KR101972830B1 - Thermoelectric composite grid system with Photovoltaic Thermal and its operation method - Google Patents

Thermoelectric composite grid system with Photovoltaic Thermal and its operation method Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a thermoelectric composite grid applied with PV/T, which provides an indicator and operating environment of an integrated viewpoint for heterogeneous energy (thermal energy and electric energy), and provides various operation methods in terms of efficiency and economic efficiency through real-time control for operating facilities (CHP, FC, ESS, air conditioning, lighting, etc.), and the application of a demand prediction algorithm. According to the present invention, the thermoelectric composite grid comprises: a distributed power supply (100) including a photovoltaic and solar heat generator producing heat and electricity, thermal energy production unit (110), and an electric energy production unit (120); an energy storage system (200) including a thermal energy storage unit (210) and an electric al energy storage unit (220); and an energy management system (300) operating by selecting one of a plurality of operation modes for differently controlling the distributed power supply (100), the energy storage system (200), and a system power supply (500) in consideration of energy usage pattern information of a thermal energy usage load (410) and an electric energy usage load (420), state information of the distributed power supply (100), the thermal energy storage unit (210) and the electric energy storage unit (220), cost information of the system power supply (500) and power generation cost information of the thermal energy production unit (110).

Description

PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법{Thermoelectric composite grid system with Photovoltaic Thermal and its operation method}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermoelectric composite grid system to which PV / T is applied,
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 PV/T(Photovoltaic Thermal, 태양광/열 발전기, 이하 PV/T)가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.The present invention provides an integrated point of view and operating environment for dissimilar energy (thermal energy and electric energy), and is used for operating facilities (CHP, FC, ESS, (PV / T), PV / T (PV / T), which can provide a variety of operation methods in terms of efficiency and economical efficiency through application of real-time control of PV / And more particularly, to a complex grid system and its operating method.
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.As global warming and the severity of environmental pollution have gradually increased over the past few decades, we have become globally conscious of the need for energy savings and greenhouse gas reductions. A variety of new and renewable energy sources such as solar, solar, wind, geothermal, etc. have been proposed to replace existing fossil fuels. However, they are not competitive in terms of price competitiveness and many technical problems. Many investments and research activities are in progress due to government support.
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.The current electric power infrastructure is produced centrally by hydropower, thermal power, and nuclear power, and then it is unilaterally transmitted and distributed by some monopolistic companies, and is billed based on unilaterally fixed prices. Although the billing system is open to public, electricity is generally considered to be less elastic than other goods. Recently, with the recognition of the aging of some electric power infrastructure and the recognition of the necessity of new and renewable energy, there is a need for a completely different electric power infrastructure, so that the energy produced by installing the direct solar panel is self- Families are also emerging that return power to utility operators.
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.In the future, plug-in hybrid vehicles are expected to show rapid growth over the next 20 years, which means cars that previously only moved to gasoline / diesel will account for a large portion of the household power consumption. In addition, by supplying utility electric power from utility companies continuously, it is possible to charge self-sufficient energy facility consisting of renewable energy and energy storage, or a larger micro-grid, The need to organize by building and region will also increase.
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.Among micro-grid consumers, those who have the ability to supply power as well as self-consumption by their power generation facilities in the power supply network have emerged. However, in the existing power supply network, This is a new power generation / consumption model that maximizes the energy utilization of the entire network by utilizing the electric energy produced by the self-generated power consumers in the power supply network. . Micro-Grid, which is small in size, is called a Smart Grid, a Smart Grid, or a Smart Grid. Generally, the micro grid system consists of a plurality of distributed power sources such as wind power generation, photovoltaic power generation, and fuel cell, an energy storage device such as a battery storage device, and a plurality of loads. An energy management system for monitoring and controlling each configuration is connected .
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.In the future, there will be a demand for a system that can flexibly and efficiently bundle various energy sources with new types and sizes of energy demand sites. However, This system has considerable technical difficulties due to its nonlinear characteristics and difficult future predictability. For example, Hybrid cars are made up of only two energy sources (engine and battery), but their diversity in energy consumption patterns makes optimization very difficult.
따라서 보다 많은 에너지원과 더 다양한 에너지 수요처를 유동적으로 통합하고 운영하여 최적의 결과, 즉 최소의 전기요금으로 에너지 소비 만족을 실현할 수 있는 시스템이 필요하다.Therefore, there is a need for a system that can flexibly integrate and operate more energy sources and more diverse energy demand sites to achieve optimal results, that is, energy consumption satisfaction with the lowest electricity bill.
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.In this regard, Korean Patent No. 10-0798347 entitled " Hybrid Heating & Cooling System for Housing Using Renewable Energy " refers to a system that uses electricity generated from solar photovoltaic power for the operation of a pump using geothermal heat, Technology is described. According to the prior art, when the function of the photovoltaic power generation system is degraded or lost in a rainy season, the geothermal heating and cooling system is operated by receiving electricity from the commercial power supply line, thereby minimizing the electricity bill.
