KR101972828B1 - V2g가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법 - Google Patents

V2g가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 에너지(열에너지와 전기에너지)에 대한 통합적 관점의 지표 및 운영 환경을 제공하고, 운영 설비(열병합 발전(CHP), FC(연료 전지), ESS(에너지 저장 시스템), 공조, 조명 등)에 대한 실시간 제어, 그리고 수요 예측 알고리즘 등의 적용을 통한 효율성, 경제성 측면의 다양한 운전방식을 제공할 수 있는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시스템은 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)를 포함하는 분산전원(100); 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)를 포함하는 에너지 저장 시스템(200); 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 에너지 관리 시스템(300); 전기자동차의 충방전을 수행하는 충방전기를 포함하며, 상기 에너지 관리 시스템(300)과 연결된 V2G;를 포함한다.

Description

V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법{Thermoelectric composite grid system with V2G and its operation method}
본 발명은 이종 에너지(열에너지와 전기에너지)에 대한 통합적 관점의 지표 및 운영 환경을 제공하고, 운영 설비(열병합 발전(CHP), FC(연료 전지), ESS(에너지 저장 시스템), 공조, 조명 등)에 대한 실시간 제어, 그리고 수요 예측 알고리즘 등의 적용을 통한 효율성, 경제성 측면의 다양한 운전방식을 제공할 수 있는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
지난 수십 년간 지구온난화와 환경오염의 심각성이 점진적으로 더해감에 따라 전 세계적으로 에너지 절감, 온실가스 감축에 대한 필요성을 절실히 공감하게 되었다. 기존의 화석연료를 대체하기 위해 제안된 태양광, 태양열, 풍력, 지열 등 다양한 신재생에너지는 아직 가격경쟁력이나 많은 기술적인 문제에 부딪혀 전반적인 확장으로 이어지지는 못하고 있지만, 국내를 비롯해 미국, 유럽에서 강력한 정부 지원에 힘입어 많은 투자와 연구활동이 진행 중이다.
현재의 전력 인프라는 수력, 화력, 원자력 등을 통해 중앙 집중적으로 생산한 후 일부 독과점적인 업체에 의해 일방적으로 송배전되고, 일방적으로 정해진 고정 가격에 기반해서 과금되고 있다. 과금 체계가 공개되어 있다고는 하지만, 일반적으로 전력은 다른 재화에 비해 가격탄력성이 거의 없다고 봐도 무방할 정도이다. 최근에는 일부 전력 인프라의 노후화에 대한 인식, 신재생에너지의 필요성에 대한 인식 등과 맞물려 기존과 전혀 다른 전력 인프라에 대한 필요성이 생겨남에 따라, 직접 태양광 패널을 설치하여 생산되는 에너지를 자급하거나 오히려 남는 전력을 Utility 사업자에게 되파는 가정도 생겨나고 있다.
앞으로는 Plug-in Hybrid 자동차가 향후 20여 년간 급속한 성장세를 보일 것으로 예상되고 있는데, 이렇게 되면 이전에는 가솔린/디젤로만 움직이던 자동차들이 가정의 전력 소비량의 많은 부분을 차지하게 될 것이다. 또한, Utility 사업자로부터 계속적으로 전력을 공급받아 꼬박꼬박 비싼 전기요금을 내느니, 신재생에너지와 에너지 저장장치로 이루어진 자급자족형 에너지 Facility 또는 좀 더 큰 규모의 마이크로 그리드(Micro-Grid)를 가정별, 건물별, 지역별로 구성하고자 하는 니즈도 커지게 될 것이다.
마이크로 그리드는 기존에 소비만하던 수용가 중에서 전력공급망 상에 자체의 발전설비에 의한 자체 소비뿐만 아니라 전력을 공급할 수 있는 능력을 가진 수용가들이 등장하였지만, 기존의 전력공급망에서 이런 자체발전 수용가는 자급자족만 할 뿐, 전체 네트워크에는 기여하지 못하였던 것을 극복하기 위한 것으로, 전력공급망에 산재하는 자체발전 수용가에서 생산하는 전기에너지를 활용하여 전체 네트워크의 에너지 활용을 극대화 시키기 위한 기술이자 새로운 전력 생산/소비 모델이다. 이러한 그리드에 대해 지역적으로 작은 규모로 이루어진 것을 Micro-Grid라 하고, 전국적인 차원에서 넓은 지역에 걸쳐 이루어진 것을 Smart Grid, Super Grid, Smart Electric Grid 등 여러 이름으로 불려지고 있다. 대개 마이크로 그리드 시스템은 풍력발전, 태양광발전, 연료전지 등 다수의 분산전원과 축전지저장장치 같은 에너지 저장장치, 복수의 부하로 구성되며, 각 구성들을 감시제어하기 위한 에너지관리시스템이 통신망을 통하여 연결되어 있다.
