KR101738716B1 - 전력 수요반응 시장의 관리 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 수요시장(DR: Demand Response)의 클라우드 서비스 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명이 일 실시 예에 따른 전력 수요반응 시장의 관리 시스템에 있어서, DR클라우드 서버와 상기 DR클라우드 서버에 연결된 적어도 하나의 소용량 소비자 기기 및 대용량 소비자 기기를 제어 및 데이터 모니터링을 수행하는 DR서버; 상기 DR서버에 연결되고, 적어도 하나의 소용량 소비자 기기와 연결되고, 상기 소용량 소비자 기기로부터 수집되는 전력 사용량을 저장하고, 상기 DR서버로부터 수신되는 부하 절감 지령에 따라 상기 연결된 소용량 소비자기기의 부하 절감량을 산정하고, 상기 산정된 결과를 해당 소용량 소비자 기기로 전송하는 DR클라우드 서버(20); 적어도 하나의 부하를 연결하고, 상기 부하의 동작에 따른 전력 사용량을 측정하고, 상기 DR클라우드 서버로부터 수신되는 부하 절감량에 따라 상기 부하를 차단하는 적어도 하나의 소용량 소비자;를 포함한다.

Description

전력 수요반응 시장의 관리 시스템 및 그 제어 방법 {System and method for management of the Demand Response}
본 발명은 전력 수요시장(DR: Demand Response)의 클라우드 서비스 장치 및 방법에 관한 것이다.
마이크로 그리드 시스템 및 수요반응 시장이 활성화됨에 따라 종래의 대용량 소비자에 한정된 참여로 한정되는 수요반응(DR: Demand Response)시장은 소용량 수요자들은 부하 감축 가능 용량이 작기 때문에 시장에 참여할 수 없다.
따라서, 현재는 300W 이상의 부하 감축가능 용량을 가지는 전력소비자들만이 수요 반응에 참여할 수 있다.
수요반응 시장은 가격이나 금전적인 보상 또는 전력회사의 지시에 반응하여 최종소비자가 일상적인 소비 패턴에서 벗어나 전력을 사용하는 것을 말한다. 대게 전력회사는 도매시장 가격이 높아지거나 계통 신뢰도가 위협받는 상황에 대처하기 위하여 최종 소비자가 전력소비를 줄일 수 있도록 하면서 금전적인 보상을 제공할 수 있다.
하지만 대용량 소비자 참여로 한정되는 수요반응 시장은 소용량 소비자로부터 생성되는 전력생산 및 소비에서 발생하는 전력 절감에 대한 효과 및 그에 따른 비용 절감에 대한 이득을 가질 수 없다. 또한 전력 소비량의 증가에 따른 피크치 감소 및 긴급상황에 대한 대비를 용이하게 실행할 수 없다.
본 발명은 마이크로 그리드 시스템 및 수요 반응 시장이 활성화됨에 따라 소용량 전력 소비자들을 수요반응 자원으로 이용할 수 있도록 하기 위한 전력 수요반응 시장의 관리 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명이 일 실시 예에 따른 전력 수요반응 시장의 관리 시스템에 있어서, DR클라우드 서버와 상기 DR클라우드 서버에 연결된 적어도 하나의 소용량 소비자 기기 및 대용량 소비자 기기를 제어 및 데이터 모니터링을 수행하는 DR서버; 상기 DR서버에 연결되고, 적어도 하나의 소용량 소비자 기기와 연결되고, 상기 소용량 소비자 기기로부터 수집되는 전력 사용량을 저장하고, 상기 DR서버로부터 수신되는 부하 절감 지령에 따라 상기 연결된 소용량 소비자기기의 부하 절감량을 산정하고, 상기 산정된 결과를 해당 소용량 소비자 기기로 전송하는 DR클라우드 서버(20); 적어도 하나의 부하를 연결하고, 상기 부하의 동작에 따른 전력 사용량을 측정하고, 상기 DR클라우드 서버로부터 수신되는 부하 절감량에 따라 상기 부하를 차단하는 적어도 하나의 소용량 소비자;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 대용량 전력소비자뿐 아니라 소용량 전력 소비자들도 수요반응시장에 참여함으로써 수요반응 시장 참여자 및 수요반응자원 용량을 증대시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수요반응시장에 참여하는 전력소비자가 증가함으로써 전체 계통관점에서 전력 수요 피크치가 감소하는 효과 및 긴급상황 시 대처 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 전력 수요반응 시장의 관리 시스템 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 클라우드 서버의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 소용량 소비자 기기의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 클라우드 서버의 동작 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 다른 소용량 소비자 기기의 동작 흐름도.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 전력 수요반응 시장의 관리 시스템 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 전력 수요반응 시장의 관리 시스템은 DR클라우드 서버(10), 적어도 하나의 소용량 소비자(20), DR서버(30) 및 적어도 하나의 대용량 소비자(40)로 구성될 수 있다.
