KR102163219B1 - 건물일체형 태양광발전 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 건축물에 구축된 건물일체형 태양광발전 제어시스템은 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 설치된 복수의 건물일체형 태양광발전 모듈들을 구비한 태양광 발전부, 건축물의 외부환경을 모니터링하는 외부환경 모니터링부, 건축물의 내부환경을 모니터링하는 내부환경 모니터링부 및 태양광 발전부로부터 발전된 전력 또는 전원부로부터 공급된 전력을 부하단으로 공급하되, 외부환경 모니터링부로부터 모니터링된 외부환경 모니터링 데이터 및 내부환경 모니터링부로부터 모니터링된 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 태양광 발전부의 동작 모드를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

건물일체형 태양광발전 제어시스템{CONTROLLING SYSTEM OF BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAIC}

본 발명은 태양광발전 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 그룹들을 시스템 현황에 따라 효율적으로 제어할 수 있는 건물일체형 태양광발전 제어시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

신재생에너지의 한 분야인 태양광 발전은 많은 장점으로 인해 그 수요가 급증하고 있으며, 최근에는 건물의 미적 요소에 기여함과 동시에 건설비용 절감 및 발전효율을 증대시킬 수 있는 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템 구축에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있다.

한편, 기존의 태양광발전 시스템의 제어기술은 단순 고장진단 및 유지보수 개념을 제시할 뿐, 화재 등의 BIPV 시스템이 구축된 건축물의 재난상황, 상용전원의 공급장애 등의 비상전력 필요상황 및 BIPV 시스템을 구성하는 BIPV 모듈들 각각이 설치된 장소의 온도 및 습도 조건에 따라 변경되는 PID(Potential Induced Degradation) 현상에 의한 발전량 감소 정도 등을 고려한 BIPV 시스템 운영 방식을 제시하지 못하고 있는 현실이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 BIPV 시스템이 구축된 건축물의 재난상황에서 건축물 내 전력시스템을 효율적으로 제어하여 인명피해 및 부하단 내 주요 기기들로의 전력 차단을 최소화함과 동시에 평상시의 발전효율 또한 높일 수 있는 건물일체형 태양광발전 제어시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 설치된 복수의 건물일체형 태양광발전 모듈들을 구비한 태양광 발전부; 상기 건축물의 외부환경을 모니터링하는 외부환경 모니터링부; 상기 건축물의 내부환경을 모니터링하는 내부환경 모니터링부; 및 상기 태양광 발전부로부터 발전된 전력 또는 전원부로부터 공급된 전력을 부하단으로 공급하되, 상기 외부환경 모니터링부로부터 모니터링된 외부환경 모니터링 데이터 및 상기 내부환경 모니터링부로부터 모니터링된 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 제어하는 제어부를 포함하는 건물일체형 태양광발전 제어시스템이 제공된다.

한편, 건물일체형 태양광발전 제어시스템은 상기 전원부와 상기 부하단 사이에 전기적으로 연결된 무정전 전원공급 장치; 하나 이상의 인스트럭션들을 저장하는 메모리와, 상기 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 비상발전 필요시(時)구간, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 상기 건축물의 재난위험도, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 부하단의 추정사용량 및 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습시키는 프로세서를 구비한 학습부; 상기 제어부 및 상기 태양광 발전부 사이를 전기적으로 연결하는 전력모드 제어스위치; 상기 전력모드 제어스위치 및 상기 태양광 발전부 사이를 전기적으로 연결하는 개별 인버터들, 개별 컨버터들 및 통합 인버터;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 태양광 발전부는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 일부 모듈들로 구성된 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 상기 일부 모듈들과 다른 일부 모듈들로 구성된 제2 태양광발전 모듈 그룹을 포함하되, 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 내의 상기 일부 모듈들은 상호 직렬적으로 연결되고, 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹 내의 상기 다른 일부 모듈들은 상호 직렬적으로 연결되며, 상기 개별 인버터들은 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제1 개별 인버터 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제2 개별 인버터를 포함하고, 상기 개별 컨버터들은 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제1 개별 컨버터 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제2 개별 컨버터를 포함하며, 상기 제1 개별 인버터 및 상기 제1 개별 컨버터는 상호 병렬적으로 연결되고, 상기 제2 개별 인버터 및 상기 제2 개별 컨버터는 상호 병렬적으로 연결되며, 상기 통합 인버터는 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹 모두와 직렬적으로 연결되고, 상기 제어부는 학습된 상기 비상발전 필요시구간, 학습된 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 학습된 상기 재난위험도, 학습된 상기 부하단의 추정사용량 및 학습된 상기 태양광 발전부의 동작 모드에 따라 상기 무정전 전원공급 장치, 상기 전력모드 제어스위치, 상기 개별 인버터들, 상기 개별 컨버터들, 상기 통합 인버터 및 상기 태양광 발전부를 제어할 수 있다.

