 상기 제2 에너지 저장 장치 중 적어도 하나의 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 지원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하고 상기 에너지 저장 상태에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치 및 상기 제2 에너지 저장 장치에 해당 에너지 자원을 저장하도록 제어하는 에너지 그리드 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건물에 설치 또는 연결된 에너지 저장 장치에 에너지 자원을 비축해 둠으로써 일시적인 전력난이 발생할 때 신속하고 안정적으로 대비할 수 있으며 건물의 냉난방에 사용되는 자원을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 잉여 에너지나 요금이 저렴한 시간대의 에너지를 에너지 저장 장치에 미리 저장해 두었다가 수요 정도 등에 따라 에너지 저장 장치의 에너지를 공급 받아 사용함으로써 개인이나 건물 관리자 입장에서 경제적 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다
본 발명의 실시예에 따르면, 유/무선 네트워크를 통해 건물 내 하이브리드 에너지 제어 시스템(HECS)과 사용자 간에 인터페이스 환경을 제공함으로써 건물 내에서 사용되는 에너지를 실시간 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 관리를 위한 시스템 전체 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 공급 및 모니터링을 위한 에너지 그리드 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 커넥터의 역할을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 그리드 시스템이 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 공급 및 모니터링을 위한 하이브리드 에너지 제어 시스템의 에너지 관리 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는 에너지 저장 장치를 이용하여 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템(Hybrid Energy Control System)(이하, 'HECS'라 약칭함)을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 관리를 위한 시스템 전체 구성을 도시한 것이다.
본 실시예에서는 빌딩 규모 내에서의 웹 기반 에너지 배전 네트워크(web energy distribution network)를 지원할 수 있다.
HECS(110)는 빌딩 내에서 에너지 전달을 담당하는 것으로, HECS(110)를 갖춘 빌딩이 에너지를 빌딩 내에 공급하거나 건물 내에서 에너지를 얻을 수 있다. 빌딩 내에서의 에너지 전달은 에너지 그리드 시스템(Energy Grid System)(100)에서 HECS(110) 간의 양방향 전달 프로세스를 의미할 수 있다. 이에, HECS(110)는 에너지 그리드 시스템(100)과의 연동을 통해 건물 내에 필요한 에너지를 공급받을 수 있다.
생산된 에너지 자원들(Generated Energy Resources)은 에너지 그리드 시스템(100)으로 연결되어 각종 ESS(Energy Storage System)(120)(130) 및 STESS(Seasonal Thermal Energy Storage System)(140)을 통해 충전되거나 또는 바로 HECS(110)로 사용될 수 있다. 이때, 에너지 자원은 화석 연료를 태운 전통적인 에너지 자원(traditional energy resource), 스마트 그리드에 의한 신재생 에너지 등 모든 에너지를 의미할 수 있다.
에너지 저장 장치(이하, 'ESS'칭함)는 생산된 에너지를 저장해 두었다가 블랙아웃(blackout) 사태와 같은 일시적인 전력난이 발생할 때 송전해 주는 저장 장치로서, 이는 전기를 모아두는 배터리와 배터리를 효율적으로 관리해 주는 관련 구성들로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 탈부착 ESS(120), 빌딩용 ESS(130), STESS(140) 등이 사용될 수 있다. 이때, 탈부착 ESS(120)는 전기 자동차, 일반 자동차 등 모든 자동차에 포함된 배터리를 이용할 수 있으며, 차량용 배터리는 쉽게 탈부착이 된다는 점과 스마트 커넥터(smart connector)(150)를 통해 지속적이고 안정적인 전기 공급이 가능하다는 점에서 건물 에너지 관리에 충분히 활용될 수 있다. 그리고, 빌딩용 ESS(130) 및 STESS(140)는 건물 내/외 또는 건물 아래에 설치되는 건물 설계의 일부이며 하이브리드 방식으로 스마트 커넥터(150)의 지시에 따라 에너지를 공급할 수 있다.
스마트 커넥터(150)는 ESS(120)(130) 및 STESS(140)의 상태, 예컨대 충전된 정도, 몇 번째 충전인가 등을 정밀하게 관리하여 해당 정보를 에너지 그리드 시스템(100)으로 알려주는 역할을 담당한다.