DR클라우드 서버(10)는 적어도 하나의 소용량 소비자(20)들과 통신 네트워크를 통하여 연결되고, 소용량 소비자(20)들로부터 전력 사용량 및 부하량 데이터를 수집할 수 있다. DR클라우드 서버(10)는 DR서버(30)에 연결되고, 상기 DR서버(30)로부터 입력되는 제어 신호를 기초하여 상기 소용량 소비자(20)의 전력 사용량 및 부하량을 제어하기 위한 신호를 생성 및 출력할 수 있다. DR클라우드 서버(10)는 소용량 소비자(20)로부터 수집되는 실시간 전력량 통신 및 계량값 관리를 수행할 수 있다.
소용량 소비자(20)는 클라우드 서버(10)를 이용하여 DR서버(30)를 통해 DR시장에 참여할 수 있다. 소용량 소비자(20)는 적어도 하나의 부하를 포함하는 기준 부하 감축용량 이하를 가지는 전력소 소비자일 수 있다. 상기 소용량 소비자(20)에 연결되는 부하는 소용량 소비자(20)가 사용하는 부하로써, 조명부하, 공조 설비 등을 포함할 수 있다.
DR서버(30)는 수용 시장에 등록된 고객들이 시장 개설 통보 시, 감축 가격과 감축 가능 용량을 인터넷을 통해 직접 입찰하고, 이를 기반으로 결정되는 시장 가격과 감축량에 따라 지원금(보상금, 인센티브)이 지급(정산)되는 수요 관리를 제어할 수 있다. DR서버(30)는 전력 수요 감축이 가능한 수요 자원을 찾아 일정규모 이상을 모집하고, 수요 자원 시장에 등록하여 고객가 협약을 통하여 해당 수요 고객에게 수요 감축에 요구되는 서비스 제공자를 포함할 수 있다.
대용량 소비자(40)는 기준 이상의 부하감축 가능 용량을 가진 전력 소비자로서, 일반적으로 300KW 이상의 부하 감축량을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 클라우드 서버의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 클라우드 서버(10)는 참여자 정보DB(11), 부하 관리부(120), 부하 할당량(130), 부하량 정산부(140) 및 통신부(15)를 포함할 수 있다.
참여자 정보 DB(11)는 소용량 참여자들의 기준 부하(customer base line) 및 수요 시장 입찰 정보를 저장할 수 있다. 참여자 정보 DB(11)는 DR클라우드 서버(10)로부터 수신되는 데이터 및 전력 사용량 및 부하 절감량에 대한 정보를 저장할 수 있다.
부하 관리부(12)는 전력사용량 통계를 통해 소용량 참여자(20) 각각에 대한 기분 부하를 산정 및 관리할 수 있다. 부하 관리부(12)는 소용량 소비자(20)의 정보에 기초하여 DR서버(30)로부터 결정되는 부하 절감량에 대한 정보를 획득할 수 있다.
부하량 할당부(13)는 DR서버(30)로부터 부하절감 지령을 수신하면 각 소용량 소비자(20)들에게 부하 절감량을 할당하도록 할 수 있다.
부하량 정산부(14)는 DR클라우드 서버(10)에 기 연결 및 등록된 소용량 참여자(20)에 대해 할당된 부하 절감 지령에 따른 부하 절감량을 기초하여 실제 전력 사용량에 따른 절감된 부하량을 정산할 수 있다. 부하량 정산부(14)는 각 소용량 소비자(20)에 따라 정산된 절감된 부하량을 통신부(15) 및 부하 관리부(120)로 출력할 수 있다.