전 세계적인 인식의 변화와 정부의 추진, 또 이에 따른 시장의 흐름으로 보았을 때, 향후에는 다양한 에너지원과 새로운 형태 및 규모의 에너지 수요처를 유동적이면서 효율적으로 묶어 운영할 수 있는 시스템이 요구될 수밖에 없지만, 이 시스템은 비선형적인 특성과 어려운 미래예측 특성으로 말미암아 상당한 기술적 어려움이 존재한다. 예로, Hybrid 자동차 같은 경우 단 두 개의 에너지원(엔진과 배터리)으로 이루어져 있지만, 에너지 소비패턴의 다양성으로 말미암아 최적화가 상당히 어렵다.
따라서 보다 많은 에너지원과 더 다양한 에너지 수요처를 유동적으로 통합하고 운영하여 최적의 결과, 즉 최소의 전기요금으로 에너지 소비 만족을 실현할 수 있는 시스템이 필요하다.
이와 관련하여 한국등록특허 제10-0798347호 "재생에너지를 이용한 주택의 복합형 냉난방 시스템"에는 지열을 이용한 펌프 가동 시 필요한 전기를 태양광으로부터 생산된 전기를 사용하고 부족한 전기만 한전의 전기를 사용할 수 있게 하는 기술이 설명되어 있다. 본 선행기술에 따르면, 우천시 태양광발전시스템의 기능이 저하되거나 또는 상실될 시에는 상용전원라인으로부터 전기를 공급받아 지열냉난방시스템을 가동시킴으로써, 전기요금을 최소화시킨다.
하지만, 재생에너지원은 전기에너지를 불균일하게 생산하기 때문에, 주로 상용전원으로부터 전기를 공급받게 되고, 그만큼 전기요금의 절감효과가 미비하다.
그러므로 미리 각 재생에너지원의 전력생산에 영향을 주는 변수들을 측정 및 예측하여 보다 전기요금이 최소화될 수 있는 기술이 필요하다.
한국등록특허 제10-0798347호
본 발명은 이종 에너지(열에너지와 전기에너지)에 대한 통합적 관점의 지표 및 운영 환경을 제공하고, 운영 설비(열병합 발전(CHP), FC(연료 전지), ESS(에너지 저장 시스템), 공조, 조명 등)에 대한 실시간 제어, 그리고 수요 예측 알고리즘 등의 적용을 통한 효율성, 경제성 측면의 다양한 운전방식을 제공할 수 있는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 열 전기 복합 그리드 시스템에 V2G(Vehicle to Grid) 기술을 적용하여, 차량의 배터리에 있는 전력을 피크 시간 때에 이용함으로써 열 전기 복합 그리드를 더욱 효율적으로 이용하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적들은 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)를 포함하는 분산전원(100); 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)를 포함하는 에너지 저장 시스템(200); 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 에너지 관리 시스템(300); 전기자동차의 충방전을 수행하는 충방전기를 포함하며, 상기 에너지 관리 시스템(300)과 연결된 V2G;를 포함하는 것을 특징으로 하는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템에 의해 달성된다.
상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 계통 전력(500)의 가격정보를 우선적으로 고려하여 상기 부하(410,420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 DR모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)의 열에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열부하 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 전기에너지 사용 부하(420)의 전기에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 전기부하 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410) 및 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열 전기 복합 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 사용에 따른 탄소배출량 정보를 수집하여 탄소를 적게 배출하도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 저탄소배출 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템(300)은 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적들은 다른 카테고리로서, 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 수집하는 단계(S100)와; 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보를 수집하는 단계(S200)와; 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 수집하는 단계(S300)와; 충방전기에 연결된 전기자동차의 상태정보를 수집하는 단계(S370)와; 상기 수집된 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보와, 전기자동차의 상태정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 단계(S400);를 포함하는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 운영방법에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 S400단계의 복수의 운전모드는 계통 전력(500)의 가격정보를 우선적으로 고려하여 상기 부하(410,420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 DR모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 S400단계의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)의 열에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열부하 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 S400단계의 복수의 운전모드는 전기에너지 사용 부하(420)의 전기에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 전기부하 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 S400단계의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410) 및 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열 전기 복합 추종 운전모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 S400단계의 복수의 운전모드는 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 사용에 따른 탄소배출량 정보를 수집하여 탄소를 적게 배출하도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 저탄소배출 운전모드를 포함할 수 있다.