에너지 그리드 시스템(100)은 HECS(110)를 통해 건물 내의 에너지 공급을 제어하고 건물 내에서 사용되는 에너지를 실시간 모니터링 할 수 있으며, 이러한 모니터링 결과를 사용자 단말(160)로 전달할 수 있다. 이때, 사용자 단말(160)은 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) 등 유/무선 네트워크를 통해 에너지 그리드 시스템(100)과의 통신이 가능한 모든 단말기를 의미할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 공급 및 모니터링을 위한 에너지 그리드 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 에너지 그리드 시스템(100)은 전력 제어부(electricity control)(201), 공전 제어부(atmospheric control)(202), 통신부(203), 데이터베이스(204), 및 중앙 제어부(205)로 구성될 수 있다.
전력 제어부(201)는 전기 에너지의 수요와 공급(supply-demand)을 비교하여 최적의 전기료를 계산할 수 있다. 이때, 전력 제어부(201)는 스마트 커넥터(150)로부터 전달 받은 ESS(120)(130)의 저장량과 스마트 그리드의 사전 정의된 전기료를 바탕으로 최적 전기료를 계산할 수 있다. 이에, 전력 제어부(201)는 상기 계산된 전기료를 기준으로 HECS(110)로의 에너지 공급 명령을 내리거나 ESS(120)(130)로의 에너지 저장 명령을 전달할 수 있다. 일 예로, 전력 제어부(201)는 건물에서 사용되는 에너지의 요금에 따라, 예컨대 전기료가 저렴할 때 생산된 에너지 자원을 ESS(120)(130)에 저장하도록 제어할 수 있다. 그리고, 전력 제어부(201)는 요금이 저렴한 시간대에 에너지 자원을 ESS(120)(130)에 저장해 두었다가 정해진 시간대, 예를 들어 수요가 가장 높은 시간대(peak-time)에 ESS(120)(130)에 저장된 에너지를 HECS(110)로 공급하도록 제어할 수 있다. 다른 예로, 전력 제어부(201)는 건물 내에 일시적인 정전이나 전력 부족 사태 등이 발생할 경우 ESS(120)(130)에 저장된 에너지를 HECS(110)로 공급할 수 있다. 이에, ESS(120)(130)는 스마트 커넥터(150)로부터 전달 받은 전력 제어부(201)의 명령에 따라 전력을 충전하거나 HECS(110)로 공급할 수 있다. 따라서, 전력 제어부(201)는 ESS(120)(130)에 저장된 에너지를 이용하여 건물에 필요한 전기 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.
공전 제어부(202)는 열 에너지의 수요와 공급을 비교하여 최적 상태(예컨대, 실내 온도 등)를 계산하여 HECS(110)에 대한 에너지 공급 명령 및 STESS(140)에 대한 에너지 저장 명령을 전달할 수 있다. 이때, 공전 제어부(202)는 STESS(140)의 저장량과 에너지 그리드 전기를 사용할 때의 비용을 바탕으로 최적한 경우를 계산할 수 있다. 일 예로, 공전 제어부(202)는 건물 내 냉난방에 사용되는 자원을 줄이기 위하여 STESS(140)에 저장된 에너지를 HECS(110)로 공급하도록 제어할 수 있다. 이에, STESS(140)는 스마트 커넥터(150)로부터 전달 받은 공전 제어부(202)의 명령에 따라 열 에너지를 충전하거나 HECS(110)로 공급할 수 있다. 따라서, 공전 제어부(202)는 STESS(140)에 저장된 에너지를 이용하여 건물에 필요한 열 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.
통신부(203)는 사용자 인터페이스의 연결을 구성할 수 있으며, 건물 내에서 사용되는 에너지에 대한 모니터링과 시스템 전반에 대한 구성 간 각종 명령 인식을 전달할 수 있다.
데이터베이스(204)는 건물 내에서 사용된 에너지 이력을 저장 및 관리할 수 있으며, 일 예로 전기 에너지 및 열 에너지에 대한 사용 이력 정보를 저장할 수 있다. 이때, 데이터베이스(204)에 저장된 정보는 전력 제어부(201)와 공전 제어부(202)에서 미래에 얼마나 에너지를 저장 및 공급할지 결정할 때 사용될 수 있다. 다시 말해, 전력 제어부(201) 및/또는 공전 제어부(202)에서는 각 에너지의 사용 이력 정보에 따라 ESS(120)(130) 및/또는 STESS(140)에 해당 에너지 자원을 저장하거나 ESS(120)(130) 및/또는 STESS(140)에 저장된 에너지를 건물에 공급하도록 제어할 수 있다.
