KR101748766B1 - 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법 및 시스템, 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치 - Google Patents

스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법 및 시스템, 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치 Download PDF

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Abstract

수요반응 방식의 스마트 그리드 환경에서는 자신에게 전력을 공급할 수 있는 전력 생산측의 전력 공급이 충분이 이루어짐에도 불구하고 다른 시스템이 받아야 할 공급 문제를 대신 감당해야 하는 불완전한 시스템으로 동작할 수 있다. 또한, 가격에 의해서도 다른 요소들에 의해 발생될 수 있는 문제를 대신 감당하도록 함으로써 상대적인 피해를 수용해야 하는 문제를 가져올 수 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는, 스마트 그리드 환경에서 새롭게 등장한 에너지 프로슈머(Prosumer, Provider+Consumer)에서의 전력 생산 단계에서부터 생산된 전력의 소비자에 대한 정보를 포함함으로써 생산된 전력이 목적지 소비자에 의해 소비가 가능하도록 하는 에너지 라우팅 기능을 제공하기 위한 전력/통신/정보의 융합 시스템 환경을 제공할 수 있는 에너지 관리 기술을 제안하고자 한다.

Description

스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법 및 시스템, 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING ENERGY MANAGEMENT IN SMART GRID ENVIRONMENT, ENERGY PROVIDER IN SMART GRID ENVIRONMENT}
본 발명은 스마트 그리드(smart grid) 환경에서의 에너지 관리 기술에 관한 것으로, 특히 전력 생산과 전력 소비의 효율적인 관리를 수행하는데 적합한 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법 및 시스템, 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치에 관한 것이다.
전력과 통신/정보 기술의 융합된 신기술 분야인 스마트 그리드 기술에서는 수요/반응(Demand/Response)이라는 방식을 이용하여 전력의 생산과 수요의 불일치로 인해 발생되는 수급 불균형의 문제를 해결하려 하고 있다.
수요/반응에 대한 기술은 크게 2가지 방식으로 구성되는데, 첫 번째가 정책에 의한 방식이고, 두 번째가 실시간 가격 변동 방식을 통해 전력 수요에 대한 방식이다.
첫 번째 정책에 의한 수요반응 기술은 전력 수요자의 중요도에 따라 전력 공급이 충분하지 않을 때 전력공급을 차단하는 방식이고, 실시간 가격을 통한 방식은 전력 수요에 따라 전력공급 가격을 책정함으로써 수요자의 감당 능력에 따라 전력소비 절감을 유도함으로써 전력 수급 불균형 문제를 해결하기 위한 방식이다.
그러나, 이러한 수요반응 방식의 스마트 그리드 환경에서는 자신에게 전력을 공급할 수 있는 전력 생산측의 전력 공급이 충분이 이루어짐에도 불구하고 다른 시스템이 받아야 할 공급 문제를 대신 감당해야 하는 불완전한 시스템으로 동작할 수 있다. 또한, 가격에 의해서도 다른 요소들에 의해 발생될 수 있는 문제를 대신 감당하도록 함으로써 상대적인 피해를 수용해야 하는 문제를 가져올 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 스마트 그리드 환경에서 새롭게 등장한 에너지 프로슈머(Prosumer, Provider+Consumer)에서의 전력 생산 단계에서부터 생산된 전력의 소비자에 대한 정보를 포함함으로써 생산된 전력이 목적지 소비자에 의해 소비가 가능하도록 하는 에너지 라우팅 기능을 제공하기 위한 전력/통신/정보의 융합 시스템 환경을 제공할 수 있는 에너지 관리 기술을 제안하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템은, 통신 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 분석하며, 수집 및 분석 기능을 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 결정하는 전력 생산 장치와, 상기 전력 생산 장치와 전력/통신 라인으로 연결되며, 로컬의 마이크로 환경에서 전력을 공급하는 마이크로 그리드와, 상기 마이크로 그리드와 상기 전력/통신 라인으로 연결되어 메인 파워를 공급하는 전력 그리드와, 전력에 대한 전달 기능과 전력 흐름에 대한 흐름 제어를 위한 에너지 정보 패킷 처리 기능을 포함하는 에너지 라우팅 서비스 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력 생산 장치는, 스마트 그리드 환경에서 전력 소비자인 동시에 전력 공급자의 역할을 담당하는 에너지 프로슈머를 기반으로 할 수 있다.
