KR101791902B1 - 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법 - Google Patents

스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기존 배전망에 연결되어 전력시장에 참여하는 소규모 분산자원의 발전량체크가 어려워, 발전량예측 오차가 증가되고, 이종 분산자원간 연관성이 증가되며, 신재생에너지의 불규칙한 출력이 증가되어, 배전망내 혼잡이 발생되는 문제점과, 소규모 분산자원에 관한 홍보부족과 흥미가 없는 문제점을 개선하고자, 스마트 분산자원모듈(100), 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200), 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)로 구성됨으로서, 스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시킬 수 있어, 소규모 분산자원에서 생성된 전력을 1:1로 체크할 수 있고, 원격지의 분산자원전력거래플랫폼모듈에서 전력공급스위치를 제어할 수 있어, 국지적 전압상승문제점을 해소할 수 있으며, 무상으로 소규모 분산자원을 설치공급해주고, 전력수급상황이 안 좋아 급전이 필요할 경우에, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 급전설정값(10MW)에 해당되는 스마트 분산자원모듈쪽으로 급전요청신호를 보내어, 급전에 필요한 전력을 공급받을 수 있어, 급전에 따른 전력수급율을 70% 향상시킬 수 있고, 무엇보다 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 자동지급해 줄 수 있도록, 입찰에서 비용입금까지 자동화된 분산자원전력거래중개시스템을 구축할 수 있어, 자연스럽게 클라이언트들 사이에서 소규모 분산자원이 돈이 된다는 인식율을 높일 수 있고, 이로 인해 소규모 분산자원에 관한 흥미와 관심을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 소규모 분산자원 전력거래시장을 활성화시킬 수 있는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD OF DISTRIBUTED ENERGY RESOURCE FOR VITALIZING TRANSACTIVE ENERGY}
본 발명은 스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시킨 후, 스마트 그리드 센서네트워크환경하에서 입찰에서 비용입금까지 자동화된 분산자원전력거래중개시스템을 구축할 수 있는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 태양광, 풍력 등의 신재생에너지가 확대되면서 기존의 대형발전기와 전력회사에서 전력을 공급받았던 소비자가 스스로 전기를 생산해 사용하고 남은 전력을 판매하고 있다.
그리고, 전기저장장치, 전기자동차, 전기발전보일러 등 신기술 도입에 따라 자체 수요를 충당하고도 남는 전력의 생산을 가속화시켜 이들 자원의 전력거래 수요을 증가시키고 있다.
하지만, 배전망에 연결되어 전력시장에 참여하는 소규모 분산자원의 증가로 전력계통에 미치는 영향이 크게 증가하고 있음에도, 일부 지역에만 분산자원이 집중될 경우에, 특정시간 동안 국지적 전압이 상승되는 문제점이 있었다.
그리고, 소규모 분산자원의 발전량체크가 어려워, 발전량예측 오차가 증가되고, 이종 분산자원간 연관성이 증가되며, 신재생의 불규칙한 출력이 증가되고, 배전망내 혼잡이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 소규모 분산자원에 관한 홍보부족과 흥미가 없고, 무엇보다 소규모 분산자원용 전력거래중개시장이 없어, 우리나라 실정에 맞는 소규모 분산자원용 전력거래활성화를 위한 시스템개발이 시급한 실정이다.
국내공개특허공보 제1020150029120호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시킬 수 있고, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 급전설정값(10MW)에 해당되는 스마트 분산자원모듈쪽으로 급전요청신호를 보내어, 급전에 필요한 전력을 공급받을 수 있으며, 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 자동지급해 줄 수 있도록, 입찰에서 비용입금까지 자동화된 분산자원전력거래중개시스템을 구축할 수 있는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치는
주택옥상형 태양광, 가정용 소형풍력을 통해 전력을 생성시켜 축적시키는 스마트 분산자원모듈(100)과,
스마트 분산자원모듈과 분산자원 전력거래플랫폼모듈 사이에 위치하면서, 스마트 그리드 센서네트워크 환경을 형성시킨 후, 스마트 그리드 센서네트워크 환경에 위치한 스마트 분산자원모듈을 모니터링관리하면서 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 지급해주는 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200)과,
앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 분산자원 전력거래 플랫폼을 형성시켜, 하이브리드형 분산자원 중개모듈로부터 전달된 스마트 분산자원모듈의 전력입찰정보를 수신받아 분산자원 전력거래 플랫폼상에 업로딩시켜 전력입찰시키고, 입찰이 완료되면 입찰완료메세지와, 비용을 하이브리드형 분산자원 중개모듈로 송신시키는 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시킬 수 있어, 소규모 분산자원에서 생성된 전력을 1:1로 체크할 수 있고, 국지적 전압상승문제점을 해소할 수 있다.