통신부(15)는 적어도 하나의 소용량 소비자(20)와 DR클라우드 서버(10)에 연결하는 기능을 수행한다. 통신부(15)는 상기 DR서버(30)로부터 인가되는 부하 절감지령을 수신할 수 있다. 통신부(15)는 상기 수신된 부하절감 지령에 대하여 해당 소용량 소비자(20)에게 해당 정보를 각각 전송할 수 있다. 통신부(150)는 소용량 소비자(20)로부터 전력 사용량 및 부하 절감량에 대한 데이터를 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 소용량 소비자 기기의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소용량 소비자의 기기(20)는 통신부(21), 부하 차단부(22), 전력량 측정부(23), 제어부(24) 및 출력부(25)를 포함한다.
통신부(21)는 DR클라우드 서버(10)와 통신을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 통신부(210)는 DR클라우드 서버(10)를 통하여 부하절감 지령에 대한 신호를 수신할 수 있다.
부하 차단부(22)는 통신부(21)로부터 입력되는 부하절감지령이 수신되면 절감량에 따라 일부 부하를 차단하도록 할 수 있다. 상기 부하 차단부(22)는 부하절감 지령에 따라 우선순위에 따른 부하 차단 또는 사용자 설정에 따른 부하를 차단할 수 있으며 수동 또는 자동으로 부하를 차단할 수 있다.
전력량 측정부(23)는 소용량 소비자(20)가 사용하는 전력에 따른 사용량을 측정하고, 상기 측정된 전력 사용량에 대한 정보를 기기 정보, 부하 정보와 함께 통신부(210) 및 제어부(24)로 출력할 수 있다.
제어부(24)는 전력량 측정부(23)를 이용하여 전력 사용량을 측정하도록 할 수 있다. 또한 제어부(24)는 통신부(21)로부터 수신된 부하절감 지령에 따라 부하 차단부(22)를 제어하여 기 연결된 부하를 차단하도록 제어한다. 제어부(24)는 전력량 측정부(23)에서 측정된 사용 전력량 및 부하 차단부(22)의 동작 상태 및 결과 정보를 출력부(25)를 통하여 오디오 또는 비디오로 출력할 수 있도록 제어한다.
출력부(25)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부, 음향 출력부 및 알람부 등을 포함할 수 있다.
출력부(25)는 디스플레이부, 음향 출력부 및 알람부를 통하여 소용량 참여자의 기기(20)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 또한 음향 출력부 및 알람부는 본 발명의 실시 예에 따라 부하 차단 여부 및 부하절감 지령 정보를 출력할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 DR클라우딩 서버와 소용량 소비자 기기에 대한 구성을 이용하여 전력 수요반응 시장의 관리 방법에 대해 도 4 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 클라우드 서버의 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 클라우드 서버(10)는 통신부(15)를 통하여 기 등록되거나 연결된 적어도 하나의 소용량 소비자 기기(20)로부터 기기 정보 및 부하 정보 등에 대한 등록 정보를 수집 및 저장할 수 있다.(S410)
클라우드 서버(10)는 상기 획득된 소용량 소비자 기기의 정보 및 참여자 정보를 획득하고, 상기 정보에 기초하여 기준 부하량을 산정할 수 있다.(S420)
클라우드 서버(10)는 상기 산정된 기준 부하량에 대한 정보를 해당 소용량 소비자의 기기(20)로 전송할 수 있다.(S430)
클라우드 서버(10)는 DR서버(30)로부터 부하 절감 지령이 수신되는지를 지속적으로 감시하고, 상기 DR서버(30)로부터 부하 절감 지령이 수신되면(S440) 각 소용량 소비자 기기(20)의 정보에 기초하여 부하 절감량을 산정할 수 있다.(S450)
클라우드 서버(10)는 상기 산정된 부하 절감량을 해당 소용량 소비자 기기(20)에 전송할 수 있다.(S460)
클라우드 서버(10)는 상기 소용량 소비자 기기(20)로부터 실시간 또는 주기적으로 전력 사용량에 대한 데이터를 취득할 수 있다.(S470)
클라우드 서버(10)는 상기 취득된 전력 사용량 및 기 전달된 부하 절감량 정보를 기초하여 실제 전력 사용량에 따른 부하 절감량을 정산할 수 있다.(S480)
클라우드 서버(10)는 상기 정산된 실제 전력 사용량에 따른 부하 절감량 정보를 각 클라우드 서버(10)에 저장하거나 DR서버(30) 및 각 소용량 소비자 기기(20)로 전송하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소용량 소비자 기기의 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소용량 소비자 기기(20)는 기 연결된 부하의 동작에 따른 소비되는 전력 소비량 및 기기 정보에 대한 데이터를 실시간 또는 주기적으로 DR클라우드 서버(10)로 전송할 수 있다.