또한, 상기 전력 생산 장치는, 생산된 전력에 대한 정보의 입력 기능을 포함할 수 있다.
또한, 상기 생산된 전력에 대한 정보는, 생산자 정보 및 전력량 정보 및 전력 품질 정보 및 소비자 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소비자 정보는, 목적지 소비자에 대한 입력 정보를 포함하여 생산된 전력과 함께 상기 마이크로 그리드 또는 상기 전력 그리드로 제공될 수 있다.
또한, 상기 전력 생산 장치는, 입력된 가격 정보가 낮고 높음에 따라 전력 생산 제어 및 목적지 정보에 대한 처리를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 에너지 라우팅 서비스 장치는, 전력 전달 기능을 수행하는 전력 전달부와, 상기 전력 전달부를 통해 입력된 에너지 정보 패킷에 대한 수신 처리 기능을 수행하는 수신 처리부와, 전력 가격 및 정책에 대한 반영 처리를 위한 기능을 수행하는 전력 가격/정책 반영 처리부와, 전력 전달을 위한 목적지 탐색 기능을 수행하는 목적지 탐색부와, 이동성을 갖는 소비자 디바이스에 대한 이동성을 지원하는 이동성 반영 처리부와, 전력 전달 경로에 대한 제어 기능을 수행하는 경로 제어부와, 상기 전력 전달부를 통해 전달된 전력량의 미터링 기능을 처리하는 미터링 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법은, 에너지 라우팅 시스템 기반의 스마트 그리드 구성에서 생성된 전력을 전달하는 방법으로서, 생성된 상기 전력과 함께 전달된 에너지 정보가 수신되면, 상기 생산된 전력의 에너지 정보를 통해 생산된 전력의 목적지 정보를 분석하는 단계와, 분석된 상기 목적지 정보를 바탕으로 상기 에너지 라우팅 시스템 기반의 프로토콜 처리에 따라 전력 전달 경로에 대한 탐색 절차를 수행하는 단계와, 상기 탐색 절차가 완료되면 상기 전력 전달 경로에 대한 설정 절차를 진행하는 단계와, 상기 전력 전달 경로를 바탕으로 전력 전달 처리 과정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 에너지 관리 방법은, 이동성을 갖는 에너지 소비 장치에서 에너지 소비 목적지의 이동성이 발생할 경우, 상기 에너지 소비 목적지에 대한 이동성을 파악하여 전력 전달의 경로를 재설정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치는, 통신 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 분석하며, 수집 및 분석 기능을 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 결정하는 전력 생산 장치로서, 상기 통신 인터페이스를 통해 입력되는 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 환경 정보를 분석하는 환경 정보 수집 및 분석 기능부와, 전력 가격과 상기 환경 정보 수집 및 분석 기능부의 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 수행하는 전력 생산 제어부와, 상기 전력 생산 제어부의 제어 정보 및 상기 환경 정보 수집 및 분석 기능부의 상기 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산량을 예측하는 전력 생산 예측부와, 상기 전력 가격을 결정하며, 결정되는 상기 전력 가격을 상기 전력 생산 제어부로 제공하는 가격 정보 처리부와, 상기 환경 정보에서 소비자 정보를 기반으로 목적지 정보를 처리하는 목적지 정보 처리부와, 상기 환경 정보에서 전력량 정보 및 전력품질 정보를 센싱하여 전력량 및 전력품질을 계산하는 전력량 및 전력품질 센싱부와, 상기 환경 정보에서 생산자 정보를 처리하는 생산자 정보 처리부와, 상기 생산자 정보 처리부로부터의 상기 생산자 정보와, 상기 전력량 및 전력품질 센싱부로부터의 상기 전력량 및 전력품질을 기반으로 에너지 정보 패킷을 생성하는 정보 패킷 생성 및 송신 처리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 환경 정보는, 전력 생산 환경 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력량 및 전력품질은, 상기 전력 패킷 생성 및 송신 처리부로 제공될 수 있다.