중앙 제어부(205)는 전력 제어부(201), 공전 제어부(202), 통신부(203), 및 데이터베이스(204)의 모든 동작을 관할하여 에너지 그리드 시스템(100) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
따라서, 에너지 그리드 시스템(100)은 ESS(120)(130) 및 STESS(140)에 비축해 놓은 에너지를 건물 내에서 사용하도록 지원할 수 있다.
본 실시예에서, 탈부착 ESS(120)는 자동차 배터리 등 소형의 에너지 저장 장치로 에너지 그리드 시스템(100)에 탈부착 가능하며 오피스(office) 단위의 전력 공급원이 될 수 있다.
또한, 빌딩용 ESS(130)는 초고용량 축전기(Ultra Capacitor), 초전도 전력 저장 장치(Superconducting Magnetic Energy Storage) 등이 이용될 수 있으며, 이는 빌딩 규모의 전력 공급원이 될 수 있다. 이때, 빌딩용 ESS(130)는 도시의 전력망(power grid) 또는 재생 에너지원(renewable energy resource)을 사용하여 충전 가능하다.
상기한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 에너지 저장 장치에는 대형 ESS 뿐만 아니라 자동차 등에서 사용되는 소형 ESS 또한 포함될 수 있다.
그리고, STESS(140)는 건물의 지하나 주택 단지에 대형으로 설치될 수 있으며 계절에 따른 온도의 변화 또는 태양으로 받는 열 에너지를 저장할 수 있다. STESS(140)를 통해 여름에는 건물 내의 열 에너지를 흡수하여 냉방 모드로 전환할 수 있고 겨울에는 건물 내의 열 에너지를 방출하므로 난방 모드로 전환할 수 있다. 이러한 STESS(140) 또한 건물 내 에너지를 공급하기 위한 에너지 저장 장치로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 커넥터의 역할을 설명하기 위한 예시 도면이다.
스마트 커넥터(150)는 ESS(120)(130) 및 STESS(140)의 에너지 저장 상태와 실시간 전기료 등을 에너지 그리드 시스템(100)의 중앙 제어부로 전달할 수 있다. 이에, 에너지 그리드 시스템(100)에서는 하이브리드 방식으로 최적의 결과(outcome)를 계산하여 에너지 어플리케이션들(HECS나 사용자 단말 등)에 공급할 수 있으며, 또한 네트워크를 통해 들어오는 잉여 에너지를 ESS(120)(130) 및 STESS(140)로 저장할 수 있다.
STESS(140)는 대부분 건물 벽 또는 지붕에 설치되어 있는 패널(heat panel)을 통해 태양열 에너지를 비축하는 저장 장치나, 고층 건물 지하에 설계된 대형 저장 탱크 등에 해당되므로 최대한 손실을 줄여 열 에너지를 전달하기 위하여 열 교환기(heat exchanger)(151)를 사용할 수 있다. 다시 말해, 열 교환기(151)는 생산된 열 에너지와 저장된 열 에너지를 최소한의 손실로 교환/이동 시켜주는 장치를 의미한다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 그리드 시스템이 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 자동차에 사용되는 연료 전지 등의 탈부착 ESS(120)는 물론, 건물 내에 직접 설치된 각종 빌딩용 ESS(130) 및 STESS(140)가 스마트 커넥터(150)를 통해 에너지 그리드 시스템(100)에 연결될 수 있다.
탈부착 ESS(120)는 해당 건물에서 오피스 단위의 전력 공급원으로 사용되고 빌딩용 ESS(130) 및 STESS(140)는 건물 전체에 해당되는 빌딩 규모의 전력 공급원으로 사용될 수 있다. STESS(140)에는 건물 위에 설치된 태양열 패널을 통해 얻은 열 에너지가 저장할 수 있으며, 이는 에너지원으로서의 한 예제일 뿐 풍력 등 다른 에너지원을 통한 에너지 비축 또한 얼마든지 가능하다.
에너지 그리드 시스템(100)은 해당 건물의 HECS로 ESS(120)(130) 및 STESS(140)에 저장된 에너지를 공급할 수 있으며 HECS를 통해 해당 건물에서 사용되는 에너지를 실시간 모니터링 할 수 있다.
