KR101623785B1 - 지능형 전력 공급 네트워크에서의 에너지 관리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수개의 전력 공급원을 포함하는 지능형 전력 공급 네트워크에서 에너지를 관리하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계; 상기 탐색 결과, 사용 가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는 경우, 복수개의 전력 공급원으로부터 각 전력 공급원의 전력 정보를 수신하는 단계; 및 상기 전력 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 전력 정보는 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 및 공급 가능한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법을 제공한다.
전력, 에너지, 관리, 스마트
Description
본 발명은 지능형 전력 공급 네트워크에서의 에너지 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
우리 나라의 전력망은 중앙에 집중되고 생산자가 통제하는 수직적이고 중앙 집중적인 네트워크 체제로 되어 있다. 그리고, 전기 요금 체계로 용도별 요금 체계를 기본으로 하고, 여기에 전압별, 시간대별 요금 체계를 추가하고 있으며 주택용에 대해서는 누진제를 적용하고 있는 실정이다. 또한, 특정 시간대에 집중되는 전력 수요를 분산시키기 위하여 심야 전력 제도도 운영하고 있다. 그러나, 이러한 전력 시스템 하에서는 지구 온난화 방지라는 글로벌 과제, 에너지 원자재 가격 상승의 대처 방안 부재, 에너지 과소비 억제 문제 및 전력의 안정적 공급 문제를 해결할 수 없다.
따라서, 현재의 전력 시스템으로부터 탈피하여 소비자와 공급자 간의 양방향 정보 전달 체제의 구축을 통한 전력 산업의 효율성을 제고하기 위해서는 지능형 전력 시스템의 개발의 필요하며, 이러한 지능형 전력 시스템은 소비자의 모든 전기 기기, 전력 저장 장치 및 분산된 전원이 네트워크로 연결되어 소비자와 공급자 간의 상호 작용을 가능하게 할 수 있다. 나아가, 소비자들로 하여금 자신의 전력 수요를 조절할 수 있도록 지능형 전력 시스템의 구축이 필요하며, 이러한 시스템과의 양방향 통신이 가능한 지능형 기기들의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 지능형 전력 공급 네트워크에서 보다 효율적인 에너지 관리 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 전력 공급원들 중에서 비용을 최소화시킬 수 있는 전력 공급원을 선택하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 전력 공급원들 중에서 에너지 효용을 가장 높일 수 있는 전력 공급원을 선택하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 비용을 최소화시킬 수 있는 전력 공급원을 선택할 수 있는 지능형 기기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 효율적인 에너지 관리 방법을 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은, 복수개의 전력 공급원을 포함하는 지능형 전력 공급 네트워크에서 에너지를 관리하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계; 상기 탐색 결과, 사용 가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는 경우, 복수개의 전력 공급원으로부터 각 전력 공급원의 전력 정보를 수신하는 단계; 및 상기 전력 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 전력 정보는 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 및 공급 가능한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전력 공급 네트워크에서의 에너지 관리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 사용 가능한 복수개의 전력 공급원들 중 자가 전력 공급원이 존재하는지 여부를 식별하는 단계; 상기 식별 결과, 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 확인하는 단계; 및 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 단계를 더 포함하되, 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 작은 경우, 상기 복수개의 전력 공급원으로부터 상기 각 전력 공급원의 전력 정보가 수신되고, 상기 전력 정보 중 전력 요금 정보를 비교함으로써 가장 저렴한 전력 공급원이 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 전력 요금 정보는 시간당 전력 요금 정보, 일정 기간당 전력 요금 정보 및 품질 등급별 전력 요금 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 복수개의 전력 공급원을 포함하는 지능형 전력 공급 네트워크에서 에너지를 관리하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계; 상기 사용 가능한 전력 공급원 중 자가 전력 공급원이 존재하는지 여부를 식별하는 단계; 상기 식별 결과, 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 확인하는 단계; 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 단계; 및 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 크거나 같은 경우, 상기 자가 전력 공급원을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에 너지 관리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 자가 전력 공급원이 복수개 이상 존재하는 경우, 상기 자가 전력 공급원들의 전력 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 전력 정보는 자가 전력의 판매 가격 정보, 시간 대비 전력 생산량 정보, 일일 전력 생산량 정보 및 공급 가능한 전력량 정보를 