또한, 상기 정보 패킷 생성 및 송신 처리부는, 상기 에너지 정보 패킷을 생산 전력과 함께 마이크로 그리드로 전달할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스마트 그리드 환경에서 새롭게 등장한 에너지 프로슈머에서의 전력 생산 단계에서부터 생산된 전력의 소비자에 대한 정보를 생산 정보를 포함하여 전력 전달 경로 및 그 제어 기능을 통합하여 구성하는 에너지 라우팅 시스템 기반의 스마트 그리드를 구축함으로써, 생산된 전력이 목적지 소비자에 의해 소비가 가능하도록 하는 기능을 제공할 수 있다. 이를 통해 본 발명에서는 기존의 수요반응 기반의 스마트 그리드 시스템이 가지고 있는 정책 또는 실시간 가격에 따른 시스템 운용으로 발생되는 전력 생산의 공급 전력 품질이 전력 소비자의 품질로 전달될 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템에 대한 구성 블록도,
도 2는 생산된 전력에 대한 정보를 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치에 대한 구성 블록도,
도 4는 도 1의 에너지 라우팅 서비스 장치에 대한 상세 구성 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명은 전력과 통신이 융합되는 스마트 그리드 환경에서 전력과 함께 통신 채널을 통하여 전송 및 관리되는 전력 흐름에 대한 정보를 통합적으로 관리하고 처리하는 기능을 수행하고, 이렇게 처리된 정보를 바탕으로 전력 흐름에 대한 제어 기능을 함께 수행함으로써 전력과 정보가 하나의 시스템으로 융합되어 처리되는 에너지 라우팅 시스템 기능을 구성하기 위한 기술에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 전력의 생산 정보를 바탕으로 소비에 대한 제어 기능을 실시간으로 연동하여 제어함으로써 생산과 소비의 불균형에 의해 발생되는 소비자 측의 제어 및 관리를 능동적으로 수행하고, 자신의 생산 능력 또는 자신이 선택하고 있는 전력 생산 요소의 품질 및 능력에 따라 전력 수요에 대한 관리가 이루어지도록 한다.
스마트 그리드 환경에서의 최종 엔드(end) 단의 가구 또는 빌딩 수요자가 단순히 일방의 전력 소비자에 머물던 구성요소에서 벗어나, 홈/빌딩 또는 이동형 소비자가 소비자인 동시에 전력 시스템으로의 전력 공급자가 될 수 있도록 하는 환경을 제공함으로써 전력 프로슈머(Prosumer, Provider+Consumer)의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명은 이러한 환경에서 생산자가 원하는 전력 수요자에게 전력을 공급하거나, 소비자가 원하는 생산 요소로부터 전력공급을 받을 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 전력에 대한 생산자 정보, 전력에 대한 흐름 정보, 전력에 대한 소비자 정보 및 전력에 대한 흐름 제어를, 입력되는 에너지 정보를 바탕으로 처리함으로써 생산된 전력을 목적지로 제공하는 전력 수요자에게 공급될 수 있도록 하는 에너지 라우팅 시스템 기능을 제공하는 전력과 통신/정보 융합의 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이러한 에너지 관리 시스템은 생산자 및 목적지가 표시되어 있는 정보를 포함하고 있는 전력 에너지에 대하여 전력 목적지를 확인하고, 목적지의 위치에 따라 생산 전력을 로컬의 마이크로 그리드 환경에서 소비할 것인지, 메인 파워인 전력 그리드로 생산 전력을 공급하여, 전력 그리드에 연결된 다른 마이크로 그리드로 생산 전력을 공급할 것인지를 결정할 수 있다.