둘째, 무상으로 소규모 분산자원을 설치공급해주고, 전력수급상황이 안 좋아 급전이 필요할 경우에, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 급전설정값(10MW)에 해당되는 스마트 분산자원모듈쪽으로 급전요청신호를 보내어, 급전에 필요한 전력을 공급받을 수 있어, 급전에 따른 전력수급율을 70% 향상시킬 수 있다.
셋째, 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 자동지급해 줄 수 있도록, 입찰에서 비용입금까지 자동화된 분산자원전력거래중개시스템을 구축할 수 있어, 자연스럽게 클라이언트들 사이에서 소규모 분산자원이 돈이 된다는 인식율을 높일 수 있고, 이로 인해 소규모 분산자원에 관한 흥미와 관심을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있고, 무엇보다 소규모 분산자원 전력거래시장을 활성화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 분산자원모듈의 구성요소Y 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드형 분산자원 중개모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 스마트 그리드 센서네트워크형성부가 산업용 M2M 프로토콜로 이루어진 OPC UA로 구성된 것을 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 분산자원전력거래플랫폼모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 전력 스케줄링 프로그램엔진부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드형 분산자원 중개모듈에서 스마트 그리드 센서네트워크 환경에 위치한 스마트 분산자원모듈을 모니터링관리하면서 분산자원전력거래플랫폼모듈상에 중개전력입찰을 요청시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화방법을 도시한 순서도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 소규모 분산자원은 최종 전기사용자가 자체 전력수요의 일부 또는 전부를 충당하기 위해 당해 사용자의 부지 내에 설치되는 것으로, 주택옥상형 태양광, 가정용 소형풍력, 전기저장장치, 전기자동차, 전기발전보일러를 모두 포함한다.
또한, 본 발명에서 설명되는 하이브리드형 분산자원 중개모듈에서, 하이브리드는 스마트 그리드 센서네트워크 환경형성기능과, 중개전력입찰기능을 갖는 것을 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 스마트 분산자원모듈(100), 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200), 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 스마트 분산자원모듈(100)에 관해 설명한다.
상기 스마트 분산자원모듈(100)은 주택옥상형 태양광, 가정용 소형풍력을 통해 전력을 생성시켜 축적시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 분산자원용 에너지생성부(110), 전기에너지저장부(120), 스마트 전력측정미터기(130), 전력공급스위치구동형 액츄에이터부(140)로 구성된다.
상기 분산자원용 에너지생성부(110)는 주택옥상형 태양광 및 가정용 소형풍력을 통해 전기에너지를 생성시키는 역할을 한다.
상기 전기에너지저장부(120)는 분산자원용 에너지생성부를 통해 생성된 전기에너지를 저장시키는 역할을 한다.
상기 스마트 전력측정미터기(130)는 하이브리드형 분산자원 중개모듈의 제어신호에 따라 웨이크업 구동되어, 전기에너지저장부에 저장된 전력을 실시간으로 측정하는 역할을 한다.
상기 전력공급스위치구동형 액츄에이터부(140)는 하이브리드형 분산자원 중개모듈의 급전요청신호에 따라 구동되어, 전기에너지저장부의 출력단자에 위치한 전력공급스위치를 강제로 온(ON)시켜 현재 전기에너지저장부에 저장된 전력을 분산자원전력거래플랫폼모듈로 전송시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200)은 스마트 분산자원모듈과 분산자원 전력거래플랫폼모듈 사이에 위치하면서, 스마트 그리드 센서네트워크 환경을 형성시킨 후, 스마트 그리드 센서네트워크 환경에 위치한 스마트 분산자원모듈을 모니터링관리하면서 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 지급해주는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 스마트 그리드 센서네트워크형성부(210), 중개입찰제어부(220), 전력비용처리부(230), 급전전력공급제어부(240), 소규모 분산자원 모집제어관리부(250)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 스마트 그리드 센서네트워크형성부(210)에 관해 설명한다.