포함하고, 상기 전력 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 비교하여 자가 전력 공급원을 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 통신부; 상기 사용 가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는 경우, 상기 복수개의 사용 가능한 전력 공급원의 식별 정보를 수신하는 인터페이스부; 상기 식별 정보에 의해 식별된 복수개의 전력 공급원으로부터 각 전력 공급원의 전력 정보를 획득하는 측정부 ; 및 상기 전력 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 프로세싱부를 포함하되, 상기 전력 정보는 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 및 공급 가능한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세싱부는, 상기 사용 가능한 복수개의 전력 공급원들 중 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하고, 상기 비교 결과 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 작은 경우, 상기 전력 정보 중 전력 요금 정보를 비교함으로써 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 전력 요금 정보는 시간당 전력 요금 정보, 일정 기간당 전력 요금 정보 및 품질 등급별 전력 요금 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 외부로부터 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 수신하는 인터페이스부; 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 자가 전력 공급원을 탐색하는 통신부; 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 자가 전력 공급원이 존재하는 경우, 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 획득하는 측정부; 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 상기 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 제어부; 및 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 상기 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 크거나 같은 경우, 상기 자가 전력 공급원을 선택하는 프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 자가 전력 공급원이 복수개 이상 존재하는 경우, 상기 측정부는 상기 자가 전력 공급원들의 전력 정보를 획득하고, 상기 프로세싱부는 상기 전력 정보 중 적어도 하나의 정보를 비교하여 자가 전력 공급원을 선택하되, 상기 전력 정보는 자가 전력의 판매 가격 정보, 시간 대비 전력 생산량 정보, 일일 전력 생산량 정보 및 공급 가능한 전력량 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통하여 비용을 최소화시킬 수 있는 전력 공급원을 선택함으로써 지능형 전력 공급 네트워크 내에서 보다 효율적으로 에너지를 관리할 수 있게 된 다. 또한, 사용자들은 실시간 제공되는 전력 정보에 따라 전력 공급원을 선택함으로써 비용을 최소화할 수 있고, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있게 된다. 그리고, 전기 기기의 작동 모드를 선택함으로써 보다 효율적으로 전력 소비를 제어할 수 있다. 또한, 일정 기간 동안의 전력 소비 패턴을 예측하고 그 예측된 정보에 기초하여 전력을 사용함으로써 보다 효율적으로 에너지를 관리할 수 있다. 또한, 전력 소비 정보가 데이터 저장부에 계속적으로 누적됨으로써 예측 전력 소비량의 정확도도 향상될 것이며, 결국 효율적인 전력 소비가 가능해질 수 있다.
상술한 목적 및 구성의 특징은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들를 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우는 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 지능형 전력 공급 네크워크의 개략도를 나타낸다.
상기 지능형 전력 공급 네트워크(100)는 적어도 하나 이상의 로컬 영역 네트 워크(local area network) 또는 글로벌 영역 네트워크(global area network)로 구성될 수 있다. 상기 로컬 영역 네트워크의 예로는, 발전소들 간의 전력 정보를 공유할 수 있는 발전소용 전력 네트워크(110), 가정 내의 전기 기구들 간의 전력 정보를 공유할 수 있는 가정용 전력 네트워크(130), 사무실 내의 전기 기구들 간의 전력 정보를 공유할 수 있는 사무실용 전력 네트워크(130) 또는 로컬 영역 간의 전력 정보를 제어할 수 있는 중앙 제어 네트워크(120) 등을 들 수 있다. 상기 글로벌 영역 네트워크라 함은 적어도 2이상의 로컬 영역 네트워크를 포함하는 네트워크를 의미할 수 있으며, 로컬 영역 네트워크에 대응하는 상대적인 개념으로 이해할 수 있다.
상기 도 1을 살펴보면, 본 발명이 적용되는 지능형 전력 공급 네트워크(100)의 예로, 상기 지능형 전력 공급 네트워크(100)는 발전소용 전력 네트워크(110), 중앙 제어 네트워크(120) 및 적어도 하나 이상의 가정용/사무실용 전력 네트워크(130)를 포함할 수 있다.
상기 발전소용 전력 네트워크(110)는 화력발전이나 원자력발전 또는 수력발전을 통하여 전력을 발생시키는 발전소와, 신재생 에너지인 태양광 또는 풍력을 이용한 태양광 발전소와 풍력 발전소를 포함할 수 있다. 화력발전소, 원자력발전소 또는 수력발전소에서 생산된 전력은 송전 선로를 통해 변전소로 보내지고, 변전소는 전압이나 전류의 성질을 바꾸어 가정용/사무실용 전력 네트워크 내의 수요처로 전력을 분배하게 된다. 또한, 신재생 에너지에 의하여 생산된 전력도 변전소로 보내져 각 수요처로 분배된다.
중앙 제어 네트워크(120)는 상기 지능형 전력 공급 네트워크(100) 내의 로컬 영역 네트워크 간의 전력 공급, 전력 소비, 전력 분배 및 관리 등을 제어하는 역할을 하며, 글로벌 에너지 관리 시스템과 에너지 계측 시스템을 포함한다.