한편, 상기 학습부는 상기 외부환경 모니터링 데이터 및 상기 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 상기 비상발전 필요시구간, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량 및 상기 재난위험도를 학습하고 상기 부하단의 사용전력 모니터링 데이터에 기초하여 상기 부하단의 추정사용량을 학습한 후, 학습된 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 학습된 상기 재난위험도 및 학습된 상기 부하단의 추정사용량에 기초하여 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습하며, 상기 외부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 외부풍향, 외부풍속, 외부온도, 외부습도 및 일사량을 포함하고, 상기 내부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 내부유독가스량, 상기 전원부로부터의 공급전력량, 상기 무정전 전원공급 장치의 상태, 상기 전력모드 제어스위치의 상태, 상기 개별 인버터들의 상태, 상기 개별 컨버터들의 상태, 상기 통합 인버터의 상태, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 순시발전량을 포함하며, 상기 태양광 발전부의 동작 모드는 상기 태양광 발전부에 의해 발전된 전력이 상기 통합 인버터를 통해 전달되는 통합발전모드 및 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹이 상기 개별 인버터들 또는 상기 개별 컨버터들에 의해 제어되는 개별제어모드 중 어느 하나로 선택되되, 상기 개별제어모드에서 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각은 발전모드 및 부하모드 중 어느 하나로 동작하고, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 상기 부하모드로 동작하는 적어도 하나의 건물일체형 태양광발전 모듈은 자연환기모드, 강제흡배기모드 및 차폐모드 중 어느 하나로 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 태양광발전 모듈들별로 시스템 내외부환경을 모니터링하고, 모니터링된 정보들에 기초하여 태양광 발전부의 동작 모드에 대한 학습을 수행하여, 학습된 태양광 발전부의 동작 모드에 따라 태양광 발전부, UPS, 전력모드 제어스위치 및 인버터들 및 컨버터들을 제어함으로써, 시스템이 구축된 건축물의 주변환경이 변화하더라도 그러한 변화에 따른 기초정보를 업데이트할 필요 없이 태양광 시스템의 구동 환경을 최적화할 수 있게 된다.

나아가, 시스템이 구축된 건축물 내에 화재 등의 재난상황이 발생하더라도 건물소실에 따른 물적피해 내지 유독가스에 의한 인명피해를 최소화함과 동시에 태양광 시스템의 구동 환경 또한 최적화시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템이 설치된 건축물을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템의 학습 유닛 및 학습과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 학습 유닛을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치를 나타내는 하드웨어 구성도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 모듈들의 제어방식을 예시적으로 나타낸 도면들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템이 설치된 건축물을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 상호 참조하면, 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)은 태양광 발전부(100), 제어부(200), 무정전 전원공급 장치(300, Uninterruptible Power supply System; UPS), 전력모드 제어스위치(310), 개별 인버터들(320) 및 개별 컨버터들(330), 통합 인버터(340), 학습부(400), 외부환경 모니터링부(510) 및 내부환경 모니터링부(520)를 포함할 수 있다. 상기 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)은 도 2에 도시된 빌딩(Bd)과 같은 다양한 건축물에 구축될 수 있다.

태양광 발전부(100)는 빌딩(Bd)과 같은 다양한 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 설치되는 복수의 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)로 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 건물일체형 태양광발전 모듈들(M) 각각은 모듈 내에서 상호 직렬로 연결된 복수의 태양전지 셀들(미도시)로 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)은 복수의 그룹들로 그룹핑될 수 있다. 구체적으로, 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)은 도 1 내지 도 2에 도시된 것과 같이 제1 태양광발전 모듈 그룹(110), 제2 태양광발전 모듈 그룹(120) 및 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)으로 그룹핑될 수 있으며, 그룹들(110, 120, 130) 각각에 포함된 건물일체형 태양광발전 모듈들은 도 2에 도시된 것과 같이 상호 직렬적으로 연결될 수 있다.

여기서, 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)은 다양한 방식에 의해 그룹핑될 수 있다. 일 예로, 상기 그룹핑은 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)이 설치되는 빌딩(Bd)의 물리적 구조(예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 빌딩(Bd)의 외벽별 그룹핑)에 따라 수행될 수 있다. 다른 예로, 상기 그룹핑은 건물일체형 태양광발전 모듈들(M)이 설치되는 빌딩(Bd)의 물리적 구조 및 외부환경(예를 들어, 인접구조물(Ns)을 고려한 각 모듈들별 일사량, 풍향, 풍속 등)을 종합적으로 고려하여 수행될 수 있다. 한편, 도 2에는 인접구조물(Ns)이 건물 등의 인공구조물인 것으로 도시되었으나, 상기 인접구조물(Ns)은 빌딩(Bd)으로의 일사량 및 풍량, 풍속에 영향을 미치는 산 등의 자연구조물일 수 있음은 물론이다.

도 1에서는 편의상 3개의 태양광발전 모듈 그룹들 및 각 그룹들 내 구비된 3개의 태양광발전 모듈들만이 도시되어 있으나, 태양광발전 모듈 그룹들의 수 및 각 그룹들 내 구비된 태양광발전 모듈들의 수가 이에 제한되지 않음은 물론이다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전부(100)는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 모두가 통합 인버터(340)와 직렬연결되어 발전된 전력 모두가 통합 인버터(340)를 통해 전달되는 통합발전모드 및 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각이 개별 인버터들(320) 또는 개별 컨버터들(330)과 연결되어 제어되는 개별제어모드 중 어느 하나로 동작할 수 있다.

또한, 도시되지 않았으나 건물일체형 태양광발전 모듈들(M) 각각에는 상기 개별제어모드 중 부하모드에서 구동되는 환기제어유닛(미도시)이 구비될 수 있다.

상기 태양광 발전부(100)의 동작 모드 및 상기 환기제어유닛에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

제어부(200)는 태양광 발전부(100)로부터 발전된 전력 또는 전원부(G)로부터 공급된 전력을 부하단(L)으로 공급하거나, 전원부(G)로부터의 공급전력량, 부하단(L)의 전력소비량, 태양광 발전부(100)의 발전량을 고려하여 태양광 발전부(100)로부터 발전된 전력을 시스템 외부로 전달할 수 있다.

이를 위해, 제어부(200)에는 전원부(G), UPS(300), 태양광 발전부(100) 및 부하단(L)을 전기적으로 연결하는 배전반(distribution panel, 미도시)이 구비될 수도 있다.

또한, 제어부(200)는 외부환경 모니터링부(510)로부터 모니터링된 데이터 및 내부환경 모니터링부(520)로부터 모니터링된 데이터에 기초하여 태양광 발전부(100)의 동작 모드를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(200)는 학습부(400)가 상기한 모니터링 데이터들로 학습한 결과물에 기초하여 태양광 발전부(100), UPS(300), 전력모드 제어스위치(310) 및 인버터들 및 컨버터들(320, 330, 340)의 동작을 제어할 수 있다.