그리고 상기 S400단계는 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있다.
본 발명에 의하면, 날씨, 온도, 습도 등과 같은 외부환경으로, 영향을 받는 열/전기에너지 생산량 및 사용량, 시간에 따른 계통 전력(500)의 전기 요금 등 복합적이고, 예측이 난해하며, 비선형적인 행태를 보이는 요소들을 고려하여 복합 그리드 시스템을 운영하기 때문에 복잡한 시스템을 안정적으로 구동함과 동시에 효율적인 방식으로 컨트롤할 수 있고, 이에 따라 최종적으로는 최소한의 전기요금이 나올 수 있어 전기요금의 절감이 가능하다.
또한, 본 발명은 열 전기 복합 그리드 시스템에 V2G가 적용됨으로 인해 차량의 배터리에 있는 전력을 피크 시간 때에 이용할 수 있어서 열 전기 복합 그리드를 더욱 효율적으로 운영할 수 있고, 이로 인해 에너지 절감 효과를 갖게된다.
또한, 본 발명은 열 전기 복합 그리드 시스템에서 DC 부하들이 밀집되어 있는 곳에서는 DC 나노그리드를 구현하여 여기서 생산된 DC를 직접 공급함으로써, DC생산 장치로부터 생산된 DC를 AC망으로 전달하기 위해 AC로 변환하는 과정과, DC 부하에 DC를 공급하기 위해 AC망에서 다시 DC로 변환하는 과정이 불필요하여 상기 변환하는 과정에서 발생하는 전력 손실을 최소화할 수 있어 결국 에너지 절감을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 마이크로웨이브 센서 및 블루투스 4.0 통신모듈을 이용하여 단위 공간 내부의 인원수를 확인하고, 에너지 관리 시스템은 이를 기초로 부하(냉/난방기기 등)를 제어하여 실내의 쾌적한 환경을 최소한의 에너지 사용 비용으로 운영할 수 있어, 에너지 절감을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열 전기 복합 그리드 시스템의 개략도,
도 2 내지 도 5는 도 1의 각 구성에 대한 세부 구성도,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템의 운영 예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 열 전기 복합 그리드 시스템의 운영 방법을 개략적으로 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 인명 추정 처리기를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에 따른 DC 나노그리드를 개략적으로 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 DC 나노그리드가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템의 운영 방법을 개략적으로 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 V2G를 개략적으로 나타낸 도면,
도 14는 본 발명에 따른 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템의 운영 방법을 개략적으로 나타낸 도면.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
따라서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 이종 에너지(열에너지와 전기에너지)에 대한 통합적 관점의 지표 및 운영 환경을 제공하고, 운영 설비(열병합 발전(CHP), FC(연료 전지), ESS(에너지 저장 시스템), 공조, 조명 등)에 대한 실시간 제어, 그리고 수요 예측 알고리즘 등의 적용을 통한 효율성, 경제성 측면의 다양한 운전방식을 제공할 수 있는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템(이하, 복합 그리드 시스템)에 관한 것이다.
복합 그리드 시스템을 경제적으로 운영하기 위해서는 때에 따라 전력계통에서 전력을 구매하거나, 분산전원에서 생산된 에너지를 사용 및 판매하거나, 분산전원에서 생산한 에너지를 충전하여 필요시 방전하여 사용할 수 있기 때문에 복합 그리드 시스템의 운영자입장에서는 최대의 이익을 얻기 위해서 열에너지 사용 부하와 전기에너지 사용 부하의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원과 열에너지 저장 장치와 전기에너지 저장 장치의 상태정보와, 계통의 전력 가격정보와, 열에너지 생산 장치의 발전 비용정보를 고려하여 가장 유리한 방향으로 운영하여야 한다.
복합 그리드 시스템은 학교, 산업단지 등 특정 소규모 지역단위나 전역 단위별로 에너지 수요처(Site)에 설치될 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 14를 참조하면, 복합 그리드 시스템은 분산전원(100)과, 에너지 저장 시스템(200)과, 에너지 관리 시스템(300)과, 부하(400)와, 계통 전력(500)과, 센서부와, DC 나노그리드와, V2G를 포함한다.
도 2를 참조하면, 분산전원(100)은 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)를 포함하고, 열에너지 생산 장치(110)는 열병합발전기일 수 있고, 전기에너지 생산 장치는 연료전지, 풍력발전기, 태양광 발전기 등일 수 있다.