글로벌 에너지 관리 시스템은 로컬 에너지 관리 시스템들을 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 글로벌 에너지 관리 시스템은 발전소용 전력 네트워크(110) 내의 로컬 에너지 관리 시스템과 가정용/사무실용 전력 네트워크(130) 내의 로컬 에너지 관리 시스템으로부터 에너지 관련 정보들을 수신받아 상기 지능형 전력 공급 네트워크(100)의 전체적인 에너지 관리를 가능하게 한다.
여기서, 에너지 관리 시스템(EMS, Energy Management System)이라 함은, 에너지 관리 프로그램을 이용하여 에너지 제어 장치를 관리하는 시스템을 의미한다. 상기 에너지 제어 장치의 예로, 자동 온도 제어 장치, 케이블 셋톱 박스, 지능형 디스플레이 장치 또는 자동 등화 제어 장치 등을 들 수 있다. 상기 에너지 관리 시스템은 상기 에너지 제어 장치와의 통신을 통해서 각 수요처의 전력을 실시간으로 관리할 수 있으며, 축적된 데이터를 기반으로 소요 전력의 실시간 예측도 가능할 수 있다. 상기 에너지 관리 시스템은 각 수요처 또는 공급처마다 설정될 수 있고, 더 나아가 각 로컬 영역 네트워크 또는 각 글로벌 영역 네트워크마다 설정될 수도 있다. 그리고, 상기 에너지 관리 시스템은 에너지 관리 장치로 제공될 수 있다. 예를 들어, 전력시장의 실시간 가격신호가 각 가정에 설치된 로컬 에너지 관리 시스템을 통하여 중계되며, 상기 로컬 에너지 관리 시스템은 각 전기 기기와 통신을 하고 이를 제어하므로 사용자는 상기 로컬 에너지 관리 시스템을 통해 각 전기 기기 의 전력 정보를 인식하고 이를 기초로 전력량 한계 설정 또는 전기요금 한계 설정 등과 같은 전력 관리를 수행함으로써 에너지 및 비용을 절약할 수 있다.
그리고, 에너지 계측 시스템(energy metering system)이라 함은 계측 기기들로부터 에너지 사용량을 측정하고 에너지 사용에 관한 정보를 수집하고 분석하는 시스템을 의미한다. 상기 계측 기기의 예로, 전기 미터기(electricity meters), 가스 미터기(gas meters) 또는 수도 미터기(water meters) 등을 들 수 있다.
상기 에너지 관리 시스템과 상기 에너지 계측 시스템은 소비자로 하여금 전기를 효율적으로 사용하도록 하고, 전력 공급자에게는 시스템 상의 문제를 탐지하여 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 능력을 제공한다.
가정용 전력 네트워크(130)의 경우, 가정에서도 태양광이나 하이브리드 전기자동차(PHEV, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지를 통하여 전기를 스스로 생산하여 소비할 수 있고, 남는 전기는 다른 로컬 영역 네트워크에 공급 또는 매매할 수도 있다. 그리고, 각 로컬 영역 네트워크에서는 에너지 계측 장치가 마련되어서 각 수요처에서 사용되는 전력 및 전기요금을 실시간을 파악할 수 있고, 로컬 영역 네트워크 내의 전력 공급 유닛은 현재 사용되는 전력량 및 전기요금을 인지하여 상황에 따라 전력소모량이나 전기요금을 줄이는 방안을 강구할 수 있다. 또한, 로컬 영역 네트워크 사이 또는 로컬 영역 네트워크 내의 유닛들 사이에서 양방향 통신이 가능하며, 어느 하나의 로컬 영역 네트워크 내 유닛과 다른 하나의 로컬 영역 네트워크 내 유닛 사이의 양방향 통신도 가능하다. 여기서, 상기 유닛은 발전소, 전기 회사, 분산 전원, 에너지 관리 시스템, 에너지 계측 시스템, 지능형 기기 또는 전기 기기 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발전소용 전력 네트워크(110)와 가정용 전력 네트워크(130) 사이의 양방향 통신이 가능하며, 가정용 전력 네트워크(130) 내 전기 기기들 사이의 양방향 통신도 가능하다. 또는 발전소용 전력 네트워크(110) 내의 발전소와 가정용 전력 네트워크(130) 내의 에너지 관리 시스템 사이의 양방향 통신도 가능하다. 따라서, 각 수요처의 전력 소비 현황을 서로 모니터링하여 관리함으로써 적응적인 전기 생산 및 전기 분배가 가능하게 된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 가정용 전력 네트워크(130)의 구조를 나타낸다.