이러한 전력 에너지에 대한 전달 기능을 통해 전력 생산자와 목적하는 전력 소비자를 연결시켜 주는 기능을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템에 대한 구성 블록도로서, 전력 생산 장치 그룹(100)(200)(300), 마이크로 그리드(micro grid) 그룹(102/1~102/3), 전력 그리드(power grid)(104), 에너지 라우팅 서비스 장치(106) 등을 포함할 수 있다.
전력 생산 장치 그룹(100)(200)(300)은 스마트 그리드 환경에서의 홈/빌딩의 수요자로서, 전력 소비자인 동시에 전력 공급자의 역할을 담당하는 에너지 프로슈머를 기반으로 할 수 있다.
전력 생산 장치 그룹(100)(200)(300)은 제1 전력 생산 장치 그룹(100), 제2 전력 생산 장치 그룹(200), 제3 전력 생산 장치 그룹(300)으로 구분될 수 있으며, 각각의 제1 전력 생산 장치 그룹(100)은 제1 마이크로 그리드(102/1)에, 제2 전력 생산 장치 그룹(200)은 제2 마이크로 그리드(102/2)에, 제3 전력 생산 장치 그룹(300)은 제3 마이크로 그리드(102/3)에 전력/통신 라인으로 연결될 수 있다. 도 1에서 전력 생산 장치 그룹을 3개의 그룹으로 도시하였으나, 이는 실시예의 설명을 위해 예시한 것일 뿐, 그 수는 다양하게 구성될 수 있음을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
이러한 전력 생산 장치 그룹(100)(200)(300)은 통신 네트워크 인터페이스(도시 생략됨)를 통해 입력되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 수집하고, 수집되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 분석하며, 수집 및 분석 기능을 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 결정하는 역할을 할 수 있다.
이러한 에너지 프로슈머를 포함한 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산자는 생산된 전력에 대한 정보 입력 기능을 가질 수 있다.
도 2는 생산 전력의 정보를 예시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 생산 전력은 생산자(Private 생산, Public 생산) 정보 및 전력량 정보 및 전력 품질 정보 및 소비자 정보 등을 포함할 수 있다. 여기서, 소비자 정보는, 원하는 소비자(예를 들어 목적된 소비자 또는 공공(Public) 소비자)에 대한 입력 정보를 포함하여 생산된 전력과 함께 마이크로 그리드 그룹(102/1~102/3) 또는 전력 그리드(104)로 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 마이크로 그리드 그룹(102/1~102/3)은 로컬의 마이크로 환경에서 전력 그리드(104)로부터 독립된 분산 전원을 중심으로 한 국소적인 전력 공급 시스템을 의미하며, 에너지 라우팅(Energy Routing) 기능을 포함할 수 있다.
이러한 마이크로 그리드 그룹(102/1~102/3)은 제1 마이크로 그리드(102/1), 제2 마이크로 그리드(102/2), 제3 마이크로 그리드(10/2/3)로 한정하였으며, 제1 마이크로 그리드(102/1)는 제1 전력 생산 장치 그룹(100)과, 제2 마이크로 그리드(102/2)는 제2 전력 생산 장치 그룹(200)과, 제3 마이크로 그리드(102/3)는 제3 전력 생산 장치 그룹(300)과 각각 전력/통신 라인으로 연결될 수 있다. 이때의 마이크로 그리드 그룹의 수도 다양하게 적용될 수 있음을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
전력 그리드(104)는 메인 파워 그리드로서, 마이크로 그리드 그룹(102/1~102/3)와 전력/통신 라인으로 연결될 수 있으며, 에너지 라우팅 기능을 포함할 수 있다.