도 3을 참조하면, 에너지 저장 시스템(200)은 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)를 포함하고, 열에너지 저장 장치(210)는 축열조일 수 있고, 전기에너지 저장 장치(220)는 ESS(Energy Storage System)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 부하(400)는 열부하(410)와 전기부하(420)를 포함하고, 열부하(410)는 난방열, 온수 등일 수 있고, 전기부하(420)는 조명, 가전기기 등일 수 있다.
도 5를 참조하면, 에너지 관리 시스템(300)은 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)를 포함하는 분산전원(100), 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)를 포함하는 에너지 저장 시스템(200), 부하(400), 계통 전력(500) 등 다양한 설비를 하나의 플랫폼으로 통합하고, 에너지를 효율적으로 제어하는 시스템으로써, 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드, 예를 들어 DR모드, 열부하 추종모드, 전기부하 추종모드, 열/전기 복합 추종모드, 저탄소 배출모드 중 어느 하나를 선택하여 운영한다.
DR모드는 계통 전력(500)의 가격정보를 우선적으로 고려하여 상기 부하(410,420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어한다. 예컨대, 계통 전력(500)의 전력 피크 시간에는 분산전원(100) 및 에너지 저장 시스템(200)을 우선적으로 사용하고, 그 외의 시간, 특히 가격이 저렴한 심야시간대에는 계통 전력(500)으로 부하를 가동 또는 에너지 저장 시스템(200)에 에너지를 저장한다.
도 6을 참조하면, 열부하 추종 모드는 열에너지 사용 부하(410)의 열에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어한다. 예컨대, 열부하(410) 중 온수 사용량이 급증하는 시간때(오전 6시 ~ 10시, 저녁 6 ~ 10시)에 열부하(410)의 열소비량을 최소한의 비용으로 공급하도록 축열조, 분산전원, 열병합발전, 계통 전력을 제어한다.
도 7을 참조하면, 전기부하 추종 모드는 전기에너지 사용 부하(420)의 전기에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어한다. 예컨대, 여름철 에어컨의 사용 등으로 전기부하(420)의 사용량이 급증하는 시간때(오후 1시 ~ 오후 3시)에 전기부하(420)의 전기소비량을 최소한의 비용으로 공급하도록 ESS, 분산전원, 열병합발전, 계통 전력을 제어한다.
도 8을 참조하면, 열전기 복합 추종 모드는 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410) 및 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어한다.
저탄소배출 운전모드는 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 사용에 따른 탄소배출량 정보를 수집하거나, 기저장된 탄소배출량 정보를 기초로 탄소를 적게 배출할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어한다.
센서부는 부하(410,420) 중 실내 환경 조절을 위한 부하의 제어에 기초가 되는 기초 정보를 수집하여 에너지 관리 시스템(300)에 제공한다. 실내 환경 조절을 위한 부하란 실내의 조도, 온도, 습도조절을 위한 LED등, 냉온풍기, 가습기 등일 수 있다. 그리고 기초정보란 실내의 온도, 습도, 조도 등일 수 있다. 따라서, 센서부는 실내의 온도센서, 습도센서, 조도센서일 수 있으며, 특히 센서부는 도 10에 도시된 바와 같이 재실감지를 위한 마이크로웨이브 센서와, 실내에 위치된 개인 단말기와 각각 통신하는 블루투스 통신모듈로 이루어진 인명 추정 처리기일 수 있다. 인명 추정 처리기는 예컨대, 다음과 같이 동작될 수 있다.
마이크로웨이브 센서가 실내(강의실 등)에 사람이 있는지 여부를 먼저 확인한다. 이를 위해 마이크로웨이브 센서는 항상 활성화된 상태일 수 있다. 또는 활성화될 필요가 없는 야간시간 때를 위해서 시간에 따라 활성화, 비활성화될 수 있다. 마이크로웨이브 센서에 의해 실내에 사람이 있는 것으로 확인되면, 블루투스 통신모듈이 활성화될 수 있다. 블루투스 통신 모듈이 활성화되는 것에 의해 상기 사람이 소지한 개인 단말기와 통신할 수 있다. 상기 블루투스 통신 모듈이 몇 대의 개인 단말기와 통신하는지에 따라 실내에 있는 인원수를 체크할 수 있다. 블루투스 통신 모듈은 소모전력이 적은 블루투스 4.0 통신 모듈이 적용될 수 있다.