소용량 소비자 기기(20)는 DR클라우드 서버(10)로부터 부하 절감 지령을 수신하였는지를 판단할 수 있다.(S520)
소용량 소비자 기기(20)는 DR클라우드 서버(10)로부터 부하절감 지령을 수신하여 상기 수신된 부하 절감량을 확인하고 우선 순위 또는 사용자 설정에 따라 기 연결 및 등록된 부하를 차단할 수 있다.(S530) 상기 차단되는 부하는 사용자 설정 또는 기 설정된 시간 또는 제어 명령에 따라 차단이 해제될 수 있다.
소용량 소비자 기기(20)는 상기 부하절감 지령에 따른 부하를 차단하고, 지속적으로 전력 사용량을 확인 및 DR클라우드 서버(10)로 전송할 수 있다. 소용량 소비자 기기(20)는 상기 전송된 전력 사용량 및 그에 따른 소비전력 절감 정보를 수신하고(S540) 상기 수신된 정보를 출력부(25)를 통해 출력되도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 전력 수요반응 시장의 관리 시스템에 있어서,
    DR클라우드 서버와 상기 DR클라우드 서버에 연결된 적어도 하나의 소용량 소비자 기기 및 대용량 소비자 기기를 제어 및 데이터 모니터링을 수행하는 DR서버;
    상기 DR서버에 연결되고, 적어도 하나의 소용량 소비자 기기와 연결되고, 상기 소용량 소비자 기기로부터 수집되는 전력 사용량을 저장하고, 상기 DR서버로부터 수신되는 부하 절감 지령에 따라 상기 연결된 소용량 소비자기기의 부하 절감량을 산정하고, 상기 산정된 결과를 해당 소용량 소비자 기기로 전송하는 DR클라우드 서버;
    적어도 하나의 부하를 연결하고, 상기 부하의 동작에 따른 전력 사용량을 측정하고, 상기 DR클라우드 서버로부터 수신되는 부하 절감량에 따라 상기 부하를 차단하는 적어도 하나의 소용량 소비자 기기;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 소용량 소비자 기기는
    상기 DR 클라우드 서버와 통신을 수행하는 통신부;
    상기 적어도 하나의 부하의 구동에 따른 사용 전력량을 측정하는 전력량 측정부;
    상기 통신부를 통하여 수신되는 부하 절감 지령에 기초하여 기 설정된 우선순위에 따라 상기 적어도 하나의 부하를 차단하는 부하 차단부; 및
    상기 소용량 소비자 기기의 동작 상태 및 정보를 출력하는 출력부;를 포함하며,
    상기 부하 차단부는,
    상기 적어도 하나의 부하 차단 중 사용자 설정 또는 기 설정된 시간 또는 제어 명령에 따라 상기 적어도 하나의 부하를 차단 해제하는
    전력 수요반응 시장의 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DR클라우드 서버는
    적어도 하나의 소용량 소비자 기기 정보 및 참여자 정보를 저장하는 참여자 정보 데이터베이스;
    상기 참여자 정보 데이터베이스에 저장된 소용량 소비자 기기의 기준 부하를 산정 및 관리하는 부하 관리부;
    상기 DR서버로부터 수신된 부하 절감 지령에 따른 상기 소용량 소비가 기기에 할당할 부하 절감량을 연산 및 분해하는 부하 할당부;
    상기 부하 할당부에서 연산된 부하 절감량 및 상기 소용량 소비자 기기의 전력 사용량을 기초하여 절감된 부하량을 산출하는 부하량 정산부;
    상기 DR서버 및 상기 소용량 소비자 기기와 통신하는 통신부;를 포함하는
    전력 수요반응 시장의 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 소용량 소비자 기기로부터 주기적 또는 실시간으로 전력 사용량 데이터를 수집하는
    전력 수요반응 시장의 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 수신되는 부하 절감 지령에 따라 절감된 전력 사용량 정보를 상기 클라우드 서버로 전송하는
    전력 수요반응 시장의 관리 시스템.
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