에너지 라우팅 서비스 장치(106)는 전력에 대한 전달 기능과 전력 흐름에 대한 흐름 제어를 위한 에너지 정보 패킷 처리 기능을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치, 예컨대 도 1의 전력 생산 장치 그룹(100)(200)(300)에서 제1 마이크로 그리드(102/1)에 연결된 제1 전력 생산 장치 그룹(100)의 전력 생산 장치1(100/1)에 대한 구성을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치는, 환경 정보 수집 및 분석 기능부(1000), 전력 생산 제어부(1002), 전력 생산 예측부(1004), 가격 정보 처리부(1006), 목적지 정보 처리부(1008), 전력량 및 전력품질 센싱부(1010), 생산자 정보 처리부(1012), 정보 패킷 생성 및 송신 처리부(1014) 등을 포함할 수 있다.
환경 정보 수집 및 분석 기능부(1000)는 통신 인터페이스를 통해 입력되는 환경 정보를 수집하고, 수집되는 환경 정보를 분석하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 환경 정보라 함은, 예컨대 전력 생산 환경 정보를 포함할 수 있다.
전력 생산 제어부(1002)는 후술하는 가격 정보 처리부(1006)로부터의 전력 가격과 환경 정보 수집 및 분석 기능부(1000)의 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 수행할 수 있다.
전력 생산 예측부(1004)는 제어 정보 및 환경 정보 수집 및 분석 기능부(1000)의 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산량을 예측하는 기능을 수행할 수 있다.
가격 정보 처리부(1006)는 전력 가격을 결정하는 역할을 하며, 결정되는 전력 가격을 전력 생산 제어부(1002)로 제공할 수 있다.
목적지 정보 처리부(1008)는 도 2의 소비자 정보를 기반으로 목적지 정보를 처리하는 역할을 할 수 있다.
전력량 및 전력품질 센싱부(1010)는 도 2의 전력량 정보 및 전력품질 정보를 센싱하여 전력량 및 전력품질을 계산하는 역할을 할 수 있다. 계산되는 전력량 및 전력품질은 후술하는 전력 패킷 생성 및 송신 처리부(1014)로 제공될 수 있다.
생산자 정보 처리부(1012)는 도 2의 생산자 정보를 처리하는 역할을 할 수 있다.
정보 패킷 생성 및 송신 처리부(1014)는 생산자 정보 처리부(1012)로부터의 생산자 정보와, 전력량 및 전력품질 센싱부(1010)로부터의 전력량 및 전력품질을 기반으로 에너지 정보 패킷을 생성하는 역할을 하며, 생산되는 에너지 정보 패킷을 생산 전력과 함께 제1 마이크로 그리드(102/1)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
도 4는 도 1의 에너지 라우팅 서비스 장치(106)에 대한 구체적인 구성 블록도로서, 전력 전달부(1600), 수신 처리부(1602), 전력 가격/정책 반영 처리부(1604), 목적지 탐색부(1606), 이동성 반영 처리부(1608), 경로 제어부(1610), 미터링 처리부(1612) 등을 포함할 수 있다.
에너지 라우팅 서비스 장치(106)는 전력에 대한 전달 기능과 전력 흐름에 대한 흐름 제어를 위한 에너지 정보 패킷 처리 기능이 포함될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전력 전달부(1600)는 전력 전달 기능을 수행하며, 수신 처리부(1602)는 전력 전달부(1600)를 통해 입력된 에너지 정보 패킷에 대한 수신 처리 기능을 수행할 수 있다.
전력 가격/정책 반영 처리부(1604)는 전력 가격 및 정책에 대한 반영 처리를 위한 기능을 수행할 수 있으며, 목적지 탐색부(1606)는 전력 전달을 위한 목적지 탐색 기능을 수행할 수 있다.
이동성 반영 처리부(1608)는 이동성을 갖는 소비자 디바이스, 예를 들어 전기자동차에 대한 이동성을 지원하는 기능을 수행할 수 있다.