가정용 전력 네트워크(130)는 지능형 전력 공급 네트워크 내의 하나의 로컬 영역 네트워크에 해당될 수 있다. 상기 가정용 전력 네트워크(130)는 상기 지능형 전력 공급 네트워크 내의 다른 로컬 영역 네트워크와 양방향 통신이 가능하며, 독자적으로 에너지 공급, 소비, 저장, 측량, 관리 및 통신 등이 가능하다. 상기 가정용 전력 네트워크(130)는 크게 에너지 공급 파트, 에너지 소비 파트, 에너지 계측 파트 및 로컬 에너지 관리 시스템으로 구성될 수 있으며, 공중파 채널을 통해 상기 가정용 전력 네트워크(130) 내 구성 유닛의 일반적인 관리를 위한 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 공중파 채널을 통해 수신 가능한 정보로는 유닛 식별 정보(Unit Identifier), 현재 요금 정보, 현재 요금의 상대적 레벨 정보(예를 들어, 높음, 중간, 낮음), 용도 정보(예를 들어, 거주용, 상업용), 오류 확인 정보(예를 들어, CRC 정보) 등을 들 수 있다. 그리고, 상기 공중파 채널을 수신하기 위한 방 송 수신 모듈로는, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등을 들 수 있다. 한편, 상기 에너지 계측 파트로부터 획득된 정보는 외부의 에너지 계측 시스템으로 전송할 수 있고, 상기 로컬 에너지 관리 시스템으로부터 획득된 정보는 외부의 글로벌 에너지 관리 시스템 또는 다른 로컬 에너지 관리 시스템으로 전송할 수 있다.
상기 에너지 공급 파트는 가정용 전력 네트워크(130) 내의 모든 유닛에 전력을 공급하는 역할을 하며, 분산 전원, 하이브리드 전기 자동차, 태양광 연료 전지, 부하 제어 장치 및 에너지 저장소 등을 포함할 수 있다. 분산 전원은 기존의 발전소로부터 제공되는 전력을 제외한 다른 전력 공급원, 예를 들어, 다른 로컬 영역 네트워크 또는 자가 전력 공급원(하이브리드 전기 자동차, 태양광 연료 전지)으로부터 제공되는 전력을 의미할 수 있다. 상기 분산 전원, 하이브리드 전기 자동차, 태양광 연료 전지 등은 자체적으로 전기를 생산 및 저장할 수 있으며, 나아가 다른 로컬 영역 네트워크에 전기를 제공할 수도 있다. 부하 제어 장치는 가정용 전력 네트워크(130) 내의 전력을 소비하는 장치들을 제어하는 역할을 한다. 그리고, 에너지 저장소는 외부의 전력 공급원으로부터 제공되는 에너지를 저장하고, 필요시 가정용 전력 네트워크(130) 내 유닛들에 에너지를 분배하는 역할을 한다.
에너지 소비 파트는 에너지 공급 파트로부터 제공되는 에너지를 로컬 에너지 관리 시스템으로부터 전달된 명령에 기초하여 에너지를 소비하게 되며, 가전 기기, 자동 온도 제어 장치, 케이블 셋톱 박스, 자동 등화 제어 장치 등을 포함할 수 있다.
에너지 계측 파트는 에너지 공급 파트 또는 에너지 소비 파트와 연결되어 에너지 사용량을 측정하고 에너지 사용에 관한 정보를 수집하고 분석하는 역할을 하며, 전기 미터기, 가스 미터기, 수도 미터기 등을 포함할 수 있다. 에너지 계측 파트로부터 획득된 정보는 에너지 계측 시스템으로 전송될 수 있다.
상기 가정용 네크워크 내의 모든 유닛들은 서로 양방향 통신이 가능하며, 에너지 관리를 위한 지능형 기기 또는 에너지 관리 프로그램을 포함할 수 있다. 이하 도 3에서는 상기 지능형 기기에 대해서 살펴보고, 도 4 내지 도 5에서는 상기 지능형 기기에 의해 구현될 수 있는 에너지 관리 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 지능형 기기의 개략적인 내부 블록도를 나타낸다.
지능형 기기는 제어부(310), 측정부(320), 프로세싱부(330), 인터페이스부(340) 및 통신부(350)를 포함한다.
상기 제어부(310)는 입력된 신호에 의해 상기 지능형 기기를 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(310)는 전기 부하의 온/오프를 제어할 수 있고, 또는 시간 간격의 설정에 따라 전기 부하의 온/오프를 제어할 수도 있다. 상기 제어부(310)는 기설정된 임계치의 범위 내에서 사용자의 설정에 따라 보다 정밀한 제어도 가능할 수 있다. 또한, 상기 제어부(310)는 임계값, 설정값 또는 가격점 등에 기초하여 작동 모드를 제한할 수 있다. 예를 들어, 표준 모드로 작동하는 도중 일정한 가격점에 도달하게 되는 경우 상기 표준 모드를 제한하고, 절약 모드로 전환되도록 할 수 있다. 이처럼 상기 제어부(310)는 인터페이스부(340)로부터 수신된 입력 정보에 기초하여 효율적인 전력 소비에 최적인 제어 명령을 출력하게 된다.