상기 스마트 그리드 센서네트워크형성부(210)는 스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, 산업용 M2M 프로토콜로 이루어진 OPC UA로 구성된다.
상기 OPC UA 중 디바이스 제어 및 모니터링을 위하여 오픈소스로 제공되는 스택들 중 호환성 및 성능이 우수한 OpenOpaUa로 구성된다.
상기 OpenOpaUa는 서버와 클라이언트로 구성된다.
상기 서버는 OpenOpaUa 고유의 스택을 사용하여 구현된다.
여기서, OpenOpaUa 스택은 OPC UA 표준을 준수하도록 구현되어 있으며, OpenOpcUAStackV1, OpenOpcUaSharedLib, XMLSAXParser 라이브러리로 구성되어 각각 OPC UA 프로토콜 및 데이터 처리, OPC UA 서비스 지원, 정보모델 XML 파싱을 담당한다.
둘째, 본 발명에 따른 중개입찰제어부(220)에 관해 설명한다.
상기 중개입찰제어부(220)는 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈에서 생성된 시간대별 발전량을 실시간 체크하여, 기준설정값(30MW)이상이 되면, 자동으로 분산자원전력거래플랫폼모듈 상에 중개전력입찰시키는 역할을 한다.
이는 사전에 미리 스마트 분산자원모듈을 소유한 클라이언트와 중개전력입찰동의서와 계약서를 맺은 후, 계약이 완료된 스마트 분산자원모듈을 중심으로, 현장의 스마트 전력측정미터기쪽으로 발전량 측정신호를 보내어, 전기에너지저장부에 저장된 전력을 실시간으로 측정한다.
그리고, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 기준설정값(30MW)이상이 되면, 자동으로 분산자원전력거래플랫폼모듈 상에 중개전력입찰시킨다.
즉, 분산자원전력거래플랫폼모듈 화면에 사용자 ID 및 비밀번호를 입력 후, 입찰인증이 완료되면, 스마트 분산자원모듈의 전력량을 표출시키며 입찰시킨다.
셋째, 본 발명에 따른 전력비용처리부(230)에 관해 설명한다.
상기 전력비용처리부(230)는 분산자원전력거래플랫폼모듈로부터 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 지급받아 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트의 계좌로 자동으로 지급해주는 역할을 한다.
이는 뱅크서버와 연계되어, 클라이언트가 미리 설정한 비용입금전용 계좌를 프로그램상으로 수수료(5%~15%)를 제외한 나머지 비용을 바로 이체가 되도록 설정한다.
넷째, 본 발명에 따른 급전전력공급제어부(240)에 관해 설명한다.
상기 급전전력공급제어부(240)는 분산자원전력거래플랫폼모듈의 급전명령신호에 따라, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 급전설정값(10MW)에 해당되는 스마트 분산자원모듈쪽으로 급전요청신호를 보내어, 급전에 필요한 전력을 스마트 분산자원모듈에 모아서 분산자원전력거래플랫폼모듈로 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.
다섯째, 본 발명에 따른 소규모 분산자원 모집제어관리부(250)에 관해 설명한다.
상기 소규모 분산자원 모집제어관리부(250)는 앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 소규모 분산자원 모듈을 설치하고 운영하고자 하는 클라이언트들을 모집하고 관리하는 역할을 한다.
이는 화면상에 전력량 대비 정산금액이 높은 순위별로 표출시켜 클라이언트들로 하여금 소규모 분산자원을 설치하면, 돈이 자동으로 입금되고, 돈을 벌 수 있다는 인식율을 기존에 비해 80% 높일 수가 있다.