따라서, 에너지 관리 시스템(300)은 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보에 더하여 인명 추정 처리기에 의해 파악된 실내의 인원수를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 제어할 수 있고, 이로 인해 에너지를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 운영자가 수동으로 운전하는 경우에는 전술한 바와 같은 운전모드를 무시하고 운영될 수 있다. 즉, 복수의 운전모드 보다 수동모드가 최우선순위를 갖는다. 또한, 수동모드가 아닌 경우에는 DR모드를 그 다음 우선순위로 설정할 수 있다.
그리고 본 발명의 복합 그리드 시스템의 에너지 관리 시스템(300)은 기상 정보와 부하(400)의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있는데, 일반적으로 태양광이나 풍력발전과 같은 분산전원은 본질적으로 그 발전의 근본이 자연환경에 의존적이기 때문에, 전기에너지 생산량이 기상상태 등의 외부환경에 민감하고, 이에 따라 발전량이 불규칙적이며, 예측이 상당히 어렵다. 태양광발전의 경우에는 날씨나 온도뿐만 아니라, 패널의 먼지 등에 의해서도 전기에너지 생산량에 영향을 받고, 풍력발전 역시 변화하는 풍속에 의해 영향을 받는다. 또한, 연료전지 등의 분산전원의 경우에는 전기에너지 생산에 필요한 초기 준비 시간이 존재하므로, 신속한 전기에너지 공급이 어렵다. 고체산화물(Solid Oxide) 연료전지를 이용하기 위해서는 섭씨 800~1000도의 온도를 만족해야 하기 때문에, 상기 온도까지 높이는데 시간이 소요된다. 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane) 연료전지는 적정 온도(~80도)를 만족해야 할 뿐만 아니라 적절한 습도 조건도 만족해야 하므로, 이를 위한 준비에 시간이 소요될 수밖에 없다. 따라서, 이러한 다양한 변수와 비이상적인 현상들을 고려하여야 불필요한 전력의 낭비를 방지할 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 에너지 관리 시스템(300)은 각 분산전원에서 생산되는 전기에너지 생산량에 관한 정보를 포함하는 상태정보, 각 분산전원(100)의 열 및 전기에너지 생산에 영향을 주는 외부정보 및 각 분산전원(100)의 열 및 전기에너지 생산비용에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 획득하고, 이를 고려하여야 한다.
전기에너지 생산량에 관한 정보는 어느 분산전원(100)으로부터 전기에너지가 얼마만큼 생산되는지에 관한 정보를 의미하는 것으로, 풍력발전기, 태양광 발전기 등의 경우에는 외부환경에 의해 전기에너지 생산량이 변하게 되므로, 전기에너지 생산량을 모니터링 하는 것이 필요하다.
전기에너지 생산에 영향을 주는 외부정보는 날씨나 기온, 풍속 등 전기에너지 생산량에 영향을 주는 변수를 의미하는 것으로, 앞서 기술한 바와 같이 태양광발전기나 풍력발전기는 기존의 계통 전력(500)에 전력공급의 안정성이나 품질이 떨어질 수 있으므로, 실시간으로 모니터링 하는 것이다. 이러한 날씨나 기온, 풍속 등은 기상청 데이터베이스로부터 지역별 온도 정보를 통해서 파악할 수도 있고, 온도센서 등을 통해서도 파악할 수 있다.
전기에너지 생산비용에 관한 정보는 전기에너지 사용 시, 낮과 밤, 또는 실시간으로 변화하는 전기요금뿐만 아니라, 분산전원(100)에 따라 다르게 적용되는 전기요금을 의미한다. 보통 계통 전력(500)의 전기요금이 가장 비싸고, 그 다음으로 열병합발전기, 풍력발전기 및 태양광 발전기의 순이므로, 풍력발전기 및 태양광 발전기에서 생산된 전기에너지 공급량이 많을수록 전기요금의 절감효과는 극대화 된다.
부하(400)의 에너지 사용 패턴 정보는 에너지 수요처로부터 열 및 전기에너지 사용에 관한 에너지사용정보를 수신하며, 상기 에너지사용정보는 공장, 학교, 가정 등과 같은 수요처에서의 실시간 열량 및 전력사용현황을 의미한다.
그리고 부하(400)의 주변 환경 인자 정보, 즉, 부하(400) 주변의 온도, 습도 등의 주변 환경 인자 정보는 부하(400)의 에너지 사용량에 영향을 미치기 때문에 전기요금의 절감효과를 위해 필요한 정보로서 요구된다. 예를들어 전기온수기의 주변 온도가 평상시에 비해 낮다면 온수의 적정 온도를 유지하기 위해 전기사용량은 증가하게 된다. 따라서 이를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500) 등을 적정하게 제어할 필요가 있다.
