KR102600948B1 - 태양광 발전 시스템들을 위한 전력 공유 시스템 - Google Patents

태양광 발전 시스템들을 위한 전력 공유 시스템 Download PDF

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김남오
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Abstract

태양광 발전 시스템은 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 및 전력 공유 컨트롤러를 포함한다. 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결된다. 전력 공유 컨트롤러는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 변화량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어한다.

Description

태양광 발전 시스템들을 위한 전력 공유 시스템{POWER SHARING SYSTEM FOR SOLAR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS}
본 발명은 신재생 에너지 발전 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템들을 위한 전력 공유 시스템에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 2021년도 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제의 결과물이다.
최근, 환경 오염 문제와 천연 자원 고갈 문제가 대두됨에 따라 태양광을 이용하여 발전하는 태양광 발전 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로, 태양광 발전 시스템은, 태양 전지들을 포함하는 태양 전지 패널에 입사광(즉, 태양광)이 입사되면, 태양 전지들이 입사광에 대해 광전 변환을 수행하는 방식으로 전력을 생성한다.
태양광 발전 시스템은 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 에너지 저장 장치(예를 들어, 축전지 등을 포함)에 저장하는데, 에너지 저장 장치의 용량을 늘리는 데에는 한계가 있기 때문에, 잉여 전력을 글로벌 배전 계통(예를 들어, 한국전력공사의 배전 계통)에 제공하고, 제공한 잉여 전력을 추후 제공받은 보충 전력과 상계하는 방식으로 비용을 정산하고 있다.
하지만, 태양광 발전 시스템이 전력을 생성하는 주간에는 글로벌 배전 계통에서도 전력 사용량이 많기 때문에 전력 가격이 상대적으로 비싼 반면에, 태양광 발전 시스템이 전력을 생성하지 않는 야간(특히, 심야)에는 글로벌 배전 계통에서도 전력 사용량이 적기 때문에 전력 가격이 상대적으로 저렴하다.
따라서, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 적은 운용 주체 입장에서는 주간에 상대적으로 비싼 전력을 제공한 후 야간에 상대적으로 값싼 전력을 제공받아 상계하기 때문에 손해일 수 있고, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 많은 운용 주체 입장에서는 주간에 상대적으로 비싼 전력만을 제공받기 때문에 손해일 수 있다.
본 발명의 일 목적은 서로 인접하는 건물들에 각각 설치된 태양광 발전 시스템들을 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결시키고, 상기 태양광 발전 시스템들 각각으로 하여금 기 설정된 조건에 따라 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하게 함으로써, 태양광 발전 시스템을 운용하지만 전력 사용 패턴은 상이한 운용 주체들이 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있도록 하는 전력 공유 시스템을 제공하는 것이다. 다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템은 서로 인접하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 상기 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들, 및 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 상기 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 변화량에 기초하여 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 상기 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제k(단, k는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 제k 건물의 전력 사용에 의해서도 상기 단위 시간당 변화량이 양의 값을 갖는 제k 태양광 발전 시스템을 전력 매도 대상으로 설정하고, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제j(단, j는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 제j 건물의 전력 사용에 의해 상기 단위 시간당 변화량이 음의 값을 갖는 제j 태양광 발전 시스템을 전력 매수 대상으로 설정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제k 사용자 설정 충전량은 상기 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되고, 상기 제j 사용자 설정 충전량은 상기 제j 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상은 존재하나 상기 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로 상기 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상과 상기 전력 매수 대상이 모두 존재하고, 상기 전력 매수 대상의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 전력 매도 대상의 상기 단위 시간당 변화량보다 작으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로 상기 잉여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상과 상기 전력 매수 대상이 모두 존재하고, 상기 전력 매수 대상의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 전력 매도 대상의 상기 단위 시간당 변화량보다 크거나 같으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통해 상기 전력 매수 대상에 상기 잉여 전력을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 공유 시간은, 상기 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 많은 시간대일수록 짧아지고, 상기 단위 시간당 발전량이 적은 시간대일수록 길어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매수 대상은 존재하나 상기 전력 매도 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매수 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로부터 보충 