이를 위해, 제어부(200)에는 학습부(400)로부터 전달받은 데이터에 기초하여 각 구성들의 동작을 제어하기 위한 유닛들, 예를 들면 태양광 발전부 제어 유닛, 무정전 전원공급 장치 제어 유닛, 전력모드 제어스위치 제어 유닛, 인버터 제어 유닛, 컨버터 제어 유닛 및 상기 제어 유닛들을 컨트롤하는 컨트롤러 등이 구비될 수도 있다.

UPS(300)는 전원부(G)와 부하단(L) 사이에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전원부(G)에서의 전원장애나 전원부(G) 인근 선로의 정전 등의 경우에도 필요 시 정상적인 전원을 부하단(L)에 공급하는 역할을 수행할 수 있다.

일부 실시예에서, UPS(300)는 전원부(G)와 제어부(200) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, UPS(300)는 제어부(200) 내 배전반(미도시)과 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다.

도시되지 않았으나, UPS(300) 내부에는 컨버터, 인버터 및 배터리가 구비될 수 있으며, UPS(300)는 전원부(G)의 상태 또는 제어부(200)의 배전반 상태 등에 따라 내부 컨버터, 내부 인버터 및 배터리가 턴-온된 활성 모드, 내부 인버터만 턴-오프된 배터리 충전 모드, 내부 컨버터, 내부 인버터 및 배터리 모두가 턴-오프된 비활성 모드로 동작할 수 있다.

전력모드 제어스위치(310)는 태양광 발전부(100)와 제어부(200)를 연결하는 전력 선로 사이에 위치하여, 태양광 발전부(100)의 동작 모드를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

구체적으로, 전력모드 제어스위치(310)의 스위칭 동작을 통해, 태양광 발전부(100)에서 발전된 전력을 통합 인버터(340)를 통해 제어부(200)로 전달시키는 통합발전모드 및 태양광 발전부(100)의 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각이 개별 인버터들(320) 또는 개별 컨버터들(330)과 연결되는 개별제어모드를 결정할 수 있다.

개별 인버터들(320), 개별 컨버터들(330) 및 통합 인버터(340)는 전력모드 제어스위치(310)와 태양광 발전부(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

구체적으로, 개별 인버터들(320)은 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)과 직렬적으로 연결된 제1 개별 인버터, 제2 태양광발전 모듈 그룹(120)과 직렬적으로 연결된 제2 개별 인버터, 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)과 직렬적으로 연결된 제3 개별 인버터를 포함할 수 있고, 개별 컨버터들(330)은 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)과 직렬적으로 연결된 제1 개별 컨버터, 제2 태양광발전 모듈 그룹(120)과 직렬적으로 연결된 제2 개별 컨버터, 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)과 직렬적으로 연결된 제3 개별 컨버터를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제3 개별 인버터들 각각은 도 1에 도시된 것과 같이 상기 제1 내지 제3 개별 컨버터들 각각과 상호 병렬적으로 연결될 수 있으며, 통합 인버터(340)는 도 1에 도시된 것처럼 제1 내지 제3 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 모두와 직렬적으로 연결될 수 있다.

한편, 통합 인버터(340)의 용량은 개별 인버터들(320) 각각의 용량보다 클 수 있다. 일 예로, 통합 인버터(340)의 용량은 개별 인버터들(320)의 총 용량과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 개별 인버터들(320) 각각의 용량은 대응되는 태양광발전 모듈 그룹 내 구비된 태양광발전 모듈들의 개수에 따라 상이해질 수 있다.

상기와 같은 연결 구조를 통해 태양광 발전부(100)는 시스템 환경에 따른 최적의 동작을 수행할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.

외부환경 모니터링부(510)는 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)이 구축된 건축물의 외부 환경을 모니터링하며, 내부환경 모니터링부(520)는 상기 건축물의 내부 환경을 모니터링하는 역할을 수행할 수 있다. 도시되지 않았으나, 태양광발전 모듈들(M) 각각에는 상기한 외부환경 및 내부환경의 모니터링을 위한 센서들이 구비될 수 있다.

외부환경 모니터링을 위한 각 센서들은 건물일체형 태양광발전 모듈들(M) 각각에서의 외부풍향, 외부풍속, 외부온도, 외부습도 및 일사량을 센싱하고, 내부환경 모니터링을 위한 각 센서들은 해당 태양광발전 모듈(M)이 위치한 내부공간에 사람이 존재하는지 여부, 전원부(G)로부터의 공급전력량, UPS(300)의 동작 상태, 전력모드 제어스위치(310)의 상태, 인버터들 및 컨버터들(320, 330, 340) 각각의 상태, 부하단(L)의 사용전력량과, 건물일체형 태양광발전 모듈들(M) 각각에서의 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 내부유독가스량, 순시발전량을 센싱할 수 있다(한편, 상기 부하단의 사용전력량은 내부환경 모니터링부와는 별도로 구비된 모니터링 유닛에 의해 모니터링될 수도 있다).

외부환경 모니터링부(510) 및 내부환경 모니터링부(520)를 통해 모니터링된 상기 정보들은 게이트웨이(미도시)로 전송될 수 있으며, 게이트웨이는 상기 모니터링부들(510, 520)로부터 전달된 정보들을 저장하여 학습부(400)로 전달할 수 있다.

일부 실시예들에서, 게이트웨이는 상기 모니터링 정보들을 학습부(400)의 기계학습에 보다 적합한 형태로 가공하여 저장 및 전달할 수도 있다. 일 예로, 게이트웨이는 상술한 것과 같이 건물일체형 태양광발전 모듈(M)별로 센싱된 외부풍향, 외부풍속, 외부온도, 외부습도, 일사량, 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 순시발전량을 태양광발전 모듈 그룹(110, 120, 130)별로 통계 계산하여 학습부(400)로 전달할 수 있다.

학습부(400)는 상기 게이트웨이를 통해, 또는 상기 모니터링부들(510, 520)과 직접 통신하여 상기한 모니터링 정보들을 전달받을 수 있다. 또한, 학습부(400)는 상기한 모니터링 정보들 외에도 사용자로부터 HMI(human machine interface, 미도시)를 통해 입력된 HMI 데이터, 부하단(L) 내 기기들 각각에 대한 중요도, 부하단(L) 내 기기들 각각의 상태정보 등을 수집할 수도 있다. 부하단(L) 내 기기들 각각에 대한 중요도는 부하단(L) 내 각각의 기기들로부터 수집되거나 HMI를 통해 사용자로부터 수집될 수 있다.

학습부(400)는 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 저장하는 메모리와, 상기 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 비상발전 필요시(時)구간, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 상기 건축물의 재난위험도, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 부하단의 추정사용량 및 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습시키는 프로세서를 구비할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술하도록 한다. 한편, 상기한 인스트럭션이란 기능을 기준으로 묶인 일련의 컴퓨터 판독가능 명령어들로서 컴퓨터 프로그램의 구성 요소이자 프로세서에 의해 실행되는 것을 가리킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 제어시스템의 학습 유닛 및 학습과정을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하여 상술한 학습부(400)는 신경망(neural network)에 대한 학습을 수행하는 기계 학습 장치(1000)로 구현될 수 있다. 상기한 신경망이란 신경 구조를 모방하여 고안된 모든 종류의 기계학습 모델을 포괄하는 용어로서, 상기 신경망은 예를 들면 인공 신경망(artificial neural network; ANN), 컨볼루션 신경망(convolutional neural network; CNN) 등의 모든 종류의 신경망 기반 모델을 포함할 수 있다.

학습 장치(1000)는 노트북, 데스크톱(desktop), 랩탑(laptop), 서버(server) 등이 될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 컴퓨팅 기능이 구비된 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨팅 장치의 일 예는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.

한편, 도 3에서는 학습 장치(1000)가 하나의 컴퓨팅 장치로 구현된 예를 도시하고 있으나 실제 물리적 환경에서 학습 장치(1000)는 복수의 컴퓨팅 장치로 구성될 수 있고, 복수의 컴퓨팅 장치가 제1 기능과 제2 기능을 나누어 구현할 수도 있다. 즉, 학습 장치(1000)의 제1 기능은 제1 컴퓨팅 장치에서 구현되고, 제2 기능은 제2 컴퓨팅 장치에서 구현될 수도 있다.

학습 장치(1000)는 외부환경 모니터링부(510)에 의해 수집된 외부환경 모니터링 데이터(11)와, 내부환경 모니터링부(520)에 의해 수집된 내부환경 모니터링 데이터(12) 및 사용전력 모니터링 데이터(13)에 기초하여 신경망 학습을 수행할 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 학습 장치(1000)는 HMI를 통해 사용자로부터 입력된 HMI 데이터 및 부하단 내 각각의 로드들(즉, 기기들)로부터 수집 분석된 로드 데이터를 추가적으로 반영하여 신경망 학습을 수행할 수도 있다. 상기 신경망은 복수의 출력 레이어와 상기 복수의 출력 레이어에 의해 공유되는 적어도 하나의 특징 추출 레이어를 포함할 수도 있다.

한편, 학습에 사용되는 상기 신경망은 멀티 레이어를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 신경망은 도 4에 도시된 것과 같이 구성되되, 학습부(400)는 외부환경 모니터링 데이터(11) 및 내부환경 모니터링 데이터(12)에 기초하여 비상발전 필요시구간을 먼저 산정하고, 산정된 비상발전 필요시구간 동안의 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량(14) 및 재난위험도(15)를 학습하고 부하단의 사용전력 모니터링 데이터(13)에 기초하여 상기 비상발전 필요시구간 동안의 부하단의 추정사용량(16)을 학습한 후, 학습된 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량(14), 학습된 재난위험도(15) 및 학습된 부하단의 추정사용량(16)에 기초하여 태양광 발전부의 동작 모드(17)를 학습할 수 있다.

상기 비상발전 필요시구간은 상용전원의 장애, 부하단의 과전력소모, 화재 등의 재난상황 발생에 의해 건축물의 내외부 환경이 변경됨에 따라, 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)이 평시(平時)에서와 다른 비상발전 모드로 시스템의 전력제어를 수행해야 하는 시간의 길이를 의미할 수 있다. 상기 비상발전 모드는 예를 들면 전원부(G, 즉, 건물 외부의 상용전원)의 장애가 발생하여 UPS(300)로 전력을 공급하는 경우, 건물 내부의 화재 발생에 따라 화재 확산방지를 위해 부하단(L)으로의 전력공급을 차단하는 경우 등이 있을 수 있다.

한편, 경우에 따라서, 상기 비상발전 필요시구간은 상술한 것처럼 학습부(400)에 의해 산정되지 않고 HMI 등을 통해 사용자로부터 단순 입력될 수도 있다.

모듈별 추정발전량(14)은 상기 비상발전 필요시구간 동안에서의 태양광발전 모듈들(M) 각각의 발전량 추정치를 의미할 수 있다. 기준 시간별로 태양광 조사각, 주변구조물의 음영에 의해 일사량이 달라질 수 있고 태양광발전 모듈들(M)의 내외부온도 및 습도에 따라 (PID 현상발생의 정도가 달라지므로) 발전효율이 달라질 수 있으므로, 상기 비상발전 필요시구간 동안에서의 내외부온도, 내외부습도, 일사량 및 현재의 태양광발전 모듈들(M)의 순시발전량에 기초하여 상기 비상발전 필요시구간 동안에서의 태양광발전 모듈들(M)의 발전량이 추정될 수 있다.

재난위험도(15)는 건물일체형 태양광발전 모듈들(M) 각각에서의 내외부온도 및 습도 차이, 내부산소량, 내부유독가스량에 따라 각 태양광발전 모듈들(M)이 위치된 공간에서의 재난발생가능성을 산출하고, 산출된 모든 태양광발전 모듈들(M) 각각의 재난발생가능성에 기초하여 시스템이 구축된 건축물 전체의 재난위험도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 특정 태양광발전 모듈(M)이 설치된 공간에 화재가 발생한 것으로 추정되나 후술할 것과 같이 특정 태양광발전 모듈(M)의 환기제어유닛을 제어하는 등에 의해 다른 공간으로 화재가 확산될 가능성이 낮은 경우, 학습부(400)는 이러한 상황을 고려하여 건축물 전체의 재난위험도(15)를 판단할 수 있다.

태양광 발전부의 동작 모드(17)는 시스템환경에 따라 다양한 모드를 가질 수 있다.

구체적으로, 태양광 발전부의 동작 모드(17)에는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 모두가 통합 인버터(340)와 직렬연결되어 발전된 전력 모두가 통합 인버터(340)를 통해 전달되는 통합발전모드 및 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각이 개별 인버터들(320) 또는 개별 컨버터들(330)과 연결되어 제어되는 개별제어모드가 있을 수 있다. 개별제어모드는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각을 별도 제어하는 모드로서, 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각은 발전모드 또는 부하모드로 동작할 수 있다.

한편, 상기한 외부환경 모니터링 데이터(11), 내부환경 모니터링 데이터(12), 사용전력 모니터링 데이터(13), HMI 데이터 및 로드 데이터 중 적어도 일부는 정답 레이블 정보가 주어진 트레이닝 데이터일 수 있다.

일부 실시예들에서, 외부환경 모니터링 데이터(11), 내부환경 모니터링 데이터(12), HMI 데이터 및 로드 데이터는 서로 다른 개수의 데이터(즉, 트레이닝 샘플 개수)를 포함할 수 있으며, 이 경우 일부 데이터의 오버 샘플링(over-sampling)을 통해 샘플 개수가 부족한 데이터의 샘플 개수를 증가시키는 과정이 더 수행될 수도 있다.

이와 같이 학습된 태양광 발전부 동작 모드(17)에 기초하여, 제어부(200)의 태양광 발전부 제어 유닛, 무정전 전원공급 장치 제어 유닛, 전력모드 제어스위치 제어 유닛, 인버터 제어 유닛, 컨버터 제어 유닛 및 상기 제어 유닛들을 컨트롤하는 컨트롤러 등이 태양광 발전부(200), UPS(300), 전력모드 제어스위치(310) 및 인버터들 및 컨버터들(320, 330, 340)을 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 학습 유닛을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치를 나타내는 하드웨어 구성도이다. 도 5의 컴퓨팅 장치는 도 3를 참조하여 설명한 기계 학습 장치(1000)일 수 있으며, 이하에서는 컴퓨팅 장치(1000)라는 용어를 사용하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(1000)는 하나 이상의 프로세서(1100), 버스(1500), 통신 인터페이스(1700), 프로세서(1100)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드하는 메모리(1300)와, 컴퓨터 프로그램(1910)을 저장하는 스토리지(1900)를 포함할 수 있다. 다만, 도 5에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들 만이 도시되어 있고, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.

프로세서(1100)는 컴퓨팅 장치(1000)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(1100)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(1100)는 본 개시의 실시예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 컴퓨팅 장치(1000)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다.

메모리(1300)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(1300)는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위하여 스토리지(1900)로부터 하나 이상의 프로그램(1910)을 로드할 수 있다. 메모리(1300)는 RAM과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

버스(1500)는 컴퓨팅 장치(1000)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(1500)는 주소 버스(Address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.

통신 인터페이스(1700)는 컴퓨팅 장치(1000)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신 인터페이스(1700)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(1700)는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라, 통신 인터페이스(1700)는 생략될 수도 있다.

스토리지(1900)는 상기 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(1910)과 각종 데이터(e.g. 학습 데이터셋), 기계학습 모델 등을 비임시적으로 저장할 수 있다. 스토리지(1900)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.

컴퓨터 프로그램(1910)은 메모리(1300)에 로드될 때 프로세서(1100)로 하여금 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(1100)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다.

예를 들어, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램(1910)은 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량(14), 재난위험도(15), 부하단의 추정사용량(16) 및 태양광 발전부의 동작 모드(17)를 학습시키는 동작을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램(1910)은 학습된 신경망을 이용하여 예측용 데이터들의 레이블을 예측하는 동작을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.

한편, 상술한 신경망 학습 및 레이블 예측, 동작모드 결정 과정은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.

상술한 것과 같이 태양광발전 모듈들(M)별로 시스템 내외부환경을 모니터링하고, 모니터링된 정보들에 기초하여 태양광 발전부의 동작 모드에 대한 학습을 수행하여, 학습된 태양광 발전부의 동작 모드에 따라 태양광 발전부(200), UPS(300), 전력모드 제어스위치(310) 및 인버터들 및 컨버터들(320, 330, 340)을 제어할 경우, 시스템이 구축된 건축물의 주변환경이 변화하더라도 그러한 변화에 따른 기초정보를 업데이트할 필요 없이 태양광 시스템의 구동 환경을 최적화할 수 있게 된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)이 구비된 빌딩(Bd) 주변에 새로운 인접구조물(Ns)이 건축된 경우라도 시스템 관리자가 인접구조물(Ns)에 의해 새롭게 발생된 음영(Shd), 변경된 풍향 및 풍속 등을 고려하여 시스템 제어 방식을 변경할 필요 없이, 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)은 새로운 인접구조물(Ns)에 의해 변경된 외부환경을 학습하여 그에 따른 최적의 시스템제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 특정 일시에서의 인접구조물(Ns)에 의한 음영(Shd)이 발생하여 제3 태양광발전 모듈 그룹(130) 내 모듈들(M)의 발전 효율이 낮을 것을 예측하여, 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)은 태양광 발전부(200)를 상술한 통합발전모드가 아닌 개별제어모드로 동작시키되, 제1 내지 제2 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120)은 발전모드로 동작시키고, 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)은 턴-오프하거나 부하모드로 동작시킬 수 있다. 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)이 부하모드로 동작 시, 제3 태양광발전 모듈 그룹(130) 내 태양광발전 모듈들(M)의 환기제어유닛은 해당 태양광발전 모듈들(M)에 구비되거나 해당 태양광발전 모듈들(M)과 연결된 창문을 개방하여 자연환기를 수행하거나, 해당 태양광발전 모듈들(M)에 구비되거나 해당 태양광발전 모듈들(M)과 연결된 환풍기를 동작시켜 강제흡배기를 수행할 수 있다.

나아가, 상술한 것과 같이 태양광발전 모듈들(M)별로 시스템 내외부환경을 모니터링하고, 모니터링된 정보들에 기초하여 태양광 발전부의 동작 모드에 대한 학습을 수행하여, 학습된 태양광 발전부의 동작 모드에 따라 태양광 발전부(200), UPS(300), 전력모드 제어스위치(310) 및 인버터들 및 컨버터들(320, 330, 340)을 제어할 경우, 시스템이 구축된 건축물 내에 화재 등의 재난상황이 발생하더라도 건물소실에 따른 물적피해 내지 유독가스에 의한 인명피해를 최소화함과 동시에 태양광 시스템의 구동 환경 또한 최적화시킬 수 있게 된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 건물일체형 태양광발전 제어시스템(1)이 구비된 빌딩(Bd) 내부의 특정 공간(예를 들어, 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)의 모듈들(M) 중 2행 1열에 위치한 특정 모듈에 대응되는 내부공간)에서의 내부온도, 내부산소량, 내부유독가스량 등에 비추어 특정 공간에 화재가 발생된 것으로 판단된 경우, 시스템은 특정 모듈 (및 특정 모듈과 인접한 모듈들)의 발전을 중지시키고 특정 공간 내 위치된 부하들로의 전력공급을 차단하여 추가적인 전기화재(electrical fire) 발생을 예방할 수 있다.

보다 구체적으로, 이 경우 태양광 발전부(100)는 도 7 내지 도 8에 도시된 것과 같이 개별제어모드로 동작하되, 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)은 턴-오프되거나(도 7) 부하모드로 동작(도 8)할 수 있다. 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)이 부하모드로 동작 시, 상기 특정 모듈은 상기 특정 공간 내에 사람이 존재하는지 여부에 따라 동작을 달리 할 수 있다. 구체적으로, 특정 공간 내에 사람이 존재할 경우, 특정 모듈에 구비된 환기제어유닛을 통해 특정 모듈은 자연환기모드 또는 강제흡배기모드로 동작하여 특정 공간 내부로 외부공기를 공급하되, 창문 등에 의한 화재 확산 방지를 위해 특정 모듈과 인접한 모듈들, 예를 들어 1행 1열 또는 2행 2열에 위치한 모듈들을 차폐모드로 동작시킬 수 있다. 상기 자연환기모드 및 강제흡배기모드의 선택은, 특정 모듈에서 센싱된 외부풍향 및 외부풍속을 고려하여 결정될 수 있다.

한편, 이 경우 화재가 발생한 제1 태양광발전 모듈 그룹(110) 외의 그룹들(120, 130)에 대한 제어 또한 수행될 수 있다.

구체적으로, 제2 태양광발전 모듈 그룹(120)은 인접구조물(Ns)에 의한 일사량 영향이 없는 상태로서, 계절 및 날씨에 의해서만 결정되는 일사량을 측정하여 발전모드로 동작할 수 있다. 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)은 인접구조물(Ns)의 음영(Shd)에 의해 충분한 일사량이 확보되지 않는 상태로서, 제3 태양광발전 모듈 그룹(130)내 모듈들(M)은 모두 자연환기모드 및 강제흡배기모드로 동작하여 건물 내 유독가스 확산에 의한 인명피해를 예방할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건물일체형 태양광발전 모듈들의 제어방식을 예시적으로 나타낸 도면들이다.

상술한 것처럼, 태양광 발전부(100)는 시스템환경에 따라 다양한 동작 모드를 가질 수 있다.

도 6을 참조하면, 태양광 발전부(100)는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 모두가 통합 인버터(340)와 직렬연결되어 발전된 전력 모두가 통합 인버터(340)를 통해 전달되는 통합발전모드로 동작할 수 있다.

일 예로, 특정 시구간 내에서 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130)의 합산 추정 발전량이 기준치를 초과하여 개별제어를 수행하는 것보다 시스템 운영 효율이 좋을 것으로 예상되는 경우, 태양광 발전부(100)는 상기 특정 시구간 내에서 통합발전모드로 동작할 수 있다.

통합발전모드로 동작 시, 태양광 발전부(100) 내 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130)은 모두 통합 인버터(340)와 직렬연결될 수 있다.

제어부(200)는 태양광 발전부(100)의 발전량, 전원부(G)로부터의 공급전력량, 부하단(L)의 소비전력량에 기초하여, 태양광 발전부(100)에서 발전된 전력을 부하단(L)으로 전달하거나 시스템 외부의 전력계통으로 전달할 수 있다.

도 7을 참조하면, 태양광 발전부(100)는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각이 개별 인버터들(320_1, 320_2, 320_3) 또는 개별 컨버터들(330_1, 330_2, 330_3)과 연결되어 제어되는 개별제어모드로 동작할 수 있다. 개별제어모드는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각을 별개로 제어하는 모드로서, 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각은 발전모드 또는 부하모드로 동작하거나 턴-오프될 수 있다.

개별제어모드로 동작 시, 통합 인버터(340)는 턴-오프되고, 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130)은 상호 병렬적으로 연결되어 상호 개별적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 태양광발전 모듈 그룹(110) 내 태양광 모듈들은 턴-오프되고, 제2 내지 제3 태양광발전 모듈 그룹들(120, 130) 내 태양광 모듈들은 발전모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 것처럼 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)과 연결된 제1 개별 인버터(320_1) 및 제1 개별 컨버터(330_1)는 모두 턴-오프되고, 제2 내지 제3 태양광발전 모듈 그룹들(120, 130) 각각과 연결된 제2 내지 제3 개별 인버터들(320_2, 320_3)은 턴-온되고, 제2 내지 제3 개별 컨버터들(330_2, 320_3)은 턴-오프될 수 있다.

도 8을 참조하면, 태양광 발전부(100)는 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 각각이 개별 인버터들(320) 또는 개별 컨버터들(330)과 연결되어 제어되는 개별제어모드로 동작할 수 있다.

개별제어모드로 동작 시, 태양광발전 모듈 그룹들(110, 120, 130) 중 적어도 일부 모듈 그룹은 부하모드로 동작될 수 있다. 예를 들어, 제1 태양광발전 모듈 그룹(110) 내 태양광 모듈들(M)은 부하모드로 동작하고, 제2 내지 제3 태양광발전 모듈 그룹들(120, 130) 내 태양광 모듈들(M)은 발전모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 도 8에 도시된 것처럼 제1 태양광발전 모듈 그룹(110)과 연결된 제1 개별 인버터(320_1)는 턴-오프되고, 제1 개별 컨버터(330_1)는 턴-온되며, 제2 내지 제3 태양광발전 모듈 그룹들(120, 130) 각각과 연결된 제2 내지 제3 개별 인버터들(320_2, 320_3)은 턴-온되고, 제2 내지 제3 개별 컨버터들(330_2, 320_3)은 턴-오프될 수 있다.

부하모드로 동작하는 제1 태양광발전 모듈 그룹(110) 내 태양광 모듈들(M) 각각에는 개별제어모드 중 부하모드에서만 구동되는 환기제어유닛(미도시)이 구비될 수 있으며, 부하모드로 동작하는 태양광 모듈(M)에 구비된 환기제어유닛은 자연환기모드, 강제흡배기모드 및 차폐모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다.

상기 자연환기모드, 강제흡배기모드 및 차폐모드의 선택은, 시스템이 구축된 건축물의 재난위험도, 태양광 모듈(M)에서 센싱된 외부풍향, 외부풍속, 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 내부유독가스량, 내부에 사람이 존재하는지 여부 등을 고려하여 결정될 수 있다.

일 예로, 건축물의 재난위험도가 낮고 특정 모듈이 위치한 곳의 내부공간의 산소량이 부족한 경우로서 특정 모듈이 부하모드로 동작할 경우, 특정 모듈의 환기제어유닛은 특정 모듈과 연결된 창문을 개방하여 자연환기를 수행할 수 있다. 다른 예로, 건축물의 화재로 인해 재난위험도가 높고 특정 모듈이 위치한 곳의 내부공간의 산소량이 부족하거나 유독가스량이 많으며, 외부풍향 및 외부풍속 조건상 긴급 환기가 필요하다고 판단될 경우 특정 모듈의 환기제어유닛은 특정 모듈과 연결된 환풍기를 동작시켜 강제흡배기를 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 특정 모듈이 위치한 내부공간에만 화재가 발생하였고 해당 공간에 사람이 존재하지 않을 경우 다른 공간으로의 화재 확산 방지를 위해

특정 모듈 및/또는 특정 모듈과 인접한 모듈들을 차폐모드로 동작시킬 수 있다.

이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 도시되어 있지만, 반드시 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 실행되어야만 하거나 또는 모든 도시 된 동작들이 실행되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 위에 설명한 실시예들에서 다양한 구성들의 분리는 그러한 분리가 반드시 필요한 것으로 이해되어서는 안 되고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있음을 이해하여야 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

G : 전원부 L : 부하단 M: 태양광발전 모듈
1: 건물일체형 태양광발전 제어 시스템
11: 외부환경 모니터링 데이터 12: 내부환경 모니터링 데이터
13: 사용전력 모니터링 데이터 14: 모듈별 추정발전량
15: 재난위험도 16: 부하단 추정사용량
17: 태양광 발전부 동작모드
100: 태양광 발전부 110, 120, 130: 태양광발전 모듈 그룹
200: 제어부 300: 무정전 전원공급 장치
310: 제어스위치 320: 개별 인버터들
330: 개별 컨버터들 340: 통합 인버터
400: 학습부 510: 외부환경 모니터링부
520: 내부환경 모니터링부
1000: 기계학습 장치
1100: 프로세서 1300: 메모리
1500: 버스 1700: 통신 인터페이스
1900: 스토리지 1910: 컴퓨터 프로그램

Claims (5)

1. 건축물에 구축된 건물일체형 태양광발전 제어시스템으로서,
   상기 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 설치된 복수의 건물일체형 태양광발전 모듈들을 구비한 태양광 발전부;
   상기 건축물의 외부환경을 모니터링하는 외부환경 모니터링부;
   상기 건축물의 내부환경을 모니터링하는 내부환경 모니터링부;
   상기 태양광 발전부로부터 발전된 전력 또는 전원부로부터 공급된 전력을 부하단으로 공급하되, 상기 외부환경 모니터링부로부터 모니터링된 외부환경 모니터링 데이터 및 상기 내부환경 모니터링부로부터 모니터링된 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 제어하는 제어부;
   상기 제어부 및 상기 태양광 발전부 사이를 전기적으로 연결하는 전력모드 제어스위치;
   상기 전력모드 제어스위치 및 상기 태양광 발전부 사이를 전기적으로 연결하는 개별 인버터들, 개별 컨버터들 및 통합 인버터; 및
   하나 이상의 인스트럭션들을 저장하는 메모리와, 상기 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 비상발전 필요시(時)구간, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 상기 건축물의 재난위험도, 상기 비상발전 필요시구간 동안의 상기 부하단의 추정사용량 및 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습시키는 프로세서를 구비한 학습부;를 포함하고,
   상기 태양광 발전부는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 일부 모듈들로 구성된 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 상기 일부 모듈들과 다른 일부 모듈들로 구성된 제2 태양광발전 모듈 그룹을 포함하되, 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 내의 상기 일부 모듈들은 상호 직렬적으로 연결되고, 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹 내의 상기 다른 일부 모듈들은 상호 직렬적으로 연결되며,
   상기 개별 인버터들은 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제1 개별 인버터 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제2 개별 인버터를 포함하고,
   상기 개별 컨버터들은 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제1 개별 컨버터 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹과 직렬적으로 연결된 제2 개별 컨버터를 포함하며, 상기 제1 개별 인버터 및 상기 제1 개별 컨버터는 상호 병렬적으로 연결되고, 상기 제2 개별 인버터 및 상기 제2 개별 컨버터는 상호 병렬적으로 연결되며,
   상기 통합 인버터는 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹 모두와 직렬적으로 연결되고,
   상기 전력모드 제어스위치는 상기 태양광 발전부에 의해 발전된 전력이 상기 통합 인버터를 통해 전달되는 통합발전모드 및 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹이 상기 개별 인버터들 또는 상기 개별 컨버터들에 의해 제어되는 개별제어모드 중 어느 하나로 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 선택하는 제어스위치이며,
   상기 학습부는 상기 외부환경 모니터링 데이터 및 상기 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 상기 비상발전 필요시구간, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량 및 상기 재난위험도를 학습하고 상기 부하단의 사용전력 모니터링 데이터에 기초하여 상기 부하단의 추정사용량을 학습한 후, 학습된 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 학습된 상기 재난위험도 및 학습된 상기 부하단의 추정사용량에 기초하여 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습하며,
   상기 외부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 외부풍향, 외부풍속, 외부온도, 외부습도 및 일사량을 포함하고,
   상기 내부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 내부유독가스량, 상기 전원부로부터의 공급전력량, 상기 전력모드 제어스위치의 상태, 상기 개별 인버터들의 상태, 상기 개별 컨버터들의 상태, 상기 통합 인버터의 상태, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 순시발전량을 포함하며,
   상기 제어부는 학습된 상기 비상발전 필요시구간, 학습된 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 학습된 상기 재난위험도, 학습된 상기 부하단의 추정사용량 및 학습된 상기 태양광 발전부의 동작 모드에 따라 상기 전력모드 제어스위치, 상기 개별 인버터들, 상기 개별 컨버터들, 상기 통합 인버터 및 상기 태양광 발전부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 건물일체형 태양광발전 제어시스템.
   
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 학습부는 상기 외부환경 모니터링 데이터 및 상기 내부환경 모니터링 데이터에 기초하여 상기 비상발전 필요시구간, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량 및 상기 재난위험도를 학습하고 상기 부하단의 사용전력 모니터링 데이터에 기초하여 상기 부하단의 추정사용량을 학습한 후, 학습된 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 추정발전량, 학습된 상기 재난위험도 및 학습된 상기 부하단의 추정사용량에 기초하여 상기 태양광 발전부의 동작 모드를 학습하며,
   상기 외부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 외부풍향, 외부풍속, 외부온도, 외부습도 및 일사량을 포함하고,
   상기 내부환경 모니터링 데이터는 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각에서의 내부온도, 내부습도, 내부산소량, 내부유독가스량, 상기 전원부로부터의 공급전력량, 무정전 전원공급 장치의 상태, 상기 전력모드 제어스위치의 상태, 상기 개별 인버터들의 상태, 상기 개별 컨버터들의 상태, 상기 통합 인버터의 상태, 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각의 순시발전량을 포함하며,
   상기 태양광 발전부의 동작 모드는 상기 태양광 발전부에 의해 발전된 전력이 상기 통합 인버터를 통해 전달되는 통합발전모드 및 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹 및 상기 제2 태양광발전 모듈 그룹이 상기 개별 인버터들 또는 상기 개별 컨버터들에 의해 제어되는 개별제어모드 중 어느 하나로 선택되되,
   상기 개별제어모드에서 상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 각각은 발전모드 및 부하모드 중 어느 하나로 동작하고,
   상기 건물일체형 태양광발전 모듈들 중 상기 부하모드로 동작하는 적어도 하나의 건물일체형 태양광발전 모듈은 자연환기모드, 강제흡배기모드 및 차폐모드 중 어느 하나로 동작하는 것을 특징으로 하는, 건물일체형 태양광발전 제어시스템.
4. 삭제
5. 제3 항에 있어서,
   상기 부하모드로 동작하는 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹은:
   상기 건축물의 재난위험도가 기준치 미달이되, 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹이 위치한 내부공간의 산소량이 기준치 미달이거나 유독가스량이 기준치 이상인 경우 상기 자연환기모드 또는 상기 강제흡배기모드로 동작하고,
   상기 제1 태양광발전 모듈 그룹이 위치한 내부공간에 화재가 발생하였고 상기 제1 태양광발전 모듈 그룹이 위치한 내부공간에 사람이 존재하지 않을 경우 상기 차폐모드로 동작하는 것을 특징으로 하는, 건물일체형 태양광발전 제어시스템.

Images