도 11을 참조하면, DC 나노그리드는 DC 생산 장치(710), DC 부하(720), 배터리(730)를 포함한다. 여기서 DC 생산 장치(710)는 예를 들어 태양광 발전기일 수 있다. DC 부하(720)는 DC 생산 장치(710)의 DC, 상기 계통 전력(500)의 AC, 또는 상기 분산전원(100)의 전원 중 어느 하나를 공급받을 수 있다. 배터리(730)는 DC 생산 장치(710)의 잉여 DC 전력을 충전하는 것일 수 있다.
상기 DC 나노그리드의 DC 부하(720)는 DC 생산 장치(710)의 DC 생산량, DC 부하(720)의 DC 사용패턴, 배터리(730)의 상태정보를 실시간으로 수신하는 에너지 관리 시스템(300)에 의해 DC 생산 장치(710)의 DC, 상기 계통 전력(500)의 AC, 또는 상기 분산전원(100)의 전원 중 어느 하나를 공급받는 것일 수 있다.
도 13을 참조하면, V2G는 전기자동차(811,821,831)의 충방전을 수행하는 충방전기(810,820,830)를 포함하며, 에너지 관리 시스템(300)과 연결된다. V2G는 상기 에너지 관리 시스템(300)에 의해 제어될 수 있으나, V2G 관리 시스템(840)를 별도로 설치하여 제어할 수 있다.
충방전기는 전기자동차의 배터리를 충전하거나 방전시킬 수 있다. 또한 전기자동차의 OBD(On-Board Diagnostics)와 연결될 수 있다. 충방전기가 전기자동차의 OBD와 연결된 것에 의해 V2G 관리 시스템(840)은 전기자동차의 속도, 엔진 회전수, 수온 및 유온, 전압, 흡기량 및 연료 분출량, 액셀러레이터 개방 정도, 공연비 등 산소센서의 정보, 배기온 등 엔진과 관련한 여러 정보를 획득할 수 있고, 차량에 따라서는 트랜스미션의 단수 등 엔진 계통 이외의 배터리 충전량 정보도 획득할 수 있어, 운전자의 운전습관 및 차량의 전반적인 상태를 확인할 수 있다. 이에 에너지 관리 시스템(300)은 V2G 관리 시스템(840)에서 획득한 정보를 고려하여 전력피크 때 충방전기에 연결된 전기자동차들의 배터리 사용량을 달리 제어할 수 있다. 예를 들어 전기자동차1(811)는 근무시간 중 외근이 기 설정된 제 1 비율 초과인 직원이 소유한 차량이고, 전기자동차2(821)는 근무시간 중 내근이 기 설정된 제 2 비율 초과인 직원이 소유한 차량이며, 출근시 두 차량 모두 완충된 상태에서 출근 거리에 대응되는 배터리 소모량만 소진된 경우, 피크때 에너지 관리 시스템(300)은 전기자동차1(811) 대비 전기자동차2(821)의 배터리를 더 많이 사용하도록 제어한다.
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한편, 본 발명의 다른 카테고리로서, 열 전기 복합 그리드 운영 방법은,
열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 수집하는 단계(S100)와; 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보를 수집하는 단계(S200)와; 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 수집하는 단계(S300)와; 충방전기에 연결된 전기자동차의 상태정보를 수집하는 단계(S370)와; 상기 수집된 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 단계(S400);를 포함한다.
또는 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 수집하는 단계(S100)와; 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보를 수집하는 단계(S200)와; 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 수집하는 단계(S300)와; DC 생산 장치의 DC 생산량, DC 부하의 DC 사용패턴, 배터리의 상태정보를 포함하는 DC 나노그리드 정보를 수집하는 단계(S360)와; 상기 수집된 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보와, DC 나노그리드 정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 단계(S400);를 포함하는 것일 수 있다.
상기 S400단계의 복수의 운전모드는 계통 전력(500)의 가격정보를 우선적으로 고려하여 상기 부하(410,420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 DR모드, 열에너지 사용 부하(410)의 열에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열부하 추종 운전모드, 전기에너지 사용 부하(420)의 전기에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 전기부하 추종 운전모드, 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410) 및 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열 전기 복합 추종 운전모드, 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 사용에 따른 탄소배출량 정보를 수집하여 탄소를 적게 배출하도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 저탄소배출 운전모드를 포함할 수 있고, 상기 S400단계는 기상 정보와 부하(400)의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있다.