하지만, 재생에너지원은 전기에너지를 불균일하게 생산하기 때문에, 주로 상용전원으로부터 전기를 공급받게 되고, 그만큼 전기요금의 절감효과가 미비하다.However, since the renewable energy source produces electric energy unevenly, it receives mainly electricity from a commercial power source, and thus the electric bill is not so much reduced.
그러므로 미리 각 재생에너지원의 전력생산에 영향을 주는 변수들을 측정 및 예측하여 보다 전기요금이 최소화될 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for technologies that can minimize the electricity bill by measuring and predicting the variables that affect the power generation of each renewable energy source in advance.
한국등록특허 제10-0798347호Korean Patent No. 10-0798347
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 PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템 및 그 운영 방법의 제공을 목적으로 한다. The present invention provides an integrated point of view and operating environment for dissimilar energy (thermal energy and electric energy), and is used for operating facilities (CHP, FC, ESS, And PV / T, which can provide various operation methods in terms of efficiency and economical efficiency through application of the demand forecasting algorithm and the like, and its operation method.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양광 발전기 대비 에너지 생산량이 3 ~ 6배 많은 PV/T를 열 전기 복합 그리드 시스템에 적용하려는데 있다.Another object of the present invention is to apply PV / T, which is 3 to 6 times larger in energy production amount to a solar generator, to a thermoelectric composite grid system.
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.Other objects and advantages of the present invention will be described hereinafter and will be understood by the embodiments of the present invention. Further, the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and the combination shown in the claims.
상기와 같은 본 발명의 목적들은 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)와 열과 전기를 생산하는 태양광/태양열 발전기를 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);를 포함하는 것을 특징으로 하는 PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템에 의해 달성될 수 있다.The above objects of the present invention are accomplished by a distributed power supply 100 including a thermal energy production apparatus 110, an electric energy production apparatus 120, and a solar / solar generator for generating heat and electricity; An energy storage system (200) including a thermal energy storage device (210) and an electric energy storage device (220); The energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the electric energy usage load 420 and the state information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device 220, The energy storage system 200 and the grid power 500 in consideration of the price information of the thermal energy production apparatus 110 and the generation cost information of the thermal energy production apparatus 110, And an energy management system (300) for selecting and operating the PV / T grid.
여기서, 상기 태양광/태양열 발전기는 상부가 개방되고, 유체의 출입을 위한 적어도 두 개의 출입구가 형성된 단열케이스; 상기 단열케이스의 상부를 커버하는 유리커버; 태양광 패널층과 방열기판층으로 이루어지며, 그루브 형태로 형성된 태양광 모듈;을 포함할 수 있다. 그리고 상기 태양광 모듈은 단열케이스의 내부가 상,하부로 구분되게 배치될 수 있다.Here, the solar / solar generator includes a heat insulating case having an open top and at least two openings for entering and exiting the fluid; A glass cover covering an upper portion of the heat insulating case; And a solar module formed of a solar panel layer and a radiator plate layer and formed in a groove shape. In addition, the inside of the heat insulating case of the solar module may be divided into an upper part and a lower part.
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.The plurality of operation modes of the energy management system 300 may include a distributed power source 100, an energy storage system 200, and an energy storage system 300 to economically operate the loads 410 and 420 considering price information of the grid power 500, And a DR mode for controlling the control of the system power 500 by a predetermined process.
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.In addition, the plurality of operation modes of the energy management system 300 may include a distributed power source 100, a thermal power management system 300, a thermal power management system 300, And a thermal load following operation mode for controlling the control of the energy storage system 200 and the grid power 500 according to a predetermined schedule.
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.In addition, the plurality of operation modes of the energy management system 300 may be configured such that the electric energy using load information of the electric energy using load 420 is preferentially taken into consideration, 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 according to a predetermined schedule.
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.The plurality of operation modes of the energy management system 300 may be configured such that the energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the energy usage load 420 is preferentially taken into consideration, And a thermoelectric hybrid following operation mode in which the control of the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is controlled according to a predetermined schedule so that the power storage unit 420 can be operated economically.
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.The plurality of operation modes of the energy management system 300 may collect the carbon emission information according to the use of the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500, A low carbon emission operation mode in which the control of the system 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is controlled in a predetermined process.
그리고 상기 에너지 관리 시스템(300)은 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있다.The energy management system 300 may further consider weather information and surrounding environmental factor information of the load.
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 비용정보와 PV/T의 상태정보를 수집하는 단계(S300)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, PV/T의 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 PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 운영방법에 의해서도 달성될 수 있다.Meanwhile, the above-described objects of the present invention can be classified into other categories as follows: collecting energy usage pattern information of the thermal energy usage load 410 and the electric energy usage load 420 (S100); Collecting state information of the distributed power supply 100, the thermal energy storage 210, and the electric energy storage 220 (S200); Collecting price information of the grid power 500, generation cost information of the thermal energy production apparatus 110, and status information of the PV / T (S300); The information on the energy use pattern, the status information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device, the price information of the grid power 500, and the generation cost information of the thermal energy production device 110 And a plurality of operation modes for controlling the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 differently considering the status information of the PV / T (operation S400) ≪ RTI ID = 0.0 > PV / T < / RTI >
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.The plurality of operation modes in step S400 may be performed by the distributed power supply 100, the energy storage system 200, the grid power 500 may be controlled by a predetermined process.