또한, 분산자원 시범설치지역 중 특정위치를 중심으로, 무상으로 소규모 분산자원모듈을 설치공급해주고, 중개입찰과 동시에 자동정산금 입금을 클라이언트의 스마트폰 및 우편으로 통보시켜 줌으로서, 무상으로 지원한 소규모분산자원모듈이 설치된 클라이언트들을 중심으로 소규모 분산자원모듈이 돈이 되고, 연금처럼 일정금액이 통장에 입금된다는 인식을 심어줄 수가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)은 앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 분산자원 전력거래 플랫폼을 형성시켜, 하이브리드형 분산자원 중개모듈로부터 전달된 스마트 분산자원모듈의 전력입찰정보를 수신받아 분산자원 전력거래 플랫폼상에 업로딩시켜 전력입찰시키고, 입찰이 완료되면 입찰완료메세지와, 비용을 하이브리드형 분산자원 중개모듈로 송신시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부(310), 전력수요정보제공부(320), 분산자원전력공급입찰부(330), 분산자원전력시장가격결정부(340), 전력량 계량관리부(350), 전력거래금액정산부(360), 분산자원전력거래제어부(370)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부(310)에 관해 설명한다.
상기 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부(310)는 앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 활성화되어, 전력수요예측정보, 분산자원 전력입찰정보, 전력량 계량정보, 전력거래금액, 전력 스케줄 데이터를 표출제어시켜 일일전력거래를 수행시키는 역할을 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 프로퍼티스(Properties)부(311), 자바소스(Source)부(312), 웹페이지부(313), 라이브러리부(314), XML부(315)로 구성된다.
상기 프로퍼티스(Properties)부(311)는 분산자원 일일전력거래 플랫폼의 구성에 대한 환경설정파일을 형성시키는 역할을 한다.
상기 자바소스(Source)부(312)는 분산자원 일일전력거래 플랫폼에 사용될 비즈니스 로직의 자바파일들을 위한 디렉토리를 형성시키는 역할을 한다.
이는 사용자정의 비즈니스 로직과 웹 어플리케이션의 기본 비즈니스 로직부분이 구성된다.
상기 웹페이지부(313)는 분산자원 일일전력거래 플랫폼의 베이스 도커멘트가 되는 디렉토리인 HTML, 이미지, 자바 스크립트 파일을 저장시키는 역할을 한다.
상기 라이브러리부(314)는 분산자원 일일전력거래 플랫폼에서 사용하는 라이브러리 파일들을 저장하는 역할을 한다.
이는 컨테이너가 내부적으로 자동으로 Classpath에 추가해 주도록 구성된다.
그리고, 라이브러리 파일들은 jar, zip과 같은 압축파일의 형태로 구성된다.
상기 XML부(315)는 분산자원 일일전력거래 플랫폼에서 사용하는 SQL DAL문장을 XML로 작성하여 저장하는 역할을 한다.
이는 자바코드나 JSP 코드 상에 직접 SQL DML문장을 사용하지 않고, XML에 작성되어 있는 DML문장을 읽어와 사용하도록 구성된다.
둘째, 본 발명에 따른 전력수요정보제공부(320)에 관해 설명한다.
상기 전력수요정보제공부(320)는 분산자원 전력거래 당일 이전에 산출되는 일간, 주간, 월간 수요예측 자료를 기반으로 스마트 분산자원중개모듈 또는 소규모 분산자원 모집참여 클라이언트들에게 예측된 전력수요정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 형성시키는 역할을 한다.
이는 스마트 분산자원중개모듈 또는 클라이언트들의 의사결정에 핵심적인 정보로서, 분산자원전력거래시장의 필수항목으로 설정관리한다.
그리고, 과거의 수요예측자료와 실제수요를 비교하여 수요예측 오차를 줄여나가는 수요예측오차제거알고리즘엔진부가 포함되어 구성된다.
셋째, 본 발명에 따른 분산자원전력공급입찰부(330)에 관해 설명한다.
상기 분산자원전력공급입찰부(330)는 전력수요정보제공부에서 예측된 전력수요에 상응하는 전력을 공급하기 위하여 전력거래일 하루전에 분산자원 전력입찰정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 표출시켜 입찰시키는 역할을 한다.
이는 입찰자료의 비밀보호를 위한 개인별 계정관리기능이 기본적으로 제공되고, 각 스마트 분산자원중개모듈별 입찰, 등록, 수정, 삭제, 조회 권한을 부여하고 입찰된 자료에 대한 관리기능이 포함되어 구성된다.