예컨대, 복합 그리드 시스템에서 사용 가능한 전력 및 열량이 계통 전력(500), 태양광발전기의 생산전력, 열병합발전기의 생산전력 및 열량, 연료전지로 구성되고, ESS 및 축열조에 각각 충전된 전기에너지와 열에너지이며, 기상상태가 맑고, 영하의 온도라면, 우선 태양광발전기의 생산전력으로 전력 및 온수(전기 온수기 등을 통해 생산)를 생산하여 전기에너지 및 열에너지의 수요처로 공급하고, 공급량이 부족한 경우, ESS 및 축열조의 전기에너지 및 열에너지를 수요처에 공급함으로써 전기요금이 최소화될 수 있도록 한다. 그리고 배터리가 방전되면, 연료전지의 전기에너지를 이용한다. 이때 연료전지의 경우에는 전기에너지를 생산하는데 초기 준비 시간이 요구되므로 초기 준비시간 동안에만 열병합발전기를 가동 또는 계통 전력(500)을 사용하고, 연료전지로부터 전기에너지를 공급받는 시점부터는 열병합발전기 및 계통 전력(500)의 사용을 중단하고, 연료전지로부터 전기에너지를 공급받는다. 그러나 전기부하 및 열부하의 사용량 및 ESS 및 축열조의 에너지 소진 시기를 예측하여 연료전지의 가동시간을 미리 앞당기면 열병합발전기의 사용에 따른 비용 또는 계통 전력(500)의 사용을 줄일 수 있다.
전술한 바에 의하면, 본 발명은 날씨, 온도, 습도 등과 같은 외부환경으로, 영향을 받는 전기에너지 생산량 및 사용량, 시간에 따른 계통 전력(500)의 전기 요금 등 복합적이고, 예측이 난해하며, 비선형적인 행태를 보이는 요소들을 고려하여 복합 그리드 시스템을 운영하기 때문에 복잡한 시스템을 안정적으로 구동함과 동시에 효율적인 방식으로 컨트롤할 수 있고, 이에 따라 최종적으로는 최소한의 전기요금이 나올 수 있어 전기요금의 절감이 가능하다.
그리고 본 발명은 충방전기에 연결된 전기자동차의 상태정보를 수집하는 단계(S370)가 적용됨으로 인해 차량의 배터리에 있는 전력을 피크 시간 때에 이용할 수 있어서 열 전기 복합 그리드를 더욱 효율적으로 운영할 수 있고, 이로 인해 에너지 절감 효과를 갖게 된다. 이러한 효과는 전기자동차의 배터리 기술이 발전되면서 가격이 떨어지고 고품질(효율/사이즈) 제품의 등장과 충전방식의 고속화를 통해 더욱 증진될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 부하(410,420) 중 실내 환경 조절을 위한 부하의 제어가 기초가 되는 기초 정보를 수집하는 단계(S350)를 더 포함할 수 있다.
상기 기초정보는 마이크로웨이브 센서를 통한 재실감지 정보와, 블루투스 통신모듈을 통해 실내에 위치된 개인 단말기(1,2,3)의 개수 정보를 포함할 수 있다.
재실감지 정보와 개인 단말기의 개수 정보를 통해 본 발명은 실내에 있는 인원수를 추정할 수 있다. 그리고 추정된 인원수를 에너지 관리 시스템(300)은 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보에 더하여 추정된 인원수를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 기초정보는 예컨대 강의실, 사무실의 기초 환경 데이터(강의실의 면적, 강의 스케쥴(강의실의 공실 시간, 강의실의 사용 시간, 강의실 사용 시간에 입실하는 학생의 수 등), 강의실의 에너지 사용패턴 등)를 포함할 수 있다.
에너지 관리 시스템은 전술된 정보들에 더하여 기초 환경 데이터를 이용하여 에너지 절감을 실현할 수 있다. 예를 들어 강의 스케쥴 정보를 통해 강의가 없는 강의실의 부하들에 전원 공급을 차단함으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 DC 생산 장치의 DC 생산량, DC 부하의 DC 사용패턴, 배터리의 상태정보를 포함하는 DC 나노그리드 정보를 수집하는 단계(S360)를 더 포함하여 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보와, DC 나노그리드 정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 제어할 수 있다.
DC 나노그리드는 가정, 캠퍼스, 상업용 건물 등 마이크로그리드 전력망 안에 기본적인 DC 전력 서비스의 제공뿐만 아니라 비상전원을 효율적이고 안정적으로 공급할 수 있다.
DC 나노그리드는 AC/DC 양방향 전력변환기(740)를 매개로 기존 AC 그리드를 활용할 수 있어서 DC 그리드의 장점을 유지하면서 안정적인 운용이 가능하다.