경로 제어부(1610)는 전력 전달 경로에 대한 제어 기능을 수행할 수 있으며, 미터링 처리부(1612)는 전력 전달부(1600)를 통해 전달된 전력량의 미터링 기능을 처리할 수 있다.
한편, 도 3에서 설명한 스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치는 입력된 가격 정보가 낮고 높음에 따라 전력 생산 제어 및 목적지 정보에 대한 처리를 결정할 수 있다. 예컨대, 전력 가격이 낮은 경우에는 전력 생산을 하지 않거나, 전력 생산을 하는 경우에 있어서 누구든지 사용할 수 있는 소비자로 설정하여 에너지 정보를 삽입할 수 있다.
본 발명의 실시예에서의 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템의 에너지 라우팅에 대해 도 1을 참조하여 예시적으로 설명하기로 한다.
먼저, 에너지 프로슈머의 전력 생산 장치, 예를 들어 전력 생산 장치1(100/1)로부터 입력되는 에너지 정보 패킷을 바탕으로 생산된 전력의 최종 목적지를 결정할 수 있다. 이를 위해 목적지가 전력 시스템에서 어느 위치에 존재하는지를 결정할 수 있어야 한다.
생산된 전력의 최종 목적지는 그 구성에 따라 전력 그리드(104)에 연결된 시스템일 수도 있고, 전력 그리드(104)에 연결되어 있지 않은 상태일 수도 있다. 예를 들어, 전기자동차의 경우, 최종 목적지로 이동 중인 경우에는, 전력 그리드(104)에 연결되지 않는 경우이고, 전기자동차가 주차되어 충전이 가능한 홈/빌딩 환경에서 충전시스템에 연결된 경우에는 전력 그리드(104)에 연결되어 있는 경우이다.
도 1의 전력 생산 장치1(100/1)로부터의 생산된 전력은 생산자 정보, 소비자 정보와 함께 제1 마이크로 그리드(102/1)로 전달될 수 있다.
제1 마이크로 그리드(102/1)로 전달된 전력과 에너지 정보 패킷은 에너지 패킷의 정보를 바탕으로 에너지 라우팅 시스템에 의해 목적지, 즉 해당 생산 전력의 최종 소비자가 제1 마이크로 그리드(102/1) 내부에 있는지 다른 곳에 있는지를 결정할 수 있다.
제1 마이크로 그리드(102/1) 내부에 최종 소비자가 있는 경우에는 제1 마이크로 그리드(102/1)의 전력 그리드 시스템 내부에서 생산된 전력의 목적지를 찾아 생산된 전력량만큼을 해당 소비자 측으로 공급할 수 있다.
반면, 제1 마이크로 그리드(102/1) 내부에 최종 소비자가 있지 않은 경우에는 에너지 라우팅 기능을 활용하여 제1 마이크로 그리드(102/1)에서 전력 그리드(104)로 생산된 만큼의 전력을 공급할 수 있다.
전력 그리드(104)에서는 해당 에너지 정보를 바탕으로 최종 소비 목적지가 해당된 마이크로 그리드를 찾아 해당 마이크로 그리드에 해당 전력량만큼의 전력을 공급할 수 있다.
예를 들어, 제2 마이크로 그리드(102/2)에 최종 전력 소비자가 포함되어 있는 경우, 해당된 전력량만큼 전력 그리드(104)에서 제2 마이크로 그리드(102/2)로 전력을 공급할 수 있다.
제2 마이크로 그리드(102/2)에 전달된 전력 에너지는 에너지 라우팅 기능에 의해 최종 전력 소비자에게 전력 생산자로부터 생산된 전력량만큼의 전력 에너지가 공급될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법, 구체적으로 에너지 라우팅 시스템 기반의 스마트 그리드 구성에서 생성된 전력 전달 과정을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 생성된 전력과 함께 전달된 환경 정보(에너지 정보)를 수신한 에너지 라우팅 서비스 장치(106)는, 생산된 전력의 에너지 정보를 통해 생산된 전력의 목적지 정보를 분석할 수 있다(S500)(S502).