상기한 구성의 에너지 그리드 시스템(100)은 HECS를 통해 건물 밖으로, 예컨대 도시 전력망과 연결되어 건물 내의 잉여 에너지를 판매하는 것 또한 가능하도록 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 하이브리드 에너지 제어 시스템은 건물 내 에너지 관리를 위한 웹 기반의 에너지 그리드를 구현함에 있어 각종 에너지 저장 장치를 활용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 건물 내 에너지 공급 및 모니터링을 위한 하이브리드 에너지 제어 시스템의 에너지 관리 방법을 도시한 순서도이다. 일 실시예에 따른 에너지 관리 방법은 도 1 및 도 2를 통해 설명한 에너지 그리드 시스템에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
단계(S501)에서 에너지 그리드 시스템은 에너지 자원을 건물에 설치 또는 연결된 ESS 및/또는 STESS에 저장할 수 있다. 이때, 에너지 자원은 전력망에서 공급되는 에너지 자원, 화석 연료를 태운 전통적인 에너지 자원, 스마트 그리드에 의한 신재생 에너지, 태양열이나 풍력을 통해 얻은 에너지 자원 등 다양한 방식으로 생산된 모든 에너지를 의미할 수 있다.
단계(S502)에서 에너지 그리드 시스템은 건물 내에서 에너지 전달을 담당하는 HECS로 ESS 및/또는 STESS에 저장된 에너지를 공급할 수 있다. 일 예로, 에너지 그리드 시스템은 건물 내 전력 수요가 가장 높은 시간대에 ESS에 저장된 에너지를 HECS로 공급할 수 있다. 다른 예로, 에너지 그리드 시스템은 건물 내에 갑작스런 블랙 아웃 상황이 발생할 경우 ESS에 저장된 에너지를 HECS로 공급할 수 있다. 또 다른 예로, 에너지 그리드 시스템은 건물 내 냉난방에 사용되는 자원을 줄이기 위하여 STESS에 저장된 에너지를 HECS로 공급하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 건물에 설치 또는 연결된 에너지 저장 장치에 에너지 자원을 비축해 둠으로써 일시적인 전력난이 발생할 때 신속하고 안전적으로 대비할 수 있으며 건물의 냉난방에 사용되는 자원을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 잉여 에너지나 요금이 저렴한 시간대의 에너지를 에너지 저장 장치에 미리 저장해 두었다가 수요 정도 등에 따라 에너지 저장 장치의 에너지를 공급 받아 사용함으로써 개인이나 건물 관리인 입장에서 경제적 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 유/무선 네트워크를 통해 건물 내 하이브리드 에너지 제어 시스템(HECS)과 사용자 간에 인터페이스 환경을 제공함으로써 건물 내에서 사용되는 에너지를 실시간 모니터링 할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 에너지 그리드 시스템
110: HECS(하이브리드 에너지 제어 시스템)
120: 탈부착 ESS
130: 빌딩용 ESS
140: STESS
150: 스마트 커넥터

Claims (9)

  1. 건물 내 에너지를 관리하는 하이브리드 에너지 제어 시스템에 있어서,
    생산된 에너지 자원을 저장하기 위한 복수의 에너지 저장 장치;
    상기 에너지 저장 장치 각각의 에너지 저장 상태를 관리하는 스마트 커넥터; 및
    상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 자원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하는 에너지 그리드 시스템
    을 포함하고,
    상기 에너지 저장 장치는,
    상기 건물 내에서 오피스(office) 단위의 전력 공급원이 되는, 상기 에너지 그리드 시스템에 탈부착이 가능한 차량용 배터리에 해당되는 제1 에너지 저장 장치;
    상기 건물 전체에 해당되는 빌딩 규모의 전력 공급원이 되는, 초고용량 축전기(Ultra Capacitor) 또는 초전도 전력 저장 장치(Superconducting Magnetic Energy Storage)에 해당되는 제2 에너지 저장 장치; 및
    상기 건물 전체에 해당되는 빌딩 규모의 전력 공급원이 되는, 계절에 따른 온도 변화로 생산된 에너지 자원이 저장되는 STESS(Seasonal Thermal Energy Storage System)에 해당되는 제3 에너지 저장 장치
    를 포함하고,
    상기 스마트 커넥터는,
    상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 및 상기 제3 에너지 저장 장치 각각의 에너지 저장량과 충전 회수를 포함하는 상기 에너지 저장 상태를 관리하여 상기 에너지 그리드 시스템으로 전달하고,
    상기 에너지 그리드 시스템은,
    상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 및 상기 제3 에너지 저장 장치 중 적어도 하나의 에너지 저장 장치에 저장된 에너지 지원을 상기 건물에서 필요한 에너지로 공급하고,
    상기 에너지 저장 상태에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 및 상기 제3 에너지 저장 장치 중 적어도 하나의 에너지 저장 장치에 해당 에너지 자원을 저장하도록 제어하고,
    상기 건물 내에서 사용되는 에너지를 실시간 모니터링 하여 유선 또는 무선 네트워크를 통해 모니터링 결과를 사용자 단말로 전달하고,
    상기 건물의 외부의 도시 전력망과 연결되어 상기 건물 내의 잉여 에너지를 판매하고,
    상기 건물에서 사용되는 에너지에 대한 사용 이력 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하고,
    상기 사용 이력 정보에 따라 미래 에너지에 대한 저장량 또는 공급량을 결정하여 상기 에너지 저장 장치에 상기 에너지 자원을 저장하도록 제어하거나 상기 에너지 저장 장치에서 상기 건물에 필요한 에너지를 공급하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 에너지 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 그리드 시스템은,
    상기 건물에서 사용되는 에너지의 요금에 따라 상기 에너지 저장 장치에 상기 에너지 자원을 저장하도록 제어하는 것