상기 측정부(320)는 해당 장치의 전력 상태 정보를 측정하고 모니터링한다. 상기 해당 장치의 전력 상태 정보라 함은 지능형 전력 공급 네트워크를 구성하는 유닛의 전력 상태를 나타내는 정보를 의미하며, 여기서 상기 유닛은 발전소, 전기 회사, 분산 전원, 에너지 관리 시스템, 에너지 계측 시스템, 지능형 기기 또는 전기 기기 등을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 전력 상태 정보의 예로는 순간 전력 수요량, 누적 전력 소비량, 누적 전력 생산량, 주기당 전력 소비량, 주기당 전력 생산량 또는 허용 전력량 등을 들 수 있다.
또한, 상기 측정부(320)는 현재의 에너지 상태(예를 들어, 시간당 에너지 소비량 또는 현재 요금 상태), 해당 장치의 현재 상태(예를 들어, 작동중, 대기중, 정비중), 작동 모드 상태(예를 들어, 충전중, 사용중), 전력의 품질 상태(예를 들어, 주파수, 중립 전압, 고조파 상태), 환경 상태(예를 들어, 온도, 습도, 움직임, 바람, 빛의 세기) 및 환경적 영향(예를 들어, CO2 배출량) 등을 모니터링할 수 있다. 상기 측정부(320)로부터 측정된 전력 상태 정보는 제어부(310) 또는 프로세싱부(330)로 출력되거나 통신부(350)를 통하여 다른 지능형 기기로 전송될 수 있다.
상기 프로세싱부(330)는 상기 측정부(320)로부터 수신받은 전력 상태 정보를 이용하여 에너지 소비 정보를 계산한다. 상기 에너지 소비 정보라 함은, 사용자의 에너지 소비를 관리하기 위해 필요한 제반 정보를 의미하며, 상기 에너지 소비 정보의 예로서 누적 에너지 소비의 에너지 비용, 순간 전력 소비의 에너지 비용, 시간당 에너지 비용, 계층별 에너지 비용(energy cost for rate tiers/energy blocks), 사용 시간과 에너지 관계에 따른 에너지 비용(energy cost for Time-of-use energy rates), 주기별 피크 요금에 따른 비용(cost for Critical Peak Pricing), 소비율에 따른 요구 비용(cost for Capacity billing rates), 청구 요인에 따른 비용(예를 들어, 세금, 대여료, 할인), 사용자 정의된 파라미터에 따른 비용, 주기별 히스토리에 따른 비용, 주기별 히스토리에 따른 전력 생산량/소비량, 또는 환경적 영향 정보(예를 들어, 이산화탄소 배출량, 이산화탄소 배출 예측량) 등을 들 수 있다. 상기 계산된 에너지 소비 정보는 상기 인터페이스부(340)를 통하여 디스플레이되거나 상기 통신부(350)를 통하여 다른 지능형 기기로 전송될 수 있다.
상기 인터페이스부(340)는 사용자로부터 입력된 정보를 상기 제어부(310), 상기 측정부(320) 또는 상기 프로세싱부(330)로 전달하거나, 상기 제어부(310), 상기 측정부(320) 및 상기 프로세싱부(330)로부터 출력된 정보를 디스플레이한다. 예를 들어, 상기 인터페이스부(340)는 해당 기기의 작동 상태를 나타내는 표시 정보를 디스플레이할 수 있고, 해당 기기를 초기화 설정할 수 있는 리셋 정보를 디스플레이할 수 있다. 그리고, 상기 인터페이스부(340)는 비시각적 감지 정보(예를 들 어, 움직임, 진동, 소리)를 처리할 수 있으며, 사용자 설정에 의한 정보들만 디스플레이할 수도 있다. 또한, 상기 인터페이스부(340)는 알람 정보(예를 들어, 한계 가격 정보를 알리는 알람, 이벤트 메시지)를 제공할 수 있으며, 해당 기기의 상세한 정보(예를 들어, 기기의 종류, 모델명, 기본 설정 사항, 배터리 수명)를 디스플레이할 수도 있다.
상기 통신부(350)는 유선 또는 무선으로 구성될 수 있으며, 상기 제어부(310), 상기 측정부(320) 및 상기 프로세싱부(330)로부터 출력된 정보를 다른 지능형 기기로 전송하거나, 다른 지능형 기기로부터 전송된 정보를 상기 제어부(310), 상기 측정부(320), 상기 프로세싱부(330) 및 상기 인터페이스부(340)로 전달한다.