전력을 제공받도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템은 서로 인접하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 상기 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들, 및 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 상기 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 발전량에 기초하여 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 상기 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제k(단, k는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 상기 단위 시간당 발전량이 제k 사용자 설정 발전량 이상인 제k 태양광 발전 시스템을 전력 매도 대상으로 설정하고, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제j(단, j는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 상기 단위 시간당 발전량이 제j 사용자 설정 발전량 미만인 제j 태양광 발전 시스템을 전력 매수 대상으로 설정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제k 사용자 설정 충전량 및 상기 제k 사용자 설정 발전량은 상기 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되고, 상기 제j 사용자 설정 충전량 및 상기 제j 사용자 설정 발전량은 상기 제j 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상은 존재하나 상기 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로 상기 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상과 상기 전력 매수 대상이 모두 존재하면, 상기 전력 매도 대상이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통해 상기 전력 매수 대상에 상기 잉여 전력을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 공유 시간은, 상기 단위 시간당 발전량이 많은 시간대일수록 짧아지고, 상기 단위 시간당 발전량이 적은 시간대일수록 길어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매수 대상은 존재하나 상기 전력 매도 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매수 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로부터 보충 전력을 제공받도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 및 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 변화량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러를 포함함으로써, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 적은 운용 주체로 하여금 주간에 종래(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통에 잉여 전력을 제공하는 방식)에 비해 잉여 전력을 비싸게 매도하게 하고, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 많은 운용 주체로 하여금 주간에 종래에 비해(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통으로부터 보충 전력을 제공받는 방식) 보충 전력을 저렴하게 매수하게 하며, 그에 따라, 태양광 발전 시스템을 운용하지만 전력 사용 패턴은 상이한 운용 주체들이 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들, 및 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 에너지 저장 장치의 충전량 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 발전량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러를 포함함으로써, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 적은 운용 주체로 하여금 주간에 종래(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통에 잉여 전력을 제공하는 방식)에 비해 잉여 전력을 비싸게 매도하게 하고, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 많은 운용 주체로 하여금 주간에 종래에 비해(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통으로부터 보충 전력을 제공받는 방식) 보충 전력을 저렴하게 매수하게 하며, 그에 따라, 태양광 발전 시스템을 운용하지만 전력 사용 패턴은 상이한 운용 주체들이 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력 공유 시스템에 포함된 태양광 발전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상과 전력 매수 대상 사이에 잉여 전력 공유가 이루어지는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 전력 공유 시스템에 포함된 태양광 발전 시스템을 나타내는 블록도이며, 도 3은 도 1의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상과 전력 매수 대상 사이에 잉여 전력 공유가 이루어지는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전력 공유 시스템(100)은 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 및 전력 공유 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n))은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치될 수 있다. 즉, 태양광 발전 시스템(120)은 태양광을 이용하여 전력(POW)을 생성함으로써 태양광 발전 시스템(120)이 설치된 건물에서 사용될 전력(UPOW)을 공급할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각은 태양 전지 패널(122) 및 태양 전지 패널(122)에 의해 생성된 전력(POW)을 저장하는 에너지 저장 장치(124)를 포함할 수 있다.
태양 전지 패널(122)은 태양 전지 패널(122)의 상부로 입사하는 입사광(즉, 태양광)에 대해 광전 변환을 수행하여 전력(POW)을 생성하는 태양 전지들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 태양 전지는 결정형 태양 전지(예를 들어, 폴리실리콘을 얇게 자른 웨이퍼(wafer) 위에 회로를 그리는 방식으로 제조되는 태양 전지)일 수 있다. 이 경우, 태양 전지는 광전 변환 효율이 상대적으로 높다는 장점을 갖지만, 제조 원가가 높고 설치 장소에 제한이 많다는 단점을 갖는다.
다른 실시예에서, 태양 전지는 박막형 태양 전지(예를 들어, 유리, 플라스틱 등과 같은 기판 상에 광전 변환 특성을 갖는 화합 물질을 얇게 바르는 방식으로 제조되는 태양 전지)일 수 있다. 이 경우, 태양 전지는 제조 원가가 낮고 설치 장소에 제한이 적다는 장점을 갖지만, 광전 변환 효율이 상대적으로 낮다는 단점을 갖는다.
다만, 이것은 예시적인 것으로서, 태양 전지 패널(122)에 포함된 태양 전지의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
에너지 저장 장치(124)는 태양 전지 패널(122)에 의해 생성된 전력(POW)을 저장할 수 있다. 이를 위해, 에너지 저장 장치(124)는 축전지 등을 포함할 수 있다. 이 때, 에너지 저장 장치(124)는 태양광 발전 시스템(120)의 운용 주체가 설정한 사용자 설정 충전량만큼만 전력을 저장하고, 상기 사용자 설정 충전량을 넘어서는 잉여 전력(RPOW)은 글로벌 배전 계통(GDS)(예를 들어, 한국전력공사의 배전 계통)(GDS) 또는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)에 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각은 로컬 전력 공유 네트워크(LSN) 및 글로벌 배전 계통(GDS)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n))은 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행할 수 있다.
전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각에 대해 에너지 저장 장치(124)의 충전량 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 태양광 발전 시스템(120(1))으로부터 에너지 저장 장치(124)의 충전량을 나타내는 제1 충전량 정보(CA(1)) 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량을 나타내는 제1 변화량 정보(CAC(1))를 수신하고, 제k 태양광 발전 시스템(120(k))으로부터 에너지 저장 장치(124)의 충전량을 나타내는 제k 충전량 정보(CA(k)) 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량을 나타내는 제k 변화량 정보(CAC(k))를 수신하며, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))으로부터 에너지 저장 장치(124)의 충전량을 나타내는 제j 충전량 정보(CA(j)) 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량을 나타내는 제j 변화량 정보(CAC(j))를 수신하고, 제n 태양광 발전 시스템(120(n))으로부터 에너지 저장 장치(124)의 충전량을 나타내는 제n 충전량 정보(CA(n)) 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량을 나타내는 제n 변화량 정보(CAC(n))를 수신할 수 있다.
전력 공유 컨트롤러(140)는 에너지 저장 장치(124)의 충전량 및 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
이 때, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 거래되는 전력의 가격은 주간에 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 매수하는 전력의 가격보다는 낮고, 야간에 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 매수하는 전력의 가격보다는 높을 수 있다. 따라서, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n))이 주간에 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유를 수행하는 경우 서로 간에 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있다.
구체적으로, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 제k 건물의 전력 사용에 의해서도 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 양(positive)의 값을 갖는 제k 태양광 발전 시스템(120(k))을 전력 매도 대상으로 설정할 수 있다. 이 때, 제k 사용자 설정 충전량은 제k 태양광 발전 시스템(120(k))의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제k 태양광 발전 시스템(120(k))에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k))의 운용 주체가 제k 건물을 위해 항시 유지되어야 한다고 생각하는 전력량) 이상이라는 것은 제k 태양광 발전 시스템(120(k))에 포함된 에너지 저장 장치(124)에 잉여 전력(RPOW)이 존재하고 있다는 것을 의미한다.
또한, 제k 태양광 발전 시스템(120(k))에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 양의 값을 갖는다는 것은 제k 건물의 현재 전력 사용량에 비해 제k 태양광 발전 시스템(120(k))의 현재 발전량이 많아 제k 건물의 전력 사용에 의해서도 잉여 전력(RPOW)이 계속적으로 증가하고 있다는 것을 의미한다.
이에, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 양의 값을 갖는 제k 태양광 발전 시스템(120(k))을 전력 매도 대상으로 설정하는 것이다.
또한, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 제j 건물의 전력 사용에 의해 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 음(negative)의 값을 갖는 제j 태양광 발전 시스템(120(j))을 전력 매수 대상으로 설정할 수 있다. 이 때, 제j 사용자 설정 충전량은 제j 태양광 발전 시스템(120(j))의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))의 운용 주체가 제j 건물을 위해 항시 유지되어야 한다고 생각하는 전력량) 미만이라는 것은 제j 태양광 발전 시스템(120(j))에 포함된 에너지 저장 장치(124)에 전력 부족이 발생하고 있다는 것을 의미한다.
또한, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 음의 값을 갖는다는 것은 제j 건물의 현재 전력 사용량에 비해 제j 태양광 발전 시스템(120(j))의 현재 발전량이 적어 제j 건물의 전력 사용에 의해 전력 부족이 계속적으로 심화되고 있다는 것을 의미한다.
이에, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 음의 값을 갖는 제j 태양광 발전 시스템(120(j))을 전력 매수 대상으로 설정하는 것이다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))과 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j)))이 모두 존재하고, 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))과 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))) 간에 소정의 조건이 만족되면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j)))에 잉여 전력(RPOW)을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어할 수 있다.
반면에, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))은 존재하나 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j)))이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력(RPOW)을 제공하도록 제어할 수 있다.
다만, 상기 제어 동작에 대해서는 도 4를 참조하며 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j)))은 존재하나 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(120(k)))이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(120(j)))이 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 보충 전력을 제공받도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 전력 공유 시스템(100)은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널(122) 및 태양 전지 패널(122)에 의해 생성된 전력(POW)을 저장하는 에너지 저장 장치(124)를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN) 및 글로벌 배전 계통(GDS)에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 및 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각에 대해 에너지 저장 장치(124)의 충전량 및 상기 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 변화량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 각각이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러(140)를 포함함으로써, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 적은 운용 주체로 하여금 주간에 종래(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통(GDS)에 잉여 전력을 제공하는 방식)에 비해 잉여 전력을 비싸게 매도하게 하고, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 많은 운용 주체로 하여금 주간에 종래에 비해(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 보충 전력을 제공받는 방식) 보충 전력을 저렴하게 매수하게 하며, 그에 따라, 태양광 발전 시스템(120)을 운용하지만 전력 사용 패턴은 상이한 운용 주체들이 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 도 1의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 전력 공유 컨트롤러(140)는, 전력 매도 대상과 전력 매수 대상이 모두 존재하고, 전력 매도 대상과 전력 매수 대상 간에 소정의 조건이 만족되면, 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상에 잉여 전력(RPOW)을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어할 수 있다.
반면에, 전력 공유 컨트롤러(140)는, 전력 매도 대상은 존재하나 전력 매수 대상이 존재하지 않거나 또는 전력 매도 대상과 전력 매수 대상이 모두 존재하더라도 전력 매도 대상과 전력 매수 대상 간에 소정의 조건이 만족되지 않으면, 전력 매도 대상이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력(RPOW)을 제공하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매도 대상을 확인(S110)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 양의 값을 갖는(즉, 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 증가하는 추세인) 제k 태양광 발전 시스템을 전력 매도 대상으로 확인할 수 있다.
이후, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하는지 여부를 확인(S120)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량이 음의 값을 갖는(즉, 에너지 저장 장치(124)의 충전량이 감소하는 추세인) 제j 태양광 발전 시스템을 전력 매수 대상으로 확인할 수 있다.
이 때, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매도 대상이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력(RPOW)(예를 들어, 전력 매도 대상이 제k 태양광 발전 시스템인 경우 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되는 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력(RPOW))을 제공하도록 제어(S150)할 수 있다.
반면에, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(120(1), ..., 120(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매수 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 감소량)이 전력 매도 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 증가량)보다 크거나 같은지 여부를 확인(S130)할 수 있다.
이 때, 전력 매수 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 감소량)이 전력 매도 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 증가량)보다 작으면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매도 대상이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력(RPOW)을 제공하도록 제어(S150)할 수 있다. 즉, 전력 공유 컨트롤러(140)는 상기 단위 시간당 감소량이 상대적으로 작은 전력 매수 대상에 대해서는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유를 수행하지 않는 것이다.