그리고, 입찰이 이루어진 후, 과거 입찰이력을 검색 및 조회하는 기능을 제공하여 입찰에 관한 종합적인 통계자료를 분산자원중개모듈 또는 소규모 분산자원 모집참여 클라이언트들이 취득할 수 있도록 지원하여, 스마트 분산자원중개모듈 또는 소규모 분산자원 모집참여 클라이언트별로 설비용량, 공급가능용량, 발전량 통계 등을 조회하거나 출력할 수 있도록 입찰통계관리기능이 구성된다.
넷째, 본 발명에 따른 분산자원전력시장가격결정부(340)에 관해 설명한다.
상기 분산자원전력시장가격결정부(340)는 수요와 공급의 균형점에서 매시간(24시간)간격으로 전력시장가격(SMP : System Marginal Price)을 결정하여 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 업로딩시키는 역할을 한다.
이는 분산자원용 전력시장가격(SMP) 결과를 통계적으로 관리하는 기능을 제공하여 일별, 시간대별, 주별 전력시장가격을 통게적으로 분석하고 항목별로 출력하는 기능을 수행한다.
다섯째, 본 발명에 따른 전력량 계량관리부(350)에 관해 설명하다.
상기 전력량 계량관리부(350)는 분산자원 전력거래 플랫폼에 접속한 스마트 분산자원중개모듈로부터 전송된 스마트 분산자원모듈의 시간대별 전력용량을 수집한 후, 그 수집한 전력용량을 분산자원 전력거래 플랫폼상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 전력거래 대금 산출의 기초자료로 사용된다.
여섯째, 본 발명에 따른 전력거래금액정산부(360)에 관해 설명한다.
상기 전력거래금액정산부(360)는 분산자원 전력시장가격 정보와 스마트 분산자원모듈의 전력량 계량정보를 기반으로 각 스마트 분산자원중개모듈별로 분산자원 전력거래대금 수령 및 지불을 위한 금액을 산출시키는 역할을 한다.
이는 분산자원 전력거래시장 운영 규칙에 따라 각 스마트 분산자원중개모듈별 특성에 따라 전력거래금액연산알고리즘엔진부가 적용되어 분산자원 전력거래대금 수령 및 지불을 위한 금액인 정산금이 산출된다.
상기 전력거래금액정산부는 정산금 산출프로세스가 종료되면, 정산금을 각 스마트 분산자원중개모듈쪽으로 통지하고, 분산자원 전력거래 플랫폼상에서 정산금을 조회하거나 다운로드할 수 있는 기능이 제공되도록 구성된다.
일곱째, 본 발명에 따른 분산자원전력거래제어부(370)에 관해 설명한다.
상기 분산자원전력거래제어부(370)는 전력 스케줄링 IDE에서 작성된 프로그램을 통해 스마트 분산자원중개모듈로부터 전달받은 장치의 상태정보를 기준으로 전력 스케줄데이터를 생성시키고, 생성된 전력 스케줄 결과를 스마트 분산자원중개모듈로 전달시키는 역할을 한다.
이는 전력 스케줄링 프로그램엔진부(371)가 포함되어 구성된다.
상기 전력 스케줄링 프로그램엔진부(371)는 스마트 분산자원중개모듈로부터 전달받은 장치의 상태정보를 기준으로 전력 스케줄데이터를 생성시키는 역할을 한다.
이는 도 8에 도시한 바와 같이, 스케줄링 스레드(371a)와, OPC 스레드(371b)가 포함되어 구성된다.
상기 스케줄링 스레드(371a)는 자동화 프로그램으로 제작된 응용 프로그램이 동작되어, 주기적으로 반복 수행한다.
이는 run 함수를 주기적으로 반복 수행한다.
상기 run 함수는 크게 retreive와 pubilsh 함수로 구분되며, 각각 제어 프로그램의 실시간 네트워크 데이터 처리와 메인 프로그램을 수행한다.
이때, 스케줄링 스레드가 run 함수를 반복 수행하면서 IDE에서 변수 모니터링 기능을 사용하면 publish 함수 내 publish_debug에서는 모니터링 대상 변수의 값을 저장하는 버퍼에 값을 변경한다.