이처럼 상기 지능형 기기의 내부 구조는 지능형 전력 공급 네트워크를 구성하는 모든 유닛들에 포함되어 이루어지거나, 또는 별도의 장치에 포함되어 상기 유닛들에 결합될 수 있다. 또한, 상기 지능형 기기는 상기 도 1에서 설명한 에너지 관리 시스템의 일 형태, 즉 에너지 관리 장치로 제공될 수 있다. 상기 지능형 기기는 휴대 단말기 형태로 제공될 수 있으며, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 휴대 단말기의 예로는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등을 들 수 있다. 그리고, 상기 휴대 단말기에 근거리 통신 기술이 적용될 수 있으며, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. 이하에서는, 상기 지능형 기기에 의해 실행될 수 있는 에너지 관리 방법에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 다양한 전력 공급원들로부터 최저 요금 전력 공급원을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
지능형 전력 공급 네트워크 내에서 전기를 사용하는 전기 기기들은 해당 로컬 네트워크 내의 전력 공급원 또는 다른 로컬 네트워크 내의 전력 공급원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 가정용 전력 네트워크 내의 전기 기기는 기존 방식대로 발전소용 전력 네트워크로부터 공급되는 중앙 전력을 공급받을 수 있으나, 상기 지능형 전력 공급 네트워크는 다양한 분산 전원을 보유하고 있기 때문에 상기 가정용 전력 네트워크 내의 전기 기기는 상기 중앙 전력 외에 다른 분산 전원으로부터 전력을 공급받을 수도 있다. 구체적 예로, 가정 내의 신재생 연료전지, 태양광 전지 또는 전기자동차(PHEV, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지로부터 자가 생산된 전력을 공급받을 수 있으며, 또는 다른 로컬 영역 네트워크(예를 들어, 다른 가정용 전력 네트워크, 사무실용 전력 네트워크)로부터 생산된 전력을 공급받을 수 있다.
이처럼 상기 지능형 전력 공급 네트워크 내에는 다양한 전력 공급원이 존재하기 때문에 사용자는 각 전력 공급원의 실시간 전력 정보를 모니터링하여 자신에게 가장 적합한 전력 공급원을 선택할 수 있다. 여기서, 상기 전력 공급원은 전력 을 생산하여 공급하는 경우뿐만 아니라 다른 생산처로부터 공급된 전력을 보존하여 재공급하는 경우도 포함한다. 예를 들어, 상기 전력 공급원은 발전소, 전기 회사, 연료 전지, 전기 자동차, 또는 전력 저장 장치 등을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 실시간 전력 정보의 예로는, 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 또는 공급 가능한 시간 정보 등을 들 수 있다. 따라서, 사용자는 각 전력 공급원의 실시간 전력 정보를 비교, 분석하여 현재 자신에게 가장 적합한 전력 공급원을 선택함으로써 효율적인 전력 소비를 할 수 있게 된다.
먼저, 사용가능한 전력 공급원이 존재하는지 여부를 탐색할 수 있다(S410). 그리고, 상기 탐색 결과, 사용가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S420). 상기 확인 결과, 상기 사용가능한 전력 공급원이 복수개 존재하지 않는 경우, 즉 단 하나의 전력 공급원만 존재하는 경우, 다른 전력 공급원이 탐색될 때까지 다시 탐색하도록 할 수 있다. 여기서, 단 하나의 전력 공급원만이 탐색된 경우는, 다른 전력 공급원이 존재하지 않는 경우를 의미하거나, 또는 다른 전력 공급원이 존재하기는 하나 사용 불가능한 상태인 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, 사용 불가능한 상태라 함은 저장된 전력량이 현재 수요 전력을 충족시키기 불충분한 경우를 의미할 수 있다. 상기 사용 불가능한 상태는 전력 공급원을 탐색하는 순간에 저장되어 있는 전력량과 사용자로부터 입력된 수요 전력량을 비교함으로써 결정될 수 있고, 또는 전력 공급원을 탐색하는 순간에 저장되어 있는 전력량이 기설정된 한계 저장율을 초과하는지 여부를 확인함으로써 결정될 수 있다(예를 들어, 기설정된 한계 저장율이 50%라면, 50%를 넘는 경우에만 사용 가능한 전력 공급원으로 인지될 수 있다). 또는, 다른 예로서, 다른 전력 공급원이 탐색되지 않고 단 하나의 전력 공급원만 존재하는 경우, 단 하나의 전력 공급원을 그냥 사용하도록 할 수도 있다.