이와 같이 분석된 목적지 정보를 바탕으로 에너지 라우팅 시스템간의 프로토콜 처리에 따라 전력 전달 경로에 대한 탐색 절차가 수행될 수 있다(S504). 만약, 전기 자동차와 같은 이동성을 갖는 에너지 소비 장치인 경우, 에너지 소비 목적지의 이동성이 발생할 경우 해당 목적지에 대한 이동성을 파악하여 전력 전달의 경로를 재설정하는 과정을 거칠 수 있다.
전력 전달 경로에 대한 탐색이 완료되면 전력 전달 경로에 대한 설정 절차를 진행할 수 있으며(S506), 이렇게 설정된 전력 전달 경로를 바탕으로 전력 전달 처리가 수행될 수 있다(S508).
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 스마트 그리드 환경에서 새롭게 등장한 에너지 프로슈머(Prosumer, Provider+Consumer)에서의 전력 생산 단계에서부터 생산된 전력의 소비자에 대한 정보를 포함함으로써 생산된 전력이 목적지 소비자에 의해 소비가 가능하도록 하는 에너지 라우팅 기능을 제공하기 위한 전력/통신/정보의 융합 시스템 환경을 제공하도록 구현한 것이다.
100, 200, 300: 전력 생산 장치 그룹
102/1, 102/2, 102/3: 마이크로 그리드 그룹
104: 전력 그리드
106: 에너지 라우팅 서비스 장치
1000: 환경정보 수집 및 분석 기능부
1002: 전력 생산 제어부
1004: 전력 생산 예측부
1006: 가격 정보 처리부
1008: 목적지 정보 처리부
1010: 전력량 및 전력품질 센싱부
1012: 생산자 정보 처리부
1014: 정보 패킷 생성 및 송신 처리부

Claims (13)

  1. 통신 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 분석하며, 수집 및 분석 기능을 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 결정하는 전력 생산 장치와,
    상기 전력 생산 장치와 전력/통신 라인으로 연결되며, 로컬의 마이크로 환경에서 전력을 공급하는 마이크로 그리드와,
    상기 마이크로 그리드와 상기 전력/통신 라인으로 연결되어 메인 파워를 공급하는 전력 그리드와,
    전력에 대한 전달 기능과 전력 흐름에 대한 흐름 제어를 위한 에너지 정보 패킷 처리 기능을 포함하는 에너지 라우팅 서비스 장치를 포함하고,
    상기 전력 생산 장치는,
    상기 전력 생산 환경 정보로부터 확인되는 소비자 정보를 포함하는 상기 에너지 정보 패킷을 생성하고, 상기 에너지 정보 패킷을 상기 마이크로 그리드, 상기 전력 그리드, 및 상기 에너지 라우팅 서비스 장치 중 적어도 하나에 전달하고,
    상기 전력 생산 장치, 상기 마이크로 그리드, 상기 전력 그리드, 및 상기 에너지 라우팅 서비스 장치는,
    상기 에너지 정보 패킷에 포함된 소비자 정보에 기초하여 상기 전력을 전달받을 목적지를 확인하고, 상기 목적지로 상기 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는, 스마트 그리드 환경에서 전력 소비자인 동시에 전력 공급자의 역할을 담당하는 에너지 프로슈머를 기반으로 하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는, 생산된 전력에 대한 정보의 입력 기능을 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 생산된 전력에 대한 정보는, 생산자 정보 및 전력량 정보 및 전력 품질 정보 및 소비자 정보를 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소비자 정보는, 목적지 소비자에 대한 입력 정보를 포함하여 생산된 전력과 함께 상기 마이크로 그리드 또는 상기 전력 그리드로 제공되는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 생산 장치는, 입력된 가격 정보가 낮고 높음에 따라 전력 생산 제어 및 목적지 정보에 대한 처리를 결정하는 것을 특징으로 하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 라우팅 서비스 장치는,
    전력 전달 기능을 수행하는 전력 전달부와,
    상기 전력 전달부를 통해 입력된 에너지 정보 패킷에 대한 수신 처리 기능을 수행하는 수신 처리부와,
    전력 가격 및 정책에 대한 반영 처리를 위한 기능을 수행하는 전력 가격/정책 반영 처리부와,
    전력 전달을 위한 목적지 탐색 기능을 수행하는 목적지 탐색부와,
    이동성을 갖는 소비자 디바이스에 대한 이동성을 지원하는 이동성 반영 처리부와,
    전력 전달 경로에 대한 제어 기능을 수행하는 경로 제어부와,
    상기 전력 전달부를 통해 전달된 전력량의 미터링 기능을 처리하는 미터링 처리부를 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 시스템.