상기 OPC 스레드(371b)는 스마트 그리드 센서네트워크형성부인 OPC UA(Unified Architecture)부쪽으로 VPI(virtual protocol interface)를 요청하고, 처리하는 역할을 한다.
이는 OPC UA와 응용 프로그램과의 중계역할을 수행한다.
또한, OPC UA를 이용한 장치 제어 및 모니터링기능을 수행한다.
본 발명에 따른 OPC 스레드(371b)는 장치 제어 및 모니터링을 위한 기능을 수행하기 위해 읽기모드, 쓰기모드, 등록모드의 3가지모드로 구성된다.
[ 읽기모드 ]
OPC UA에서 응용 프로그램의 변수 값을 읽기 위해 VpiReadValue 함수를 호출한다.
이 함수를 호출하면 자동화프로그램과 OPC UA의 공유 메모리에 접근하고, 공유 메모리에 생성된 변수 리스트에서 변수 아이디가 일치하는 리스트의 인덱스를 얻어 내고 변수 타입을 확인한다.
이렇게 얻은 인덱스와 타입을 이용하여 공유 메모리에 공유되는 버퍼에서 변수 값을 읽는다.
공유 메모리에 존재하는 변수 버퍼는 OPC 스레드에서 ReadOPCVariable 함수에 의해서 주기적으로 갱신된다.
[ 쓰기모드 ]
OPC UA 클라이언트에서 쓰기를 요청하면 OPC UA는 VpiWriteValue를 수행한다. 해당 함수는 공유 메모리의 변수 리스트에 접근하여 요청한 변수의 아이디를 비교한다.
일치하는 아이디를 가진 리스트의 인덱스와 타입을 확인하고 더티 플래그를 1로 변경한다.
얻어낸 인덱스와 타입을 이용하여 버퍼에 접근하고 요청된 쓰기 값을 버퍼에 덮어씌운다.
[ 등록모드 ]
VpiParseAddId에 의해 수행되며, OPC UA 초기과정에서 VPI 기능을 이용하여 접근할 모든 변수에 대해 한번씩 수행된다.
이 함수는 변수 리스트를 구성하는 역할로 변수 아이디와 타입을 설정하고, 더티 플래그를 2로 변경한다.
버퍼에 대한 접근은 수행하지 않는다.
OPC 스레드에서 읽기와 쓰기 처리는 RegisterAndWriteOPCVariable 함수에서 수행한다.
이 함수는 VPI에 의한 쓰기 또는 등록이 한번 이상 수행되었을 때 호출된다. 공유 메모리의 더티 플래그를 확인하여 쓰기 또는 등록을 수행하고, 플래그를 0으로 설정한다.
쓰기를 수행할 때는 버퍼에 쓰여진 값을 응용 프로그램변수에 직접 접근하여 값을 덮어씌운다. 등록의 경우 응용 프로그램 변수 구조체에 접근하고, 구조체 내 플래그에 OPC 비트를 설정하여 OPC UA에 의해 접근될 변수로 설정하고, __publish_debug를 수행할 때 이 비트를 확인하여 OPC UA를 위한 버퍼에 변수 값을 저장하도록 한다.
OPC UA에서 VPI를 이용한 변수 접근을 위해서는 정보모델이 구성되고, VPI 접근 대상 변수가 설정된다.
상기 전력 스케줄링 프로그램엔진부와, OPC UA부는 공유 메모리를 이용해 데이터를 공유하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화방법의 구체적인 과정에 관해 설명한다.
먼저, 도 10에 도시한 바와 같이, 스마트 분산자원모듈에서 주택옥상형 태양광, 가정용 소형풍력을 통해 전력을 생성시켜 축적시킨다(S100).
다음으로, 하이브리드형 분산자원 중개모듈에서 스마트 분산자원모듈과 분산자원 전력거래플랫폼모듈 사이에 위치하면서, 스마트 그리드 센서네트워크 환경을 형성시킨다(S200).
다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 하이브리드형 분산자원 중개모듈에서 스마트 그리드 센서네트워크 환경에 위치한 스마트 분산자원모듈을 모니터링관리하면서 분산자원전력거래플랫폼모듈상에 중개전력입찰을 요청시킨다(S300).