상기 복수개의 전력 공급원이 존재하는 것으로 확인된 경우, 복수개의 전력 공급원 각각의 실시간 전력 정보를 수신할 수 있다(S430). 그리고, 상기 실시간 전력 정보들을 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택할 수 있다(S440). 예를 들어, 각 전력 공급원의 실시간 요금 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력을 공급하는 전력 공급원을 선택할 수 있다. 상기 전력 정보의 구체적 예와, 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 구체적 예는 도 5에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 자가 전력 공급원과 다른 전력 공급원 간의 우선 순위를 적용하여 전력 공급원을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
먼저, 사용가능한 전력 공급원이 존재하는지 여부를 탐색할 수 있다(S510). 상기 탐색된 전력 공급원들 중 자가 전력 공급원이 존재하는 경우(S520), 상기 자가 전력 공급원으로부터 공급 가능한 전력량(a)을 확인할 수 있다(S530). 한편, 현재 사용하고자 하는 전력량 또는 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 외부 또는 사용자로부터 입력받을 수 있다(S540). 상기 자가 전력 공급원으로부터 공급 가능한 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교한 결과(S550), 자가 전력 공급원으로부터 공급 가능한 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 작지 않은 경우 자가 전력 공급원이 이용될 수 있다(S560). 이때, 상기 자가 전력 공급원이 복수개 이상 존재하는 경우, 상기 자가 전력 공급원의 전력 정보에 기초하여 순서대로 이용될 수 있다. 예를 들어, 자가 전력의 판매 가격, 시간 대비 전력 생산량, 일일 전력 생산량, 또는 공급 가능한 전력량 등의 전력 정보들 중 우선 순위를 설정하여 상기 설정된 우선 순위에 기초하여 순서대로 이용될 수 있다. 또는 상기 전력 정보들 중 적어도 2개 이상의 전력 정보를 고려하여 이용될 순서를 결정할 수 있다. 구체적 예로, 판매 가격이 가장 저렴한 자가 전력을 우선적으로 이용할 수 있고, 또는 시간 대비 전력 생산량이 가장 높은 자가 전력을 우선적으로 이용하도록 설정할 수 있다.
반면, 자가 전력 공급원으로부터 공급 가능한 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 큰 경우(S550), 상기 탐색된 전력 공급원들 중 상기 자가 전력 공급원을 제외한 나머지 전력 공급원들의 전력 정보를 수신할 수 있다(S570). 여기서, 상기 나머지 전력 공급원들은 다른 로컬 영역 네트워크, 예를 들어, 발전소용 전력 네트워크, 가정용 전력 네트워크, 또는 사무실용 전력 네트워크 내의 전력 공급원일 수 있다. 그리고, 전력 정보라 함은 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 또는 공급 가능한 시간 정보 등을 들 수 있다. 상기 나머지 전력 공급원들 각각의 전력 정보를 비교하여 최저 요금의 전력 공급원을 선택할 수 있다(S580). 이때, 상기 전력 정보를 비교하는 과정에서 우선 순위를 설정할 수 있다. 예를 들어, 전력 요금 정보를 최우선 순위의 기준 정보로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 전력 요금 정보는 다양한 요금 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간당 전력 요금, 일정 기간당 전력 요금, 현재 전력 요금, 품질 등급별 전력 요금 등이 있을 수 있다. 이러한 요금 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택할 수 있다.
본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 상기 실시예와는 달리 자가 전력 공급원의 이용 여부를 먼저 결정하지 않고 다른 전력 공급원들의 이용 후에 자가 전력 공급원을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 자가 전력 공급원으로부터 생산된 전력의 생산 비용보다 다른 전력 공급원의 판매 가격이 더 낮은 경우라면, 다른 전력 공급원의 전력을 우선적으로 이용하고, 이후에 자가 전력 공급원을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 수행하는 과정은 상기 실시예에서와 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명이 적용되는 에너지 관리 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 데이터도 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 본 발명이 적용되는 에너지 관리 방법에 의해 생성된 비트스트림은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되거나, 유/무선 통신망을 이용해 전송될 수 있다.