IT 기기 등 실제 전력소비는 DC수요가 많아 DC 그리드를 통한 전력공급으로 손실되는 DC 전력을 최소화하여 에너지 절감을 이룰 수 있다. 즉, 복합 그리드 시스템에서 DC 부하들이 밀집되어 있는 곳에서는 도 11과 같이 DC 나노그리드를 구현하여 여기서 생산된 DC를 직접 공급할 수 있다. 따라서 본 발명의 DC 나노그리드 내에서는 DC 생산 장치(710)로부터 생산된 DC를 AC망으로 전달하기 위해 AC로 변환하는 과정과, DC 부하에 DC를 공급하기 위해 AC망에서 다시 DC로 변환하는 과정이 불필요하여 상기 변환하는 과정에서 발생하는 전력 손실을 최소화할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 분산전원
200: 에너지 저장 시스템
300: 에너지 관리 시스템
400: 부하
500: 개통전력

Claims (14)

  1. 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)를 포함하는 분산전원(100);
    열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)를 포함하는 에너지 저장 시스템(200);
    열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보와, 분산전원(100)과 열에너지 저장 장치(210)와 전기에너지 저장 장치(220)의 상태정보와, 계통 전력(500)의 가격정보와, 열에너지 생산 장치(110)의 발전 비용정보를 고려하여 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)을 상이하게 제어하는 복수의 운전모드 중 어느 하나를 선택하여 운영하는 에너지 관리 시스템(300);
    전기자동차의 충방전을 수행하는 충방전기를 포함하며, 상기 에너지 관리 시스템(300)과 연결된 V2G;
    를 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 계통 전력(500)의 가격정보를 우선적으로 고려하여 상기 부하(410,420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 DR모드를 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)의 열에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열부하 추종 운전모드를 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 전기에너지 사용 부하(420)의 전기에너지 사용 패턴 정보를 우선적으로 고려하여 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 전기부하 추종 운전모드를 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 열에너지 사용 부하(410)와 전기에너지 사용 부하(420)의 에너지 사용 패턴정보를 우선적으로 고려하여 열에너지 사용 부하(410) 및 전기에너지 사용 부하(420)를 경제적으로 가동할 수 있도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 스케쥴에 따라 제어하는 열 전기 복합 추종 운전모드를 포함하고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)의 복수의 운전모드는 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 사용에 따른 탄소배출량 정보를 수집하여 탄소를 적게 배출하도록 분산전원(100), 에너지 저장 시스템(200), 계통 전력(500)의 제어를 미리 정한 프로세스로 제어하는 저탄소배출 운전모드를 포함하고
    상기 에너지 관리 시스템(300)은 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려하고
    복합 그리드 시스템에서 사용 가능한 전력 및 열량이 계통 전력, 태양광발전기의 생산전력, 열병합발전기의 생산전력 및 열량, 연료전지, ESS 및 축열조에 각각 충전된 전기에너지와 열에너지이며,
    기상상태가 맑고, 영하의 온도인 경우,
    우선 태양광발전기의 생산전력으로 전력 및 온수를 생산하여 전기에너지 및 열에너지의 수요처로 공급하고,
    공급량이 부족한 경우, ESS 및 축열조의 전기에너지 및 열에너지를 수요처에 공급하고,
    ESS가 방전되면, 연료전지의 전기에너지를 이용하며,
    연료전지의 초기 준비시간 동안에만 열병합발전기를 가동 또는 계통 전력을 사용하고,
    연료전지로부터 전기에너지를 공급받는 시점부터는 열병합발전기 또는 계통 전력의 사용을 중단하고, 연료전지로부터 전기에너지를 공급받고,
    상기 에너지 관리 시스템(300)은 운전자의 운전 습관에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 운전자의 운전 습관에 따라 전기자동차의 배터리 사용량을 제어하며,
    상기 에너지 관리 시스템(300)은 근무시간 중 외근이 기 설정된 제 1 비율 초과인 직원이 소유한 전기자동차와 근무시간 중 내근이 기 설정된 제 2 비율 초과인 직원이 소유한 전기자동차가 모두 출근시 완충된 상태에서 출근 거리에 대응되는 배터리 소모량만 소진된 경우 피크 시간대에 근무시간 중 내근이 기 설정된 제 2 비율 초과인 직원이 소유한 전기자동차의 배터리를 근무시간 중 외근이 기 설정된 제 1 비율 초과인 직원이 소유한 전기자동차의 배터리 대비 더 많이 사용하는 것을 특징으로 하는 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템.
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