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.The plurality of operation modes in step S400 may be performed by using the distributed energy source 100 and the energy storage system 100 to economically operate the thermal energy use load 410 by preferentially considering the thermal energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 200, and a system for controlling the system power 500 according to a predetermined schedule.
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.The plurality of operation modes in step S400 may include a distributed power supply 100, an energy storage unit (not shown), a power storage unit A storage system 200, and an electrical load following operation mode for controlling the control of the system power 500 according to a predetermined schedule.
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.In the plurality of operation modes in step S400, the energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the energy usage load 420 are preferentially taken into consideration, and the thermal energy use load 410 and the electric energy usage load 420 And a thermoelectric hybrid following operation mode in which the control of the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is controlled according to a predetermined schedule so as to operate economically.
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.The plurality of operation modes in operation S400 may include collecting information on the amount of carbon emitted from the distributed power source 100, the energy storage system 200, and the grid power 500, A low carbon emission operation mode in which the control of the energy storage system 200 and the grid power 500 is controlled by a predetermined process.
그리고 상기 S400단계는 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려할 수 있다.In step S400, the weather information and the surrounding environmental factor information may be further considered.
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.According to the present invention, it is possible to reduce the amount of heat and electric energy produced and used, the electric charge of the grid power 500 over time, and the like, which are complex, unpredictable, and nonlinear behaviors such as weather, temperature, The complex grid system can be operated in a stable manner and at the same time, it can be controlled in an efficient manner. Accordingly, the electric bill can be reduced because the electric bill can be minimized at the end .
또한, 본 발명은 태양광 발전기 대비 에너지 생산량이 3 ~ 6배 많은 PV/T를 열 전기 복합 그리드 시스템에 적용함으로써, 에너지 생산량이 향상됨과 더불어 생산된 에너지를 효율적으로 이용할 수 있어 에너지 절감에 유용하다.In addition, the present invention is applied to a thermal / electric hybrid grid system in which the energy production amount of the PV / T is 3 to 6 times higher than that of the solar power generator, so that the energy production is improved and the produced energy can be efficiently utilized, .
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.In addition, since V2G is applied to the thermoelectric composite grid system, the electric power in the battery of the vehicle can be used at the peak time, so that the heat and electric power composite grid can be operated more efficiently and the energy saving effect is obtained .
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. In addition, the present invention implements a DC nano grid in a DC / DC grid system where the DC loads are concentrated, and directly supplies the produced DC to an AC And a process of converting DC from the AC network to DC to supply DC to the DC load is unnecessary, so that power loss occurring in the conversion process can be minimized, and energy can be saved.
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. In addition, the present invention confirms the number of people in a unit space using a microwave sensor and a Bluetooth 4.0 communication module, and the energy management system controls load (cooling / heating equipment, etc.) It can be operated at the cost of energy use, and energy saving can be realized.
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 13은 본 발명에 따른 V2G가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템의 운영 방법을 개략적으로 나타낸 도면,
도 14는 본 발명에 따른 PV/T를 개략적으로 나타낸 도면.
1 is a schematic diagram of a thermal < RTI ID = 0.0 > electrical < / RTI &
2 to 5 are detailed configuration diagrams of the respective components of FIG. 1,
6 to 8 are views showing an example of the operation of the energy management system according to the present invention,
FIG. 9 is a schematic view illustrating a method of operating a thermal / electrical composite grid system according to the present invention.
10 is a diagram illustrating a human name estimation processor according to the present invention,
11 is a schematic view of a DC nanogrid according to the present invention,
12 is a schematic view illustrating a method of operating a thermoelectric composite grid system to which a DC nano grid is applied according to the present invention.
13 is a schematic view of V2G according to the present invention,
13 is a view schematically showing a method of operating a thermal / electric composite grid system to which V2G is applied according to the present invention,
Figure 14 is a schematic representation of a PV / T according to the invention;
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
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.Accordingly, it is to be understood that the invention is capable of numerous changes, has various embodiments, and includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.
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.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, the terms " comprising " or " having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present invention Do not.
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 PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템(이하, 복합 그리드 시스템)에 관한 것이다.The present invention provides an integrated point of view and operating environment for dissimilar energy (thermal energy and electric energy), and is used for operating facilities (CHP, FC, ESS, (Hereinafter, referred to as a complex grid system) to which PV / T is applied, which can provide various operation methods in terms of efficiency and economical efficiency through application of a real-time control to a grid, a real-
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. In order to economically operate the complex grid system, it is sometimes possible to purchase electricity from the power system, to use and sell the energy produced from the distributed power source, or to charge the energy produced by the distributed power source, In order to obtain the maximum benefit from the system operator, the energy use pattern information of the thermal energy use load and the electric energy use load, the state information of the distributed power source, the thermal energy storage device and the electric energy storage device, the power price information of the system, It should operate in the most favorable direction considering the generation cost information of production equipment.
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. The complex grid system can be installed in an energy demand site by a specific small-scale regional unit or a global unit such as a school, an industrial complex, etc. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 15를 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, V2G 및 PV/T를 포함한다.1 to 15, the hybrid grid system includes a distributed power source 100, an energy storage system 200, an energy management system 300, a load 400, a grid power 500, , DC nanogrides, and V2G and PV / T.
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, PV/T(태양광/열 발전) 등일 수 있다. 2, the dispersed power source 100 includes a thermal energy production unit 110 and an electric energy production unit 120, the thermal energy production unit 110 may be a cogeneration unit, , A wind power generator, a solar generator, PV / T (solar / thermal power generation), and the like.
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. 3, the energy storage system 200 includes a thermal energy storage device 210 and an electric energy storage device 220. The thermal energy storage device 210 may be a thermal storage tank, May be an ESS (Energy Storage System).
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. 4, the load 400 may include a thermal load 410 and an electrical load 420, the thermal load 410 may be heating, hot water, etc., and the electrical load 420 may be a lighting, .
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. 5, the energy management system 300 includes a distributed power source 100, a thermal energy storage device 210 and an electric energy storage device 220 including a thermal energy production device 110 and an electric energy production device 120, A load 400 and a grid power 500 into a single platform and efficiently controls the energy so that the use of the thermal energy use load 410 and the use of electric energy The energy usage pattern information of the load 420 and the state information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device 220, the price information of the grid power 500, A plurality of operation modes, for example, a DR mode, a thermal load following mode, and an electric load following control of the distributed power source 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 differently, Mode, thermal / electric composite tracking mode, Operated by selecting any one of the carbon mode.
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. In the DR mode, the control of the distributed power source 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is performed in advance so as to economically operate the loads 410 and 420 in consideration of the price information of the grid power 500 Control by the defined process. For example, the distributed power supply 100 and the energy storage system 200 are preferentially used for the power peak time of the grid power 500, and the load is operated by the grid power 500 at other times, Or energy stored in the energy storage system 200.
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.6, the thermal load following mode is a mode in which the distributed energy source 100, the energy storage system 200, the energy storage system 200, and the energy storage system 200 are used to economically operate the thermal energy use load 410, , And controls the system power 500 in accordance with a predetermined schedule. For example, in order to supply the heat consumption of the thermal load 410 at a minimum cost during the time when the amount of hot water to be used in the thermal load 410 rapidly increases (from 6:00 am to 10:00 am and from 6:00 pm to 10:00 pm), the heat storage tank, , And controls the grid power.
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. Referring to FIG. 7, the electric load following mode includes a distributed power supply 100, an energy storage unit (not shown), a power storage unit The storage system 200, and the grid power 500 according to a predetermined schedule. For example, in order to supply the electric consumption of the electric load 420 at a minimum cost during the time when the usage amount of the electric load 420 rapidly increases due to the use of an air conditioner in the summer (1:00 PM to 3:00 PM) Cogeneration power, and grid power.
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.Referring to FIG. 8, in the thermoelectric hybrid following mode, the thermal energy using load 410 and the electric energy using load 420 are calculated in consideration of the energy use pattern information of the thermal energy using load 410 and the electric energy using load 420, The control of the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is controlled according to a predetermined schedule so as to operate economically.
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. The low carbon emission operation mode is used to collect carbon emission information according to the use of the distributed power source 100, the energy storage system 200, and the grid power 500, or to disperse Controls the power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 in a predetermined process.
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. The sensor unit collects basic information based on the control of the load for controlling the indoor environment among the loads 410 and 420 and provides the basic information to the energy management system 300. The load for controlling the indoor environment may be an LED for adjusting the illuminance, temperature, and humidity of the room, a cold air filter, a humidifier, and the like. The basic information may be indoor temperature, humidity, illumination, and the like. Therefore, the sensor unit may be a temperature sensor, a humidity sensor, and an illuminance sensor in the room. In particular, as shown in FIG. 10, the sensor unit may include a microwave sensor for detecting a room sensor and a Bluetooth communication module As shown in FIG. The name estimation processor can be operated, for example, as follows.
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.The microwave sensor first checks whether there is a person in the room (lecture room, etc.). For this purpose, the microwave sensor may be always active. Or may be activated or deactivated over time for a nighttime time that does not need to be activated. If it is confirmed by the microwave sensor that there is a person in the room, the Bluetooth communication module can be activated. The Bluetooth communication module can be activated to communicate with the personal terminal owned by the person. The number of people in the room can be checked according to how many personal terminals the Bluetooth communication module is communicating with. The Bluetooth communication module may be a Bluetooth 4.0 communication module with low power consumption.
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.Accordingly, the energy management system 300 can use the energy usage pattern information of the thermal energy usage load 410 and the electric energy usage load 420 and the energy usage pattern information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210, and the electric energy storage device 220, And the number of people in the room identified by the name estimation processor in addition to the price information of the system power 500 and the generation cost information of the thermal energy production apparatus 110, 200, and the grid power 500, thereby enabling more efficient use of energy.
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. In the meantime, the present invention can be operated by ignoring the above-described operation mode when the operator operates manually. That is, the manual mode has a higher priority than the plurality of operation modes. In addition, in the case of not the manual mode, the DR mode can be set as the next priority.
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. Further, the energy management system 300 of the hybrid grid system of the present invention may further consider the weather information and the environmental factor information of the load 400. In general, a distributed power source such as a sunlight or a wind power generator is essentially The electric energy production amount is sensitive to the external environment such as the weather condition and accordingly, the amount of electric power generation is irregular and the prediction is considerably difficult. In the case of photovoltaic power generation, not only the weather and temperature but also the dust of the panel are influenced by the production of electric energy and the wind power is also influenced by the changing wind speed. In addition, in the case of a distributed power source such as a fuel cell, there is an initial preparation time required for production of electric energy, and it is difficult to supply electric energy quickly. In order to use a solid oxide fuel cell, it is necessary to satisfy a temperature of 800 to 1000 degrees Celsius, so that it takes time to raise the temperature to the above temperature. Polymer Electrolyte Membrane Fuel cells must satisfy not only the proper temperature (~ 80 degree) but also appropriate humidity condition, so it takes time to prepare for this. Therefore, unnecessary waste of power can be prevented by considering such various variables and non-ideal phenomena.
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. Accordingly, the energy management system 300 of the present invention can include status information including information on the amount of electric energy produced in each distributed power source, external information that affects the heat and electric energy production of each distributed power source 100, Information about at least one of heat and electric energy production costs of the distributed power supply 100, and should take into account such information.
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.The information on the electric energy production amount means information on how much electric energy is produced from a distributed power source 100. In the case of a wind power generator or a solar power generator, the amount of electric energy produced varies depending on the external environment, It is necessary to monitor electrical energy production.
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.External information affecting the production of electric energy means variables affecting the production of electric energy such as weather, temperature and wind speed. As described above, the photovoltaic generators and wind turbines have power (500) It is possible to monitor in real time because the stability or quality of the supply may be deteriorated. Such weather, temperature, wind speed, etc. can be obtained from the weather database database through local temperature information, or can be obtained through a temperature sensor or the like.
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.The information on the cost of producing electric energy refers to electric charges that are applied differently depending on the distributed power source 100, as well as electricity rates varying day and night or in real time when using electric energy. Since the electric power of the grid power (500) is the most expensive, followed by the cogeneration generator, the wind power generator and the solar power generator, the electric energy generated from the wind power generator and the solar power generator is supplied in a larger amount, do.
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.The energy usage pattern information of the load (400) receives energy use information on the use of heat and electric energy from the energy consumer, and the energy use information indicates the real-time calorie and electric power usage status in a customer, such as a factory, a school, do.
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. Since the environmental factor information of the load 400, that is, the environmental factor information such as temperature and humidity around the load 400 affects the energy consumption of the load 400, information necessary for the reduction of the electric charge . For example, if the ambient temperature of an electric water heater is lower than usual, the electricity consumption will increase to maintain the proper temperature of the hot water. Therefore, it is necessary to appropriately control the distributed power supply 100, the energy storage system 200, the grid power 500, etc. in consideration of this.
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.Referring to FIG. 11, the DC nanogrid includes a DC production device 710, a DC load 720, and a battery 730. Here, the DC production apparatus 710 may be, for example, a solar generator. The DC load 720 may be supplied either DC of the DC production equipment 710, AC of the grid power 500, or power of the distributed power supply 100. Battery 730 may be charging the surplus DC power of DC production equipment 710. [
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.The DC load 720 of the DC nano grid is connected to an energy management system 300 that receives the DC production amount of the DC production apparatus 710, the DC usage pattern of the DC load 720, and the state information of the battery 730 in real time The DC of the DC production apparatus 710, the AC of the grid power 500, or the power of the distributed power supply 100. [
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.
Referring to FIG. 13, V2G includes charge / discharge units 810, 820 and 830 for charging / discharging electric vehicles 811, 821, and 831 and is connected to the energy management system 300. V2G may be controlled by the energy management system 300, but the V2G management system 840 may be separately installed and controlled.
The charging / discharging device can charge or discharge the battery of the electric vehicle. It can also be connected to OBD (On-Board Diagnostics) of electric vehicles. The V2G management system 840 is able to detect the oxygen sensor information such as the speed of the electric vehicle, the engine speed, the temperature and the oil temperature, the voltage, the intake amount and the fuel injection amount, the accelerator opening degree, It is possible to acquire various information related to the engine such as the temperature of the engine and the temperature of the engine and to obtain battery charge information other than the engine system such as the number of stages of the transmission depending on the vehicle. Thus, the driver's driving habits and the overall condition of the vehicle can be checked. Accordingly, the energy management system 300 can control the battery usage of the electric vehicles connected to the charge / discharge unit at the power peak in consideration of the information obtained from the V2G management system 840. [ For example, the electric vehicle 1 (811) is a vehicle owned by an employee whose outside route exceeds the preset first ratio during the working hours, and the electric car 2 (821) The energy management system 300 at the time of peak is operated by the battery of the electric vehicle 2 (821) with respect to the electric vehicle 1 (811) when the battery consumption of the electric vehicle 2 (811) To be used more.
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도 15를 참조하면, PV/T는 상부가 개방되고, 유체의 출입을 위한 적어도 두 개의 출입구가 형성된 단열케이스(910)와, 상기 단열케이스(910)의 상부를 커버하는 유리커버(920)와, 태양광 패널층(930)과 방열기판층(940)으로 이루어지며, 그루브 형태로 형성된 태양광 모듈을 포함할 수 있다. 상기 태양광 모듈의 그루브 형태는 태양광 발전량 최적화를 위해 조절될 수 있다. 그리고 태양광 모듈이 그루브 형태를 취함으로 인해 단열케이스(910)로 유입되는 외부공기와의 접촉 면적이 향상되어 태양광 모듈의 냉각 속도가 향상되며, 이로 인해 태양광 발전의 효율의 향상될 수 있다. 그리고 태양광 모듈은 단열케이스(910)의 내부가 상,하부로 구분되게 배치될 수 있고, 태양열을 이용한 열에너지는 상기 단열케이스(910)의 양측에 별도의 집열기를 설치하여 생산할 수 있다. 또는 태양광 모듈에 의해 단열케이스(910)의 내부가 상,하부로 구분된 것에 의해 태양광 모듈의 상부측 공기층에 형성된 열을 수집하여 생산할 수 있다.Referring to FIG. 15, PV / T includes a heat insulating case 910 having an upper opening and at least two openings for entering and exiting the fluid, a glass cover 920 covering the upper part of the heat insulating case 910, A solar cell module formed of a solar panel layer 930 and a radiator plate layer 940 and formed in a groove shape. The groove shape of the solar module can be adjusted for solar power generation optimization. In addition, since the solar module takes a groove shape, the contact area with the outside air introduced into the heat insulating case 910 is improved to improve the cooling speed of the solar module, thereby improving the efficiency of solar power generation . In addition, the solar module can be manufactured by dividing the inside of the heat insulating case 910 into upper and lower parts, and heat energy using solar heat can be produced by providing separate heat collectors on both sides of the heat insulating case 910. Or the inside of the heat insulating case 910 is divided into an upper part and a lower part by the solar module, so that the heat generated in the upper air layer of the solar module can be collected and produced.
한편, 본 발명의 다른 카테고리로서, 열 전기 복합 그리드 운영 방법은, Meanwhile, as another category of the present invention,
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. Collecting energy usage pattern information of the thermal energy using load 410 and the electrical energy using load 420 (S100); Collecting state information of the distributed power supply 100, the thermal energy storage 210, and the electric energy storage 220 (S200); Collecting price information of the grid power (500) and generation cost information of the thermal energy production apparatus (110) (S300); Collecting status information of the electric vehicle connected to the charge / discharge unit (S370); The information on the energy use pattern, the status information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device, the price information of the grid power 500, and the generation cost information of the thermal energy production device 110 And a plurality of operation modes for controlling the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 differently in operation S400.
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.(S100) collecting energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the electrical energy usage load 420; Collecting state information of the distributed power supply 100, the thermal energy storage 210, and the electric energy storage 220 (S200); Collecting price information of the grid power (500) and generation cost information of the thermal energy production apparatus (110) (S300); Collecting DC nano grid information including the DC production amount of the DC production device, the DC usage pattern of the DC load, and the state information of the battery (S360); The information on the energy use pattern, the status information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device, the price information of the grid power 500, and the generation cost information of the thermal energy production device 110 And a plurality of operation modes for controlling the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 differently considering the DC nano grid information (S400). May include.
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. The plurality of operation modes in step S400 may be performed by the distributed power supply 100, the energy storage system 200, the grid power The DR mode in which the control of the thermal energy use load 410 is controlled in a predetermined process, the thermal energy use pattern information of the thermal energy use load 410 is preferentially taken into account, and the thermal energy use load 410 is economically operated. A thermal load following operation mode in which the control of the storage system 200 and the grid power 500 is controlled according to a predetermined schedule and the electric energy usage pattern information of the electric energy use load 420 are preferentially taken into consideration, The energy storage system 200 and the grid power 500 are controlled in accordance with a predetermined schedule so that the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 can be economically operated. The energy use pattern information of the thermal energy use load 410 and the electric energy use load 420 is preferentially taken into account so that the thermal energy use load 410 and the electric energy use load 420 can be economically operated. 100, the energy storage system 200, the grid power 500, the energy storage system 200, and the grid power 500, according to a predetermined schedule. A low carbon emission operation mode in which the control of the distributed power source 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 is controlled by a predetermined process so as to collect carbon emission information according to the use And the step S400 may further consider the weather information and the environmental factor information of the load 400. FIG.
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. For example, the power and heat available in the hybrid grid system is composed of the grid power (500), the production power of the solar power generator, the production power and heat quantity of the cogeneration power generator, and the fuel cell, If the weather condition is clear and the temperature is below freezing, first of all, it will produce electric power and hot water (produced through electric water heaters) with the production power of the photovoltaic generator, and supply it to the demand place of electric energy and thermal energy. And the electric energy and heat energy of the heat storage tank to the customer, so that the electric charge can be minimized. When the battery is discharged, the electric energy of the fuel cell is utilized. In this case, since the initial preparation time is required for producing the electric energy in the case of the fuel cell, the cogeneration generator is operated or the grid power 500 is used only during the initial preparation time, and from the point when the electric energy is supplied from the fuel cell, The use of electric power 500 is stopped, and electric energy is supplied from the fuel cell. However, the cost of using the cogeneration generator or the use of the grid power 500 can be reduced if the operation time of the fuel cell is predicted in advance by predicting the electric load and thermal load usage and the energy exhaustion time of the ESS and the storage tank.
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.According to the foregoing, the present invention can be applied to an external environment such as weather, temperature, humidity, etc., which is complex, unpredictable, and nonlinear, such as the amount and amount of electric energy produced and used, Since the complex grid system is operated considering the elements showing behavior, it is possible to control the complex system in a stable manner and at the same time in an efficient manner, so that the electricity rate can be reduced because the final electricity rate can be obtained at the end Do.
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. In addition, since the step S370 of collecting the state information of the electric vehicle connected to the charging / discharging device is applied, the electric power in the battery of the vehicle can be used at the peak time so that the heat and electric power composite grid can be operated more efficiently, This results in energy savings. These effects can be further enhanced by the introduction of high-quality (efficiency / size) products and the acceleration of the charging method as prices of electric vehicles are improved.
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.Meanwhile, the present invention may further include a step (S350) of collecting basic information on the basis of the control of load for the indoor environment control among the loads 410 and 420.
상기 기초정보는 마이크로웨이브 센서를 통한 재실감지 정보와, 블루투스 통신모듈을 통해 실내에 위치된 개인 단말기(1,2,3)의 개수 정보를 포함할 수 있다.The basic information may include occupancy detection information via a microwave sensor and information on the number of personal terminals 1,2,3 located in the room through the Bluetooth communication module.
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.The present invention can estimate the number of people in the room through the occupancy detection information and the number information of the individual terminals. And the estimated number of people is stored in the energy management system 300. The energy management system 300 stores the energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the electric energy usage load 420 and the energy use pattern information of the distributed power source 100 and the thermal energy storage device 210, The energy storage system 200, and the system (not shown) in consideration of the number of persons estimated in addition to the state information of the system power 220, the price information of the system power 500, and the generation cost information of the thermal energy production apparatus 110, Power 500 can be controlled.
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. Further, the basic information of the present invention can be used for example in a class room, an office basic environment data (an area of a classroom, a lecture schedule (vacancy time in a lecture room, use time in a lecture room, number of students entering a lecture room use time, Pattern, etc.).
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.The energy management system can realize the energy saving by using the basic environmental data in addition to the above-mentioned information. For example, through the lecture schedule information, it is possible to prevent unnecessary energy wastage by cutting off the power supply to the loads in the lecture room without lecture.
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. Meanwhile, the present invention further includes a step (S360) of collecting DC nano grid information including DC production amount of the DC production apparatus, DC usage pattern of the DC load, and state information of the battery (S360) 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device, the price information of the grid power 500, the power generation cost information of the thermal energy production device 110, and the DC nano grid information, 100, the energy storage system 200, and the grid power 500.
DC 나노그리드는 가정, 캠퍼스, 상업용 건물 등 마이크로그리드 전력망 안에 기본적인 DC 전력 서비스의 제공뿐만 아니라 비상전원을 효율적이고 안정적으로 공급할 수 있다.The DC Nano Grid provides basic DC power services within the micro grid grid, such as homes, campuses, and commercial buildings, as well as providing an efficient and reliable supply of emergency power.
DC 나노그리드는 AC/DC 양방향 전력변환기(740)를 매개로 기존 AC 그리드를 활용할 수 있어서 DC 그리드의 장점을 유지하면서 안정적인 운용이 가능하다.The DC nano grid can utilize the existing AC grid through the AC / DC bidirectional power converter (740), thus ensuring stable operation while maintaining the advantages of the DC grid.
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.Real power consumption such as IT equipment can save energy by minimizing DC power lost due to power supply through DC grid due to high DC demand. That is, in a complex grid system where DC loads are concentrated, a DC nano grid can be implemented as shown in FIG. 11 to directly supply the produced DC. Accordingly, in the DC nano grid of the present invention, the DC produced by the DC production apparatus 710 is converted into AC to be transmitted to the AC network, and a process of converting DC from the AC network to DC to supply DC to the DC load So that power loss occurring in the conversion process can be minimized.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100: 분산전원
200: 에너지 저장 시스템
300: 에너지 관리 시스템
400: 부하
500: 개통전력
100: Distributed power source
200: Energy storage system
300: Energy management system
400: Load
500: Opening power

Claims (15)

  1. 열에너지 생산 장치(110)와 전기에너지 생산 장치(120)와 열과 전기를 생산하는 태양광/태양열 발전기를 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);
    를 포함하고,
    상기 태양광/태양열 발전기는
    상부가 개방되고, 유체의 출입을 위한 적어도 두 개의 출입구가 형성된 단열케이스;
    상기 단열케이스의 상부를 커버하는 유리커버;
    태양광 패널층과 방열기판층으로 이루어지며, 그루브 형태로 형성된 태양광 모듈;을 포함하며,
    상기 태양광 모듈은 단열케이스의 내부가 상, 하부로 구분되게 배치되고
    상기 태양광 패널층은 상기 유리커버를 향하고
    상기 태양광 패널층은 상기 유리커버와 이격되며,
    상기 방열기판층은 상기 태양광 패널층 하부에 위치하고,
    상기 방열기판층은 상기 단열케이스의 하부와 이격되며,
    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
    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 기상 정보와 부하의 주변 환경 인자 정보를 추가로 고려하고
    전기자동차의 충방전을 수행하는 충방전기를 포함하며, 상기 에너지 관리 시스템(300)과 연결된 V2G를 더 포함하고
    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 PV/T가 적용된 열 전기 복합 그리드 시스템.