다음으로, 분산자원전력거래플랫폼모듈에서 하이브리드형 분산자원 중개모듈로부터 전달된 스마트 분산자원모듈의 전력입찰정보를 수신받아 분산자원 전력거래 플랫폼상에 업로딩시켜 전력입찰시킨다(S400).
다음으로, 분산자원전력거래플랫폼모듈을 통해 입찰이 완료되면 입찰완료메세지와, 비용을 하이브리드형 분산자원 중개모듈로 송신시킨다(S500).
이는 전력수요정보제공부에서 분산자원 전력거래 당일 이전에 산출되는 일간, 주간, 월간 수요예측 자료를 기반으로 스마트 분산자원중개모듈 또는 소규모 분산자원 모집참여 클라이언트들에게 예측된 전력수요정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 형성시킨다.
이어서, 분산자원전력공급입찰부를 통해 전력수요정보제공부에서 예측된 전력수요에 상응하는 전력을 공급하기 위하여 전력거래일 하루전에 분산자원 전력입찰정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 표출시켜 입찰시킨다.
이어서, 분산자원전력시장가격결정부를 통해 수요와 공급의 균형점에서 매시간(24시간)간격으로 전력시장가격(SMP : System Marginal Price)을 결정하여 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 업로딩시킨다.
이어서, 전력량 계량관리부를 통해 분산자원 전력거래 플랫폼에 접속한 스마트 분산자원중개모듈로부터 전송된 스마트 분산자원모듈의 시간대별 전력용량을 수집한 후, 그 수집한 전력용량을 분산자원 전력거래 플랫폼상에 표출시킨다.
이어서, 전력거래금액정산부에서 분산자원 전력시장가격 정보와 스마트 분산자원모듈의 전력량 계량정보를 기반으로 각 스마트 분산자원중개모듈별로 분산자원 전력거래대금 수령 및 지불을 위한 금액을 산출시킨다.
끝으로, 하이브리드형 분산자원 중개모듈에서 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 지급시킨다(S600).
1 : 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치 100 : 스마트 분산자원모듈
110 : 분산자원용 에너지생성부 120 : 전기에너지저장부
130 : 스마트 전력측정미터기
140 : 전력공급스위치구동형 액츄에이터부
200 : 하이브리드형 분산자원 중개모듈
300 : 분산자원전력거래플랫폼모듈

Claims (7)

  1. 주택옥상형 태양광, 가정용 소형풍력을 통해 전력을 생성시켜 축적시키는 스마트 분산자원모듈(100)과,
    스마트 분산자원모듈과 분산자원 전력거래플랫폼모듈 사이에 위치하면서, 스마트 그리드 센서네트워크 환경을 형성시킨 후, 스마트 그리드 센서네트워크 환경에 위치한 스마트 분산자원모듈을 모니터링관리하면서 중개전력입찰과, 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트쪽으로 지급해주는 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200)과,
    앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 분산자원 전력거래 플랫폼을 형성시켜, 하이브리드형 분산자원 중개모듈로부터 전달된 스마트 분산자원모듈의 전력입찰정보를 수신받아 분산자원 전력거래 플랫폼상에 업로딩시켜 전력입찰시키고, 입찰이 완료되면 입찰완료메세지와, 비용을 하이브리드형 분산자원 중개모듈로 송신시키는 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)로 구성되는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치에 있어서,
    상기 하이브리드형 분산자원 중개모듈(200)은
    스마트 분산자원모듈에 센서ID를 부가하여 센서노드로 설정하고, N개의 센서노드를 그룹화시켜 하나의 스마트 그리드 센서네트워크환경을 형성시키는 스마트 그리드 센서네트워크형성부(210)와,
    스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈에서 생성된 시간대별 발전량을 실시간 체크하여, 기준설정값(30MW)이상이 되면, 자동으로 분산자원전력거래플랫폼모듈 상에 중개전력입찰시키는 중개입찰제어부(220)와,
    분산자원전력거래플랫폼모듈로부터 입찰된 소규모분산자원모듈의 전력에 해당되는 비용을 지급받아 소규모분산자원모듈을 관리하는 클라이언트의 계좌로 자동으로 지급해주는 전력비용처리부(230)와,