    을 포함하는 하이브리드 에너지 제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020130012304A 2013-02-04 2013-02-04 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법 KR101499311B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012304A KR101499311B1 (ko) 2013-02-04 2013-02-04 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012304A KR101499311B1 (ko) 2013-02-04 2013-02-04 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140099641A KR20140099641A (ko) 2014-08-13
KR101499311B1 true KR101499311B1 (ko) 2015-03-06

Family

ID=51745831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130012304A KR101499311B1 (ko) 2013-02-04 2013-02-04 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101499311B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102536187B1 (ko) * 2021-03-19 2023-05-26 주식회사 휴로 태양광 발전의 분산형 에너지 저장시스템 및 이를 이용한 태양광 발전시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007236023A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Toyota Motor Corp 建物の電力供給システム
KR100979408B1 (ko) * 2009-10-29 2010-09-02 주식회사 한미파슨스건축사사무소 에너지 절감을 위한 정보제공 시스템 및 그 방법
JP2010233362A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toyota Motor Corp 電力供給制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007236023A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Toyota Motor Corp 建物の電力供給システム
JP2010233362A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toyota Motor Corp 電力供給制御装置
KR100979408B1 (ko) * 2009-10-29 2010-09-02 주식회사 한미파슨스건축사사무소 에너지 절감을 위한 정보제공 시스템 및 그 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
카달로그:한국조명·전기설비학회 *
카달로그:한국조명·전기설비학회*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140099641A (ko) 2014-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10193343B2 (en) Method for managing power of energy storage system connected with renewable energy
US20100017045A1 (en) Electrical demand response using energy storage in vehicles and buildings
KR101379343B1 (ko) 에너지 저장 시스템，및 에너지 저장 시스템의 제어 방법
WO2016002347A1 (ja) 電力制御システム、方法及び電力制御装置
JP6689093B2 (ja) 系統連系パワーコンディショナー及び分散型電力供給ネットワーク
JP6189987B2 (ja) 管理システム、制御装置、及び制御方法
WO2012131767A1 (ja) 設備システム制御装置
WO2016002346A1 (ja) 電力制御システム及び電力制御装置
US10985567B1 (en) Methods and systems for providing electric energy production and storage
US11556102B2 (en) Off-grid electrical power system
Shemami et al. Reliable residential backup power control system through home to plug-in electric vehicle (H2V)
Maharjan et al. Providing microgrid resilience during emergencies using distributed energy resources
JPWO2019003407A1 (ja) 発電システム、エネルギー管理装置、及び発電制御方法
US20130151021A1 (en) Apparatus and method for determining power using mode
JP6146624B1 (ja) エネルギーマネジメントシステム
KR102143150B1 (ko) 태양광 발전 장치 관리 시스템, 태양광 발전 장치 관리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
KR101499311B1 (ko) 에너지 저장 장치를 이용한 하이브리드 에너지 제어 시스템 및 그 방법
JP2016173689A (ja) エネルギー管理システム
KR102601868B1 (ko) 태양광 발전 장치 관리 시스템, 태양광 발전 장치 관리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
Hawxhurst Microgrid control strategy utilizing thermal energy storage with renewable solar and wind power generation
KR101397746B1 (ko) 스마트 전력 관리 방법 및 시스템
EP4037129A1 (en) Power management system, server, and power supply and demand adjustment method
KR102046822B1 (ko) 솔라셀을 이용한 발전 전력의 이용 관리 장치
US20230121380A1 (en) Off-grid electrical power system
JP6580456B2 (ja) 電力制御装置、電力管理システムおよび電力管理方法

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: 20180129

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee