KR102021179B1 - 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법 - Google Patents

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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 중앙 유닛, 적어도 하나의 에너지원 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법으로서, 중앙 유닛, 에너지원 및 에너지 컨슈머는 정보를 교환하도록 상호 연결되며, 제1 단계에서, 중앙 유닛은 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 제1 가격 정보 요소 및 적어도 하나의 제1 에너지량 정보 요소를 포함하는 정보를 생성하며, 제2 단계에서, 중앙 유닛은 에너지 컨슈머로 정보를 전송하며, 제3 단계에서, 에너지 컨슈머는 정보를 고려하여, 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 요청되는 에너지량을 포함하는 필요 조건 정보를 결정하며, 제4 단계에서, 에너지 컨슈머는 중앙 유닛으로 필요 조건 정보를 전송하며, 제5 단계에서, 중앙 유닛은 임의의 주어진 시간에, 전송된 필요 조건 정보로부터 결정되는 총요청된 에너지량이 이 때에 이용 가능한 에너지량을 초과하는지 여부를 체크하며, 제6 단계에서, 중앙 유닛은 에너지 컨슈머로 확인 정보를 전송하거나, 방법은 다시 수행되는 방법에 관한 것이다.

Description

주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법{METHOD FOR DISTRIBUTING ENERGY IN A HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 중앙 유닛, 에너지원 및 에너지 컨슈머가 정보를 교환하도록 상호 연결되는 중앙 유닛, 에너지원 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법에 기반한다.
에너지를 분배하는 이러한 타입의 방법 및 이러한 타입의 주택 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System, HEMS)은 종래 기술로부터 이미 알려져 있다. 시간이 지남에 따라 달라지는 이용 가능한 에너지량을 만드는 재생 가능한 에너지가 에너지 정책 이유로 지원을 받는다. 이러한 방식으로 생성되는 에너지량은 전력망으로 공급되며, 이로써 이용 가능한 에너지는 시간이 지남에 따라 달라지는 가격들에 의해 좌우된다. 더욱이, 전기 자동차는 환경 정책 이유로 많은 국가에서 정부 지원을 받는다. 그러므로, 상이한 에너지량이 시간이 지남에 따라 상이한 가격으로 제공되고 일부 경우에, 컨슈머가 시간이 지남에 따라 매우 다른 에너지량을 필요로 하는 상황이 발생한다. 따라서 예를 들어, 충전 전기 자동차는 너무 긴 기간에 걸쳐 다량의 에너지를 필요로 하는 반면에, 헤어드라이어는 소량의 에너지만을 그리고 짧은 기간 동안만 필요로 하는데 반해, 주택 에어컨 시스템은 그 자체에 관한 한 지속적으로 약간 변동이 있는 에너지량을 필요로 한다. 더욱이, 일부 컨슈머는 그것들 자체가 시간이 지남에 따라 달라지는 에너지량을 제공할 수 있는 에너지원 예를 들어, 광발전 시스템을 보유한다.
그러므로, 주택 에너지 관리 시스템이 특정 기준에 따라 에너지 컨슈머들 중에서 이용 가능한 에너지량을 분배하는 것이 알려져 있다. 이러한 알려진 기준은 무엇보다도, 엄격한 우선 순위화를 포함하므로; 예를 들어, 주택 에어컨 시스템은 충전 전기 자동차를 능가하는 우선권을 항상 취한다. 대안적으로, 모든 에너지 컨슈머 중에서 동일하게 이용 가능한 에너지량을 분배하는 것이 알려져 있다. 마지막으로, 즉, 첫 번째로 요청하는 에너지 컨슈머에게 전체 필요한 에너지가 할당되고 남은 이용 가능한 에너지량이 요청의 순서로 다른 에너지 컨슈머들 중에 분배되는 "선착순" 원리에 따라 이용 가능한 에너지량을 분배하는 것이 마찬가지로 알려져 있다. 이러한 방법들은 많은 단점을 갖는다. 따라서 예를 들어, 컨슈머가 특정 시간에서의 유동성에 의존하고 그러므로, 컨슈머의 전기 자동차의 충전이 한 번의 특정 시간에서 높은 우선권으로부터 이익을 얻지만, 다른 시간에서 그렇지 않거나, 주택 에어컨 시스템이 온도가 온화할 때, 감소된 에너지 필요 조건으로 작동될 수도 있지만, 온도가 상당히 더 높거나 더 낮을 때, 그렇지 않은 것이 일어날 수 있다. 이러한 경우들 각각에서, 소프트웨어를 통해 구현될 수도 있는 중앙 유닛은 에너지 컨슈머에 의해 영향을 받을 어떤 가능성도 없이, 그리고 통상적으로 에너지 컨슈머가 특정 시간에 특정량의 에너지를 요청하는 이유 또는 에너지 컨슈머가 무슨 목적으로 이러한 에너지를 필요로 하는지를 알지 않고 이용 가능한 에너지량의 분배를 단독으로 결정한다.
이러한 타입의 주택 에너지 관리 시스템에서의 데이터 교환을 표준화하기 위해, 국제 표준 및 프로토콜 예를 들어, SEP 2.0, EEBus 또는 ISO 15118이 고안되었다. 그러나, 이러한 표준 및 프로토콜은 응용의 제한된 영역을 갖고 즉, 중앙 유닛으로 전송되는 연결된 에너지 컨슈머의 조건과 관련하는 정보 없이 상술한 기준들에 따라 지정된 분배 로직으로 중앙 제어를 통해 에너지 분배를 조절한다.
그러므로, 본 발명의 하나의 목적은 상이한 에너지 컨슈머들에의 에너지 분배의 동적 조정이 중앙 유닛이 에너지 컨슈머들과 관련하는 종합적인 정보를 필요로 하지 않고 단순한 방식으로 달성될 수 있으며, 특히, 에너지 컨슈머들이 에너지 컨슈머들의 에너지 소모를 독립적으로 조정할 수 있는 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법, 및 또한 앞서 언급한 타입에 따른 주택 에너지 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 중앙 유닛, 적어도 하나의 에너지원 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법으로 달성되며, 중앙 유닛, 에너지원 및 에너지 컨슈머는 정보를 교환하도록 상호 연결되며, 제1 단계에서, 중앙 유닛은 특정 기간 동안의 적어도 하나의 제1 가격 정보 요소 및 적어도 하나의 제1 에너지량 정보 요소를 포함하는 정보를 생성하며, 제2 단계에서, 중앙 유닛은 에너지 컨슈머로 정보를 전송하며, 제3 단계에서, 에너지 컨슈머는 정보를 고려하여, 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 요청되는 에너지량을 포함하는 필요 조건 정보를 결정하며, 제4 단계에서, 에너지 컨슈머는 중앙 유닛으로 필요 조건 정보를 전송하며, 제5 단계에서, 중앙 유닛은 임의의 주어진 시간에, 전송된 필요 조건 정보로부터 결정되는 총요청된 에너지량이 이 때에 이용 가능한 에너지량을 초과하는지 여부를 체크하며, 제6 단계에서:
-- 총요청된 에너지량이 각각의 시간에 이용 가능한 에너지량 이하이면, 중앙 유닛은 에너지 컨슈머로 확인 정보를 전송하며, 확인 정보는 에너지가 필요 조건 정보에 따라 에너지 컨슈머에 이용 가능하다는 것을 나타내는 정보를 포함하거나,
-- 총요청된 에너지량이 임의의 주어진 시간에 이용 가능한 에너지량 보다 더 크면, 방법은 다시 수행되며, 제1 단계에서, 중앙 유닛은 정보가 제2 가격 정보를 적어도 부분적으로 포함하는 방식으로 정보를 생성하며, 제2 가격 정보는 제1 가격 정보보다 더 높다. 본 출원의 의미 내에서, 에너지는 특히, 전류를 의미하는 것으로 이해된다. 에너지 컨슈머는 바람직하게는 가전 제품 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 식기 세척기 및/또는 헤어드라이어이다. 대안적으로, 에너지 컨슈머는 열 펌프, 조명 수단 및/또는 전기 자동차이다. 제2 가격 정보는 바람직하게는 가상이며, 즉 제2 가격 정보는 특히, 주택 에너지 관리 시스템 내에서 배타적으로 존재하고, 실제 청구서 발부가 아닌 에너지의 분배의 역할만을 한다. 가격 정보는 바람직하게는 기간 및/또는 에너지량과 관련하는 에너지에 대한 가격들이다. 특히, 정보는 복수의 가격 정보 요소 및/또는 복수의 에너지량 정보 요소를 포함한다. 예를 들어 특정 시간에, 제1 가격 정보는 제1 에너지량에 할당될 수 있고 제2 가격 정보는 제2 에너지량에 할당될 수 있다. 추가 예에 따르면, 제1 가격 정보는 제1 기간에 할당되고 제2 가격 정보는 제2 기간에 할당된다. 에너지량 및 기간과 관련하는 가격 정보의 조합이 또한 가능하다. 가격 정보는 특히, 가격이다. 방법은 바람직하게는 복수의 에너지 컨슈머 및/또는 복수의 에너지원을 포함한다.
제2 가격 정보를 한정하기 위해 복수의 옵션이 중앙 유닛에 이용 가능하다. 제2 가격 정보는 바람직하게는 중앙 유닛의 경험적 값들을 사용하여 결정된다. 즉, 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 중앙 유닛은 학습 능력이 구비된다. 결과적으로, 필요한 반복의 수가 유리하게는 최소화될 수 있다. 특히 바람직하게는, 중앙 유닛은 특히, 특정 기간에 걸쳐 전송된 필요 조건 정보 및/또는 공급 정보를 저장한다. 따라서, 중앙 유닛은 유리하게는 특정 시간에 그리고/또는 특정 에너지 컨슈머들에 대해 최종 제2 가격 정보 즉, 수요가 더 이상 공급을 초과하지 않는 제2 가격에 가능한 한 근접하게 근사화되는 제2 가격 정보를 결정하기 위해 저장된 데이터 즉 특히, 제1 및/또는 제2 가격 정보를 이용할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 중앙 유닛은 고정된, 특히, 점진적으로 또는 기하 급수적으로 증가하는 값을 이전 제1 또는 제2 가격 정보에 추가함으로써 제2 가격 정보를 결정한다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 방법은 특정 시간에 에너지 공급을 초과하는 특정 시간에서의 에너지 수요의 경우에, 각각의 에너지 컨슈머 그 자체가 각각의 에너지 컨슈머에 대해 지정되는 파라미터들에 따라 우선 순위화를 수행하고 그에 상응하게 에너지 소모를 독립적으로 조정하는 것을 가능하게 하는 단순한 특히, 경매 기반 가격 메커니즘이 작동하기 시작한다는 이점을 제공한다. 따라서, 중앙 유닛과 에너지 컨슈머 사이에서 가격 및 에너지량들을 넘어 넓혀지는 부가 정보 예를 들어, 에너지 컨슈머의 타입 또는 우선권을 교환할 필요가 없으며, 이는 유리하게는 단순히 설계된 정보 교환을 갖는 단순히 구조화된 주택 에너지 관리 시스템을 가능하게 한다. 그러므로, 방법은 유리하게는 에너지 컨슈머들이 독립적으로 에너지 컨슈머들의 작동을 조정하는 것을 가능하게 하므로, 주택 에너지 관리 시스템에서의 안정된 에너지 공급을 보장한다.
본 발명의 유리한 설계들 및 개발들은 하위 청구항들, 및 또한 도면들을 참조하여 설명에서 볼 수 있다.
달리 명확히 나타내어지거나 논리적으로 절대적으로 필요하지 않다면, 개별 단계들의 시퀀스는 개별 단계들의 명명법에 관계 없이 임의적이다. 특히 예를 들어, 제9 단계는 제1 단계 전에 또는 이것과 동시에 수행될 수 있거나, 그 반대도 그렇다. 바람직하게는, 제1 단계는 제2 단계 전에, 제2 단계는 제3 단계 전에, 제3 단계는 제4 단계 전에, 제4 단계는 제5 단계 전에 그리고/또는 제5 단계는 제6 단계 전에 일시적으로 특히, 적어도 부분적으로 제공된다. 특히, 이는 본 발명에 따른 방법이 각각의 구성 요소 즉, 중앙 유닛, 각각의 에너지 컨슈머 및/또는 임의의 에너지원에 의해 임의의 시간에 개시될 수 있다는 것을 의미한다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 제7 단계에서, 에너지원이 미리 정해진 기간 동안 제공될 수 있는 최대 에너지량들을 포함하는 공급 정보를 생성하며, 제8 단계에서, 에너지원이 중앙 유닛으로 공급 정보를 전송하며, 중앙 유닛이 바람직하게는 정보의 생성 동안의 제1 단계에서 그리고/또는 체크 동안의 제5 단계에서 공급 정보를 고려하며, 제7 단계 및/또는 제8 단계가 특히, 제1 단계 전에 일어나는 것이 제공된다. 결과적으로, (국부적) 에너지원들을 또한 에너지 분배 방법으로 포함시키고, 특히, 에너지원들이 에너지 수요에 따라 에너지 생산을 조정하는 것을 가능하게 하는 것이 유리하게는 가능하다. 에너지원은 바람직하게는 특히, 태양광 인버터를 갖는 광발전 시스템이다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 에너지원은 적어도 일시적으로 에너지 컨슈머이다. 따라서 예를 들어, 에너지원이 수요 시에 이용 가능한 에너지를 만들지만, 매우 낮은 수요 및/또는 매우 높은 에너지 공급의 경우에, 에너지를 저장하는 즉, 에너지 컨슈머로서 작동하는 배터리인 것이 가능하다. 다른 예는 외부 에너지 공급 시스템 예를 들어, 전력 공급 네트워크에의 연결을 설정하는 "스마트 계량기"이며, 외부 에너지 공급 시스템은 공급 및 수요에 따라 에너지원 또는 에너지 컨슈머이고 스마트 계량기는 중앙 유닛으로서 작동한다. 외부 에너지 공급 시스템은 예를 들어, 지정된 가격으로 이용 가능한 에너지를 만들 수 있거나 예를 들어, 광발전 시스템에 의해 생성되었고 필요하지 않은 에너지를 흡수할 수 있다. 결과적으로, 융통성 있고 동적인 방법을 제공하는 것이 특히 유리하게는 가능하다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 단계에 선행하는 부분적 단계에서, 에너지 컨슈머가 중앙 유닛으로 정보에 대한 요청을 전송하는 것이 제공된다. 특히 바람직하게는 제7 단계에 선행하는 부분적 단계에서, 중앙 유닛이 에너지원으로 공급 정보에 대한 요청을 전송하는 것이 제공된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 방법이 임의의 시스템 구성 요소 즉 예를 들어, 에너지 컨슈머에 의해 개시되는 것이 유리하게는 가능하다. 에너지 컨슈머는 그것에 의해 예를 들어, 에너지 컨슈머의 상황의 변화에 대응할 수 있다. 따라서, 전기 자동차는 예를 들어, 계획된 출발 시간이 지연되었다면, 새로운 분배를 초래할 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 중앙 유닛이 정보 및/또는 적어도 제2 가격 정보를 에너지원으로 전송하며, 에너지원이 특히 바람직하게는 정보 또는 제2 가격 정보를 고려하여 에너지원의 공급 정보를 조정하고, 매우 특히 바람직하게는, 조정된 공급 정보를 중앙 유닛으로 전송하는 것이 제공된다. 결과적으로, 에너지 분배의 반복적 최적화가 유리한 방식으로 가능하다. 따라서, 에너지의 과잉 공급의 경우에 주택 에너지 관리 시스템으로 에너지를 공급하는 것을 에너지원이 중단하는 것이 유리하게는 가능하다.
에너지 컨슈머 및/또는 에너지원은 바람직하게는 중앙 유닛으로부터 전송되는 정보에 기반하여 특히, 전송된 가격 정보에 기반하여 독립적으로 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원의 작동을 조정한다. 특히 바람직하게는 에너지 컨슈머가 에너지 컨슈머의 에너지 소모를 감소시키거나 증가시키는 것 특히, 에너지 컨슈머 자체를 스위칭 온 또는 오프시키는 것이 제공된다. 동일한 것이 부응하게 에너지원에 적용되며, 이는 바람직하게는 가격에 따라 에너지원의 작동을 조정하며 특히, 에너지원 자체를 스위칭 온 또는 오프시키거나 에너지 생산을 조절한다. 결과적으로, 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원에만 액세스 가능한 정보에 기반하여 독립적으로 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원이 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원의 작동을 조절하는 것이 유리하게는 가능하다.
조정들은 매우 특히 바람직하게는 지정된 우선 순위화들 및/또는 파라미터들에 따라 수행된다. 따라서 예를 들어, 적어도 최소 작동을 유지하기에 충분한 에너지를 에너지 컨슈머가 흡수하거나 필요로 하는 것이 가능하다. 대안적으로 그리고 선택적으로, 에너지 컨슈머가 에너지를 얻기 위해 의도되는 특정 최대 및/또는 최소 가격을 에너지 컨슈머가 갖는 것이 제공된다. 동일한 것이 부응하게 에너지원에 적용된다. 예를 들어, 컨슈머는 충전의 상태에 따라 상이한 에너지 흡수 작용을 갖는다는 것을 전기 자동차에 명시할 수 있다. 따라서, 전기 자동차가 가격이 특정 한계값 미만이 되어야만 미리 정해진 충전의 상태를 넘어 에너지를 흡수하도록 의도되고/되거나 전기 자동차가 최소 기능성을 보장하기 위해 상이한 미리 정해진 충전의 상태의 경우에 임의의 가격으로 에너지를 흡수하도록 의도되는 것이 가능하다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 정보, 필요 조건 정보 및/또는 공급 정보가 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 가격 정보 요소 및/또는 적어도 하나의 에너지량 정보 요소를 배타적으로 포함하는 것이 제공된다. 정보, 필요 조건 정보 및/또는 공급 정보는 특히 바람직하게는 복수의 가격 정보 요소 및/또는 복수의 에너지량 정보 요소를 포함한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 분배 방법이 또한 복합 에너지 가격들에 적용되는 것이 유리하게는 가능하다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및/또는 제3 단계에 선행하는 제9 단계에서, 에너지 컨슈머가 필요 조건 정보가 기반하는 요청될 에너지량을 결정하는 것이 제공된다. 결과적으로, 에너지 컨슈머가 요청을 중앙 유닛에 제시하기 전에, 현재 필요하고/하거나 특정 기간에 걸쳐 필요한 에너지량을 에너지 컨슈머가 초기에 결정하는 것이 유리하게는 가능하다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 중앙 유닛과 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원 사이의 통신 즉, 정보 교환 또는 데이터 교환이 유선 또는 무선 방식으로 특히, 바람직하게는 인터넷 프로토콜 기반 방법 및/또는 버스 시스템 특히, CAN 버스를 통하여 수행되는 것이 제공된다. 통신은 매우 특히 바람직하게는 공공 및/또는 사설 네트워크를 통하여 그리고/또는 인터넷을 통하여 일어난다. 특히, 통신은 ISO 15118 표준에 따라 일어난다. 특히, 이용 가능한 에너지량, 필요한 에너지량 및 가격 정보와 관련하는 정보가 교환될 수 있는 방식으로 정보 교환 또는 데이터 교환이 제공되는 것이 중요하다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 시스템이 또한 중앙 유닛과 데이터를 교환할 수 없는 에너지 컨슈머들 및/또는 에너지원들을 포함하는 것이 제공된다. 이러한 경우에, 특히 바람직하게는 중앙 유닛이 에너지 컨슈머의 필요한 에너지량 및/또는 에너지원의 제공된 에너지량을 측정하고 특히, 필요 조건 정보 또는 공급 정보를 생성하는 것이 제공된다. 결과적으로, 또한 더 오래된 에너지 컨슈머들 또는 에너지원들을 시스템으로 통합시키고 더 오래된 에너지 컨슈머들 또는 에너지원들을 에너지 분배 방법의 범주에서 고려하는 것이 특히 유리하게는 가능하다.
당업자는 중앙 유닛이 이러한 타입의 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원이 능동적으로 방법에 관여할 수 없으므로, 미리 정해진 기준들에 기반하여 이러한 타입의 에너지 컨슈머 및/또는 에너지원에 대한 에너지량을 분배한다는 점을 이해할 것이다. 이렇게 하기 위해, 중앙 유닛은 바람직하게는 상술하고 종래 기술로부터 알려져 있는 방법들을 이용한다.
본 발명의 추가 논제 사안은 중앙 유닛, 적어도 하나의 에너지원 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템이며, 중앙 유닛, 에너지원 및 에너지 컨슈머는 정보를 교환하도록 상호 연결되며, 주택 에너지 관리 시스템은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.
결과적으로, 중앙 유닛이 에너지 컨슈머들과 관련하는 임의의 추가 정보가 구비될 필요가 없는 컴팩트한 주택 에너지 관리 시스템을 제공하는 것이 유리하게는 가능하고, 그 결과 중앙 유닛이 유리하게는 단순히 설계될 수 있고 특히 다수의 에너지 컨슈머와 호환된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 주택 에너지 관리 시스템은 특히 유리하게는 단순하고 컴팩트한 것으로서 설계될 수 있고 그에 상응하게 적은 비용으로 구현될 수 있다. 복수의 주택 자동화 시스템은 특히 바람직하게는 링크된 예를 들어, 종속된 방식으로 제공될 수 있으며, 하나의 에너지 컨슈머는 그 때 특히, 추가 주택 자동화 시스템의 추가 중앙 유닛이다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 주택 에너지 관리 시스템은 디바이스를 포함하며, 디바이스는 중앙 유닛, 에너지원 및/또는 에너지 컨슈머를 포함하는 것이 제공된다. 디바이스는 특히 바람직하게는 특히, 전기 자동차에 대한 가정 충전 장치이다. 결과적으로, 특히 컴팩트한 설계를 갖는 주택 에너지 관리 시스템을 제공하는 것이 유리하게는 가능하다.
본 발명의 추가 논제 사안은 기계 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이며, 프로그램 코드는 주택 에너지 관리 시스템 특히, 중앙 유닛, 에너지원 및/또는 에너지 컨슈머 상에서 실행되면, 주택 에너지 관리 시스템 특히, 중앙 유닛, 에너지원 및/또는 에너지 컨슈머가 본 발명에 따른 방법을 수행하게 한다.
본 발명의 추가 논제 사안은 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 컴퓨터 프로그램 제품이며, 컴퓨터 프로그램 제품은 저장 매체 상에 제공되는 컴퓨터 프로그램을 가지며, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능 프로그램 코드를 포함하며, 프로그램 코드는 주택 에너지 관리 시스템 특히, 중앙 유닛, 에너지원 및/또는 에너지 컨슈머 상에서 실행되면, 주택 에너지 관리 시스템 특히, 중앙 유닛, 에너지원 및/또는 에너지 컨슈머가 본 발명에 따른 방법을 수행하게 한다.
가능한 유리한 실시예들에 대하여, 참조가 본 발명에 따른 방법에 대하여 주어지는 설명들에 행해지며, 본 발명에 따른 방법은 마찬가지로 본 논제 사안에 적용되고, 그 반대도 그렇다.
본 발명의 추가 상세들, 특징들 및 이점들을 도면들에서, 그리고 또한 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들의 이하의 설명에서 볼 수 있다. 도면들은 필수적 본 발명의 개념을 제한하지 않는 본 발명의 예시적 실시예들만을 도시한다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 주택 에너지 관리 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 정보의 그래프에 의한 표현을 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 필요 조건 정보의 그래프에 의한 표현을 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 방법을 도시한다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 주택 에너지 관리 시스템(1)을 도시한다. 주택 에너지 관리 시스템(1)은 적어도 하나의 에너지 컨슈머(20)에 연결되는 중앙 유닛(10)을 포함한다. 상기 연결은 인터넷 프로토콜 기반 방법 또는 버스 시스템에 따른 유선 또는 무선 통신을 통하여, 여기서 예로서, 인트라넷을 통하여 확립된다. 이러한 타입의 통신은 실선들에 의한 본 표현에 따라 나타내어진다.
에너지 컨슈머(20)는 예를 들어, 전기 자동차이다. 여기서, 주택 에너지 관리 시스템은 추가 에너지 컨슈머들(20', 20", 20"' 및 20"")을 포함한다. 이들은 예를 들어, 열 펌프(20'), 냉장고(20"), 세탁기(20"') 및 식기 세척기(20"")일 수 있다.
이러한 에너지 컨슈머들(20 내지 20"")은 재차 외부 서비스들 또는 시스템들(60' 내지 60"")에 연결되며, 세탁기(20"') 및 식기 세척기(20"")는 외부 시스템(60""), 여기서 주택 자동화 시스템(HAS)에 함께 연결된다. 이러한 시스템들이 그 자체로 주택 에너지 관리 시스템의 일부를 형성하지 않는다는 것을 분명하게 하기 위해, 상응하는 연결들은 파선들로 나타내어진다. 전기 자동차(20)는 예를 들어, 온 보드 시스템들을 통하여 인터넷(60')으로, 열 펌프(20')는 기상 서비스들(60")로, 그리고 냉장고는 추가 HAS(60"')로 연결된다.
주택 에너지 관리 시스템(1)은 에너지원(30), 여기서 에너지를 전류의 형태로 상기 시스템으로 공급할 수 있는 태양광 인버터를 갖는 광발전 시스템을 더 포함한다.
주택 에너지 관리 시스템(1)이 상황에 따라 에너지원(30) 또는 에너지 컨슈머(20)로서 작동할 수 있는 유닛들을 포함하는 것이 또한 가능하다. 그러므로 이러한 의미에서, 결합된 에너지 컨슈머들 또는 에너지원들(23')이 수반된다. 여기서, 이는 에너지 공급 상황에 따라 에너지를 시스템으로 공급하거나 에너지를 저장하는 배터리(23')일 수 있다. 더욱이 본 경우에, 외부 에너지 관리 시스템(60""') 예를 들어, 시영 전력망에 연결되는 스마트 계량기(23)가 제공된다. 스마트 계량기(23)는 에너지를 광발전 시스템으로부터 외부 에너지 관리 시스템(60""')으로 공급하고, 다른 한편으로는, 이러한 외부 시스템(60""')으로부터의 에너지를 주택 에너지 관리 시스템(1)에 공급한다.
중앙 유닛(10)은 그 자체가 마찬가지로 외부 시스템들 또는 서비스들(60)에 연결될 수 있다. 따라서, 이는 예를 들어, 이러한 타입의 외부 시스템들(60)에 의해 이용 가능한 에너지량과 관련하는 정보 및 연관된 가격 정보가 공급될 수 있다.
더욱이, 추가 에너지원들 또는 에너지 컨슈머들(50)이 여기서 중앙 유닛(10)에 연결된다. 그러나, 이들은 이중 실선들로 나타내어지는 IP 기반 통신일 수 없다. 이러한 에너지 컨슈머들 또는 에너지원들을 또한 본 발명에 따른 시스템(1) 또는 본 발명에 따른 방법으로 포함시키기 위해, 중앙 유닛은 에너지 흡수 또는 에너지의 출력을 측정하고 결정된 측정된 값들에 따라 진행하며, 중앙 유닛은 지정된 우선 순위화 기준들에 기반하여 이러한 시스템들(50)에 대해 에너지량들을 할당한다. 대안적으로, 추가 에너지원들 또는 에너지 컨슈머들(50)이 에너지 컨슈머(20) 또는 에너지원(30)에 연결되는 결과로, 중앙 유닛이 상술한 바와 같이 통신하는 추가 에너지원들 또는 에너지 컨슈머들에 간접적으로 또는 비직접적으로 중앙 유닛이 연결되는 것을 상상할 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 정보의 그래프에 의한 표현을 도시한다. 이는 시간에 대하여 ㎾의 이용 가능한 에너지량의 그래프로서 여기서 적절히 도표화되며, 상이한 가격들은 상이한 영역들로 나타내어진다. kWh 당 센트로 나타내어지는 가격들은 순전히 예로서 이해되어야 한다.
많은 에너지가 높은 가격들로 이용 가능하고 매우 적은 에너지가 낮은 가격들로 이용 가능한 중간 부분에서의 기간이 있다는 것을 바로 알 수 있다. 실질적으로 일정한 에너지량은 이러한 시간들 외에서 평균 가격들로 이용 가능하다. 이러한 타입의 그래프는 특히, 특정 에너지원(30)과 관련할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 중에, 중앙 유닛(10)은 전체 주택 에너지 관리 시스템(1)에 대한 정보를 결정하며, 이러한 정보는 본 표현과 유사한 형태로 나타내어져, 시간이 지남에 따른 특정 가격들로의 총이용 가능한 에너지를 나타낼 수 있다.
따라서 여기서, 정보는 시간에 관하여 특정 가격으로의 이용 가능한 에너지량을 포함한다. 예를 들어, 특정 에너지량의 소스, 에너지량과 연관된 CO2 배출 또는 에너지량에서의 재생 가능한 에너지들의 비율과 같은 부가 정보가 마찬가지로 포함될 수 있지만, 필수적이지 않고 또한 바람직하게는 포함되지 않는다. 당업자는 그래프들 위의 적분이 총이용 가능한 에너지량을 나타낸다는 것을 이해할 것이다.
도 3은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 필요 조건 정보의 그래프에 의한 표현을 도시한다. 요청된 에너지량은 시간이 지남에 따른 ㎾로 도표화된다. 본 예에서, 연관된 에너지 컨슈머(20)는 시간이 지남에 따라 감소하는, 시초에서 실질적으로 일정한 에너지량을 필요로 한다. 나타내어지는 기간의 끝 무렵에, 에너지 컨슈머(20)는 어떻든 간에 어떤 추가 에너지도 필요로 하지 않는다.
도 4는 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 따른 방법을 도시한다. 방법은 에너지원(30') 예를 들어, 공공 전력망이 제8 단계(800)에서, 특정 기간 동안 특정 가격으로의 이용 가능한 에너지량들을 주택 에너지 관리 시스템(1)의 중앙 유닛(10)에 통지하는 이 시점에서 시작된다.
제8 단계(800) 전에, 후에 또는 이것과 동시에 수행될 수 있는 제9 단계(900)에서, 주택 에너지 관리 시스템(1)의 에너지 컨슈머(20)는 특히 미리 정해진 기간 동안 주택 에너지 관리 시스템(1)의 에너지 컨슈머(20)에 의해 필요로 되는 전력을 한정한다. 그 다음, 그것은 가격 및 미리 정해진 기간에 관하여 이용 가능한 에너지와 관련하는 정보에 대한 요청(101)을 주택 에너지 관리 시스템(1)의 중앙 유닛(10)에 제시한다.
그 다음, 제7 단계(700)에서, 중앙 유닛(10)은 정보와 마찬가지로, 미리 정해진 기간 동안의 제공되는, 가격 코딩된 에너지량을 포함하는 공급 정보를 얻기 위한 요청(701)을 주택 에너지 관리 시스템(1)에 위치되는 에너지원(30)에 제시한다. 에너지원(30)은 제7 단계(700)에서 이러한 공급 정보를 결정하고 이러한 공급 정보를 중앙 유닛(10)으로 전송한다.
제1 단계(100)에서, 중앙 유닛(10)은 미리 정해진 기간에서의 가격 코딩된, 이용 가능한 에너지량들을 포함하는 정보를 결정한다.
제2 단계(200)에서, 중앙 유닛(10)은 이러한 정보를 에너지 컨슈머(20)로 전송한다. 제3 단계(300)에서, 상기 에너지 컨슈머는, 중앙 유닛(10)에 의해 제공되는 정보 및 결정된 필요한 에너지를 고려하여, 공급 정보 또는 미리 정해진 기간에 대한 정보와 마찬가지로, 특정 가격으로 요청되거나 요청될 에너지량들을 포함하는 필요 조건 정보를 결정한다.
제4 단계(400)에서, 에너지 컨슈머(20)는 에너지 필요 조건 프로파일로 지칭될 수도 있는 필요 조건 정보를 중앙 유닛(10)으로 전송한다.
제5 단계(500)에서, 중앙 유닛(10)은 전송된 필요 조건 정보에 기반하여 그리고 전송된 공급 정보를 고려하여, 임의의 주어진 시간에, 총요청된 에너지량이 이 때에 이용 가능한 에너지량을 초과하는지 여부를 확인한다. 본 경우에, 이러한 조건은 필요 조건 정보가 실제로 이용 가능한 에너지량을 고려하여 결정되었던 하나의 에너지 컨슈머(20)만이 있으므로, 충족되지 않는다.
그러므로 이러한 경우에, 중앙 유닛(10)은 필요한 에너지량이 이용 가능하다는 것을 에너지 컨슈머(20)에 나타내는 확인 정보를 제6 단계(601)에서 에너지 컨슈머(20)에 전송할 것이다. 이는 중앙 유닛(10)이 필요 조건 정보에 대한 동의를 에너지 컨슈머(20)에 전송하는 것과 동등한 것으로 간주될 것이다. 어떤 경우에도, 에너지 컨슈머(20)가 에너지 컨슈머(20)의 필요 조건 정보에 따라 주택 에너지 관리 시스템(1)으로부터 에너지를 흡수하는 것이 관건이다.
도시되지 않은 일 실시예에 따르면, 주택 에너지 관리 시스템(1)은 복수의 에너지 컨슈머(20 내지 20"")를 포함한다. 이러한 경우에, 특히, 많은 에너지 컨슈머(20 내지 20"")가 다량의 에너지를 필요로 하는 피크 시간들에서, 제5 단계(500)에서의 체크가 총요청된 에너지량이 이 때에 이용 가능한 에너지량을 적어도 한번 초과한다는 것을 드러내는 것이 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 방법은 그 다음 반복하여 수행되지만, 그 점에서 중앙 유닛은 정보가 기반하는 제1 가격 정보를 제2의 더 높은 가격 정보로 적어도 부분적으로 대체한다. 각각의 에너지 컨슈머(20)가 또한 더 높은 (가상의) 제2 가격 정보를 고려하여 각각의 에너지 컨슈머(20)의 본래 요청된 에너지량들을 유지하는지, 아니면 예를 들어, 더 작은 에너지량들을 요청하는지를 각각의 에너지 컨슈머(20)가 그 다음 한번 더 결정해야 하므로, 경매 메커니즘이 그것으로 인해 다소 도입된다. 따라서, 더 높은 가격이 에너지 컨슈머(20)에 용인되는지 여부에 대한 결정은 후자에 의해 전적으로 행해지고 상이한 파라미터들에 의존할 수 있다. 따라서, 우선 순위화 시스템이 에너지 컨슈머(20')에 대해 지정될 수 있거나, 에너지 컨슈머(20"')는 때로는 높은 가격으로의 에너지 컨슈머(20"')의 에너지 흡수를 제한한다.
제2 가격이 전체 미리 정해진 기간에 적용되지 않아도 되지만, 충분히 그렇게 될 수도 있음은 분명하다. 따라서 예를 들어, 에너지 수요가 피크 시간들에서만 에너지 공급을 초과하고 더 높은 가상 가격의 의미에서의 제2 가격 정보가 이러한 시간들에서만 적용되는 것이 가능하다.
에너지원(30)이 또한 가격 변화에 대응하고, 예를 들어, 더 큰 에너지량들을 공급하고 그에 상응하게 공급 정보를 조정하는 것이 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서 마찬가지로 가능하다.
단계들은 주택 에너지 관리 시스템(1)의 설계 및 상황에 따라 부분적으로 달라지거나 생략될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 중앙 유닛(10), 적어도 하나의 에너지원(30) 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머(20)를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템(1)에서 에너지를 분배하는 방법으로서,
    상기 중앙 유닛(10), 상기 에너지원(30) 및 상기 에너지 컨슈머(20)는 정보를 교환하도록 상호 연결되며,
    - 제1 단계(100)에서, 상기 중앙 유닛(10)은 특정 기간 동안의 적어도 하나의 제1 가격 정보 요소 및 적어도 하나의 제1 에너지량 정보 요소를 포함하는 정보를 생성하며,
    - 제2 단계(200)에서, 상기 중앙 유닛(10)은 상기 에너지 컨슈머(20)로 상기 정보를 전송하며,
    - 제3 단계(300)에서, 상기 에너지 컨슈머(20)는 상기 정보를 고려하여, 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 요청되는 에너지량을 포함하는 필요 조건 정보를 결정하며,
    - 제4 단계(400)에서, 상기 에너지 컨슈머(20)는 상기 중앙 유닛(10)으로 상기 필요 조건 정보를 전송하며,
    - 제5 단계(500)에서, 상기 중앙 유닛(10)은 임의의 주어진 시간에, 상기 전송된 필요 조건 정보로부터 결정되는 총요청된 에너지량이 이 때에 이용 가능한 에너지량을 초과하는지 여부를 체크하며,
    - 제6 단계(601)에서:
    -- 상기 총요청된 에너지량이 각각의 시간에 상기 이용 가능한 에너지량 이하이면, 상기 중앙 유닛(10)은 상기 에너지 컨슈머(20)로 확인 정보를 전송하며, 상기 확인 정보는 에너지가 상기 필요 조건 정보에 따라 상기 에너지 컨슈머(20)에 이용 가능하다는 것을 나타내는 정보를 포함하고,
    -- 상기 총요청된 에너지량이 임의의 주어진 시간에 상기 이용 가능한 에너지량 보다 더 크면, 상기 방법은 다시 수행되며, 상기 제1 단계에서, 상기 중앙 유닛(10)은 상기 정보가 제2 가격 정보를 적어도 부분적으로 포함하는 방식으로 상기 정보를 생성하며, 상기 제2 가격 정보는 제1 가격 정보보다 더 높고, 상기 제2 가격 정보는 주택 에너지 관리 시스템 내에서는 가상의 가격 정보이고, 상기 제3 단계에서 에너지 컨슈머(20)가 제1 가격 정보보다 높은 제2 가격 정보를 고려하여 에너지 컨슈머(20)의 본래 요청된 에너지량들을 유지하는지, 더 작은 에너지량들을 요청하는지를 에너지 컨슈머(20)가 결정하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제7 단계에서, 상기 에너지원(30)은 미리 정해진 기간 동안 제공될 수 있는 최대 에너지량들을 포함하는 공급 정보를 생성하며, 제8 단계에서, 상기 에너지원(30)은 상기 중앙 유닛(10)으로 상기 공급 정보를 전송하며, 상기 중앙 유닛(10)은 상기 정보의 생성 동안의 상기 제1 단계 및 체크 동안의 상기 제5 단계 중 적어도 하나의 단계에서 상기 공급 정보를 고려하며, 상기 제7 단계 및/또는 상기 제8 단계는 상기 제1 단계 전에 일어나는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에 선행하는 부분적 단계에서, 상기 에너지 컨슈머(20)는 상기 중앙 유닛(10)으로 상기 정보에 대한 요청을 전송하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제7 단계에 선행하는 부분적 단계에서, 상기 중앙 유닛(10)은 상기 에너지원(30)으로 상기 공급 정보에 대한 요청을 전송하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 정보, 상기 필요 조건 정보 및 상기 공급 정보 중 적어도 하나는 미리 정해진 기간 동안의 적어도 하나의 가격 정보 요소 및 적어도 하나의 에너지량 정보 요소 중 적어도 하나만을 포함하는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 에너지 컨슈머(20)는 상기 제1 및 제3 단계 중 적어도 하나의 단계에 선행하는 제9 단계에서, 상기 필요 조건 정보가 기반하는 요청될 에너지량을 결정하는, 방법.
  7. 중앙 유닛(10), 적어도 하나의 에너지원(30) 및 적어도 하나의 에너지 컨슈머(20)를 포함하는 주택 에너지 관리 시스템(1)이며, 상기 중앙 유닛(10), 상기 에너지원(30) 및 상기 에너지 컨슈머(20)는 정보를 교환하도록 상호 연결되며, 주택 에너지 관리 시스템(1)은 제1항 또는 제2항에 청구되는 방법을 수행하도록 구성되는 주택 에너지 관리 시스템(1).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주택 에너지 관리 시스템(1)은 디바이스를 포함하며, 상기 디바이스는 상기 중앙 유닛(10), 상기 에너지원(30) 및 상기 에너지 컨슈머(20) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 주택 에너지 관리 시스템(1).
  9. 기계 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는, 저장 매체 상에 제공되는 컴퓨터 프로그램이며, 상기 프로그램 코드는 주택 에너지 관리 시스템(1) 상에서 실행되면, 상기 주택 에너지 관리 시스템(1)이 제1항 또는 제2항에 청구된 방법을 수행하게 하는, 저장 매체 상에 제공되는 컴퓨터 프로그램.
  10. 주택 에너지 관리 시스템(1)에서 에너지를 분배하는, 저장 매체 상에 제공되는 컴퓨터 프로그램이며, 상기 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능 프로그램 코드를 포함하며, 상기 프로그램 코드는 주택 에너지 관리 시스템(1) 상에서 실행되면, 상기 주택 에너지 관리 시스템(1)이 제1항 또는 제2항에 청구된 방법을 수행하게 하는, 상기 주택 에너지 관리 시스템(1)에서 에너지를 분배하는, 저장 매체 상에 제공되는 컴퓨터 프로그램.
KR1020170085493A 2016-07-05 2017-07-05 주택 에너지 관리 시스템에서 에너지를 분배하는 방법 KR102021179B1 (ko)

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