  8. 에너지 라우팅 시스템 기반의 스마트 그리드 구성에서 생성된 전력을 전달하는 방법으로서,
    상기 전력을 생성하는 생산하는 장치로부터 상기 전력 및 상기 전력에 대응되는 에너지 정보 패킷을 수신하고, 상기 에너지 정보 패킷으로부터 소비자 정보를 확인하고, 상기 소비자 정보에 대응되는 목적지 정보를 분석하는 단계와,
    분석된 상기 목적지 정보를 바탕으로 상기 에너지 라우팅 시스템 기반의 프로토콜 처리에 따라 전력 전달 경로에 대한 탐색 절차를 수행하는 단계와,
    상기 탐색 절차가 완료되면 상기 전력 전달 경로에 대한 설정 절차를 진행하는 단계와,
    상기 전력 전달 경로를 바탕으로 전력 전달 처리 과정을 수행하는 단계를 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지 관리 방법은,
    이동성을 갖는 에너지 소비 장치에서 에너지 소비 목적지의 이동성이 발생할 경우, 상기 에너지 소비 목적지에 대한 이동성을 파악하여 상기 전력 전달 경로를 재설정하는 과정을 더 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 에너지 관리 방법.
  10. 통신 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 실시간 가격정보 및 전력 생산 환경 정보를 분석하며, 수집 및 분석 기능을 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 결정하는 전력 생산 장치로서,
    상기 통신 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 환경 정보를 수집하고, 수집되는 상기 환경 정보를 분석하는 환경 정보 수집 및 분석 기능부와,
    전력 가격과 상기 환경 정보 수집 및 분석 기능부의 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산에 대한 제어를 수행하는 전력 생산 제어부와,
    상기 전력 생산 제어부의 제어 정보 및 상기 환경 정보 수집 및 분석 기능부의 상기 전력 생산 환경 정보를 기반으로 전력 생산량을 예측하는 전력 생산 예측부와,
    상기 전력 가격을 결정하며, 결정되는 상기 전력 가격을 상기 전력 생산 제어부로 제공하는 가격 정보 처리부와,
    상기 환경 정보에서 소비자 정보를 기반으로 목적지 정보를 처리하는 목적지 정보 처리부와,
    상기 환경 정보에서 전력량 정보 및 전력품질 정보를 센싱하여 전력량 및 전력품질을 계산하는 전력량 및 전력품질 센싱부와,
    상기 환경 정보에서 생산자 정보를 처리하는 생산자 정보 처리부와,
    상기 생산자 정보 처리부로부터의 상기 생산자 정보와, 상기 전력량 및 전력품질 센싱부로부터의 상기 전력량 및 전력품질을 기반으로 에너지 정보 패킷을 생성하는 정보 패킷 생성 및 송신 처리부를 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환경 정보는, 전력 생산 환경 정보를 포함하는
    스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전력량 및 전력품질은, 상기 정보 패킷 생성 및 송신 처리부로 제공되는
    스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 정보 패킷 생성 및 송신 처리부는, 상기 에너지 정보 패킷을 생산 전력과 함께 마이크로 그리드로 전달하는
    스마트 그리드 환경에서의 전력 생산 장치.
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