    A distributed power source 100 including a thermal energy production apparatus 110, an electric energy production apparatus 120, and a solar / solar generator for generating heat and electricity;
    An energy storage system (200) including a thermal energy storage device (210) and an electric energy storage device (220);
    The energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the electric energy usage load 420 and the state information of the distributed power source 100, the thermal energy storage device 210 and the electric energy storage device 220, The energy storage system 200 and the grid power 500 in consideration of the price information of the thermal energy production apparatus 110 and the generation cost information of the thermal energy production apparatus 110, An energy management system 300 selectively operating;
    Lt; / RTI >
    The solar / solar generator
    A heat insulating case having an upper portion opened and at least two openings for entry and exit of fluid;
    A glass cover covering an upper portion of the heat insulating case;
    A photovoltaic module formed of a solar panel layer and a radiator plate layer and formed in a groove shape,
    In the solar module, the inside of the heat insulating case is divided into an upper part and a lower part
    The solar panel layer faces the glass cover
    Wherein the solar panel layer is spaced apart from the glass cover,
    Wherein the radiator plate layer is located below the solar panel layer,
    Wherein the heat radiating plate layer is spaced apart from a lower portion of the heat insulating case,
    The plurality of operation modes of the energy management system 300 may include a distributed power source 100, an energy storage system 200, and an energy storage system 300 to economically operate the loads 410 and 420 considering price information of the grid power 500, , And a DR mode for controlling the control of the grid power (500) by a predetermined process
    The plurality of operation modes of the energy management system 300 may include a distributed power supply 100, an energy storage device 100, and an energy storage device 100, The system 200 and the system load 500 are controlled in accordance with a predetermined schedule,
    The plurality of operation modes of the energy management system 300 may include a distributed power supply 100 so that the electric energy using load 420 can be operated economically by preferentially considering the electric energy usage pattern information of the electric energy using load 420. [ , An energy storage system (200), and a grid power (500) according to a predetermined schedule
    The plurality of operation modes of the energy management system 300 may be configured such that the energy usage pattern information of the thermal energy use load 410 and the use energy load information 420 is preferentially taken into consideration, And a control system for controlling the distributed power supply 100, the energy storage system 200, and the grid power 500 in accordance with a predetermined schedule so as to economically operate the power storage system 100,
    A plurality of operating modes of the energy management system 300 may be used to collect carbon emission information as a result of the use of the distributed power source 100, the energy storage system 200 and the grid power 500, ), The energy storage system (200), and the grid power (500) by a predetermined process
    The power and heat available in the combined grid system are the electric power and the thermal energy charged in the grid power, the production power of the solar generator, the production electric power and the heat quantity of the cogeneration generator, the fuel cell, the ESS,
    If the weather condition is clear and the temperature is below freezing,
    First, we will produce electricity and hot water with the production power of solar power generator and supply it to the demand of electric energy and thermal energy,
    If supply is insufficient, supply electricity and heat energy from ESS and storage tank to customers,
    When the ESS is discharged, the electric energy of the fuel cell is used,
    The cogeneration generator is operated or the grid power is used only during the initial preparation time of the fuel cell,
    From the time when electric energy is supplied from the fuel cell, the use of the cogeneration power or the grid power is stopped, and the electric energy is supplied from the fuel cell
    The energy management system 300 further considers weather information and surrounding environmental factor information of the load
    Further comprising a V2G connected to the energy management system (300), the charge / discharge unit charging / discharging the electric vehicle
    The energy management system 300 acquires information on the driving habit of the driver, controls the battery usage of the electric vehicle according to the obtained driving habit of the driver,
    The energy management system 300 is configured such that the electric vehicle owned by the employee whose outside work exceeds the preset first ratio during the working hours and the electric vehicle owned by the employee whose working time exceeds the predetermined second ratio The battery of the electric vehicle owned by the employee whose peak time is within the working time and whose inner limit is greater than the preset second rate is charged to the battery of the electric vehicle exceeding the preset first rate during the working hours A PV / T composite hybrid grid system featuring the use of an electric vehicle owned by an employee more than a battery.

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열병합발전 및 에너지저장 복합시스템 수용가의 에너지비용 절감효과 분석(2012.05.) 1부.* *

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