    분산자원전력거래플랫폼모듈의 급전명령신호에 따라, 스마트 그리드 센서네트워크형성부에 위치한 스마트 분산자원모듈 중 급전설정값(10MW)에 해당되는 스마트 분산자원모듈쪽으로 급전요청신호를 보내어, 급전에 필요한 전력을 스마트 분산자원모듈에 모아서 분산자원전력거래플랫폼모듈로 전송시키도록 제어하는 급전전력공급제어부(240)와,
    앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 소규모 분산자원 모듈을 설치하고 운영하고자 하는 클라이언트들을 모집하고 관리하는 소규모 분산자원 모집제어관리부(250)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 분산자원전력거래플랫폼모듈(300)은
    앱(App) 또는 웹(Web) 상에서 활성화되어, 전력수요예측정보, 분산자원 전력입찰정보, 전력량 계량정보, 전력거래금액, 전력 스케줄 데이터를 표출제어시키는 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부(310)와,
    분산자원 전력거래 당일 이전에 산출되는 일간, 주간, 월간 수요예측 자료를 기반으로 스마트 분산자원중개모듈 또는 소규모 분산자원 모집참여 클라이언트들에게 예측된 전력수요정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 형성시키는 전력수요정보제공부(320)와,
    전력수요정보제공부에서 예측된 전력수요에 상응하는 전력을 공급하기 위하여 전력거래일 하루전에 분산자원 전력입찰정보를 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 표출시켜 입찰시키는 분산자원전력공급입찰부(330)와,
    수요와 공급의 균형점에서 매시간(24시간)간격으로 전력시장가격(SMP : System Marginal Price)을 결정하여 분산자원 전력거래 플랫폼 상에 업로딩시키는 분산자원전력시장가격결정부(340)와,
    분산자원 전력거래 플랫폼에 접속한 스마트 분산자원중개모듈로부터 전송된 스마트 분산자원모듈의 시간대별 전력용량을 수집한 후, 그 수집한 전력용량을 분산자원 전력거래 플랫폼상에 표출시키는 전력량 계량관리부(350)와,
    분산자원 전력시장가격 정보와 스마트 분산자원모듈의 전력량 계량정보를 기반으로 각 스마트 분산자원중개모듈별로 분산자원 전력거래대금 수령 및 지불을 위한 금액을 산출시키는 전력거래금액정산부(360)와,
    전력 스케줄링 IDE에서 작성된 프로그램을 통해 스마트 분산자원중개모듈로부터 전달받은 장치의 상태정보를 기준으로 전력 스케줄데이터를 생성시키고, 생성된 전력 스케줄 결과를 스마트 분산자원중개모듈로 전달시키는 분산자원전력거래제어부(370)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분산자원 일일전력거래 플랫폼제어부(310)는
    분산자원 일일전력거래 플랫폼의 구성에 대한 환경설정파일을 형성시키는 프로퍼티스(Properties)부(311)와,
    분산자원 일일전력거래 플랫폼에 사용될 비즈니스 로직의 자바파일들을 위한 디렉토리를 형성시키는 자바소스(Source)부(312)와,
    분산자원 일일전력거래 플랫폼의 베이스 도커멘트가 되는 디렉토리인 HTML, 이미지, 자바 스크립트 파일을 저장시키는 웹페이지부(313)와,
    분산자원 일일전력거래 플랫폼에서 사용하는 라이브러리 파일들을 저장하는 라이브러리부(314)와,
    분산자원 일일전력거래 플랫폼에서 사용하는 SQL DAL문장을 XML로 작성하여 저장하는 XML부(315)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 분산자원전력거래제어부(370)는
    자동화 프로그램으로 제작된 응용 프로그램이 동작되어, 주기적으로 반복 수행하는 스케줄링 스레드(371a)와,
    스마트 그리드 센서네트워크형성부인 OPC UA(Unified Architecture)부쪽으로 VPI(virtual protocol interface)를 요청하고, 처리하는 OPC 스레드(371b)가 포함되어 이루어진 전력 스케줄링 프로그램엔진부(371)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 환경에서 분산자원 거래중개를 위한 소규모 분산자원 전력거래 활성화장치.
  7. 삭제
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