이상과 같이, 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 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 지능형 전력 공급 네크워크의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 가정용 전력 네트워크의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 지능형 기기의 개략적인 내부 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 다양한 전력 공급원들로부터 최저 요금 전력 공급원을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 자가 전력 공급원과 다른 전력 공급원 간의 우선 순위를 적용하여 전력 공급원을 선택하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
Claims (10)
- 복수개의 전력 공급원을 포함하는 지능형 전력 공급 네트워크에서 에너지를 관리하는 방법에 있어서,상기 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계;상기 탐색 결과, 사용 가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는 경우, 복수개의 전력 공급원으로부터 각 전력 공급원의 전력 정보를 수신하는 단계; 및상기 전력 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 단계;를 포함하되,상기 전력 정보는 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 및 공급 가능한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하고,상기 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계와 각 전력 공급원의 전력 정보를 수신하는 단계 사이에,상기 사용 가능한 복수개의 전력 공급원들 중, 가정 내의 신재생 연료전지, 태양광 전지 및 전기자동차에 장착된 연료전지 중 적어도 하나를 포함하는 자가 전력 공급원이 존재하는지 여부를 식별하는 단계; 상기 식별 결과, 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 확인하는 단계; 및 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 단계를 더 포함하며,상기 자가 전력 공급원으로부터 공급 가능한 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b) 이상인 경우 자가 전력 공급원이 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 작은 경우, 상기 복수개의 전력 공급원으로부터 상기 각 전력 공급원의 전력 정보가 수신되고, 상기 전력 정보 중 전력 요금 정보를 비교함으로써 가장 저렴한 전력 공급원이 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 전력 요금 정보는 시간당 전력 요금 정보, 일정 기간당 전력 요금 정보 및 품질 등급별 전력 요금 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
- 복수개의 전력 공급원을 포함하는 지능형 전력 공급 네트워크에서 에너지를 관리하는 방법에 있어서,상기 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 단계;상기 사용 가능한 전력 공급원 중, 가정 내의 신재생 연료전지, 태양광 전지 및 전기자동차에 장착된 연료전지 중 적어도 하나를 포함하는 자가 전력 공급원이 존재하는지 여부를 식별하는 단계;상기 식별 결과, 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 확인하는 단계;상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 단계; 및상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 크거나 같은 경우, 상기 자가 전력 공급원을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 자가 전력 공급원이 복수개 이상 존재하는 경우, 상기 자가 전력 공급원들의 전력 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,상기 전력 정보는 자가 전력의 판매 가격 정보, 시간 대비 전력 생산량 정보, 일일 전력 생산량 정보 및 공급 가능한 전력량 정보를 포함하고,상기 전력 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 비교하여 자가 전력 공급원을 선택하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
- 복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 전력 공급원을 탐색하는 통신부;상기 사용 가능한 전력 공급원이 복수개 존재하는 경우, 상기 복수개의 사용 가능한 전력 공급원의 식별 정보를 수신하는 인터페이스부;상기 식별 정보에 의해 식별된 복수개의 전력 공급원으로부터 각 전력 공급원의 전력 정보를 획득하는 측정부 ; 및상기 전력 정보를 비교하여 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 프로세싱부;를 포함하되,상기 전력 정보는 공급 가능한 전력량 정보, 전력 요금 정보, 전력의 품질 정보 및 공급 가능한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하고,상기 프로세싱부는,상기 사용 가능한 복수개의 전력 공급원들 중, 가정 내의 신재생 연료전지, 태양광 전지 및 전기자동차에 장착된 연료전지 중 적어도 하나를 포함하는 자가 전력 공급원이 존재하는 경우 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하고, 상기 비교 결과 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b) 이상인 경우, 상기 자가 전력 공급원을 선택하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 프로세싱부는,상기 비교 결과 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 작은 경우, 상기 전력 정보 중 전력 요금 정보를 비교함으로써 가장 저렴한 전력 공급원을 선택하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 전력 요금 정보는 시간당 전력 요금 정보, 일정 기간당 전력 요금 정보 및 품질 등급별 전력 요금 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치.
- 외부로부터 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 수신하는 인터페이스부;복수개의 전력 공급원 중, 가정 내의 신재생 연료전지, 태양광 전지 및 전기자동차에 장착된 연료전지 중 적어도 하나를 포함하는 사용 가능한 자가 전력 공급원을 탐색하는 통신부;복수개의 전력 공급원 중 사용 가능한 자가 전력 공급원이 존재하는 경우, 상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)을 획득하는 측정부;상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)과 상기 사용자가 필요로 하는 전력량(b)을 비교하는 제어부; 및상기 자가 전력 공급원의 전력량(a)이 상기 사용자가 필요로 하는 전력량(b)보다 크거나 같은 경우, 상기 자가 전력 공급원을 선택하는 프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 자가 전력 공급원이 복수개 이상 존재하는 경우,상기 측정부는 상기 자가 전력 공급원들의 전력 정보를 획득하고,상기 프로세싱부는 상기 전력 정보 중 적어도 하나의 정보를 비교하여 자가 전력 공급원을 선택하되,상기 전력 정보는 자가 전력의 판매 가격 정보, 시간 대비 전력 생산량 정보, 일일 전력 생산량 정보 및 공급 가능한 전력량 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 장치.
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