예를 들어, 상기 단위 시간당 감소량이 상대적으로 작은 전력 매수 대상은 상대적으로 적은 보충 전력이 필요한 것이므로, 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 보충 전력을 제공받더라도 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 대비 큰 손해가 발생하지 않을 수 있다. 또한, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유는 기준 공유 시간 동안 수행되는 것이기 때문에, 상기 단위 시간당 감소량이 상대적으로 작은(즉, 상대적으로 적은 보충 전력이 필요한) 전력 매수 대상에 불필요하게 많은 잉여 전력 공유가 수행되는 것을 방지할 수 있다.
반면에, 전력 매수 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 감소량)이 전력 매도 대상에 포함된 에너지 저장 장치(124)의 충전량의 단위 시간당 변화량(즉, 단위 시간당 증가량)보다 크거나 같으면, 전력 공유 컨트롤러(140)는 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상에 잉여 전력(RPOW)을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어(S140)할 수 있다. 즉, 전력 공유 컨트롤러(140)는 상기 단위 시간당 감소량이 상대적으로 큰 전력 매수 대상에 대해서만 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유를 수행하는 것이다.
일 실시예에서, 기준 공유 시간은, 태양 전지 패널(122)의 단위 시간당 발전량이 많은 시간대일수록 짧아지고, 태양 전지 패널(122)의 단위 시간당 발전량이 적은 시간대일수록 길어질 수 있다. 즉, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유는 기준 공유 시간 동안 수행되는 것이기 때문에, 전력 공유 컨트롤러(140)는 태양 전지 패널(122)의 단위 시간당 발전량이 많아서 단위 시간당 이루어지는 전력 공유량이 상대적으로 큰 시간대에서는 기준 공유 시간을 짧게 설정하고, 태양 전지 패널(122)의 단위 시간당 발전량이 적어서 단위 시간당 이루어지는 전력 공유량이 상대적으로 적은 시간대에서는 기준 공유 시간을 길게 설정하는 것이다.
실시예에 따라, 복수의 전력 매수 대상들이 존재하는 경우, 전력 공유 컨트롤러(140)는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유가 보다 시급한(즉, 상기 단위 시간당 감소량이 상대적으로 큰) 전력 매수 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유에 있어 높은 우선 순위를 갖도록 할 수 있다.
마찬가지로, 복수의 전력 매도 대상들이 존재하는 경우, 전력 공유 컨트롤러(140)는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유가 보다 시급한(즉, 상기 단위 시간당 증가량이 상대적으로 큰) 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유에 있어 높은 우선 순위를 갖도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공유 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 전력 공유 시스템(500)은 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 및 전력 공유 컨트롤러(540)를 포함할 수 있다. 다만, 전력 공유 컨트롤러(500)가 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각에 포함된 에너지 저장 장치의 충전량 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량에 기초하여 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행한다는 점을 제외하고는, 도 5의 전력 공유 시스템(500)은 도 1의 전력 공유 시스템(100)과 실질적으로 동일하므로, 도 5의 전력 공유 시스템(500)을 설명함에 있어 도 1의 전력 공유 시스템(100)과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n))은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치될 수 있다. 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각은 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각은 로컬 전력 공유 네트워크(LSN) 및 글로벌 배전 계통(GDS)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n))은 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행할 수 있다.
전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각에 대해 에너지 저장 장치의 충전량 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 태양광 발전 시스템(520(1))으로부터 에너지 저장 장치의 충전량을 나타내는 제1 충전량 정보(CA(1)) 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 나타내는 제1 발전량 정보(GA(1))를 수신하고, 제k 태양광 발전 시스템(520(k))으로부터 에너지 저장 장치의 충전량을 나타내는 제k 충전량 정보(CA(k)) 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 나타내는 제k 발전량 정보(GA(k))를 수신하며, 제j 태양광 발전 시스템(520(j))으로부터 에너지 저장 장치의 충전량을 나타내는 제j 충전량 정보(CA(j)) 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 나타내는 제j 발전량 정보(GA(j))를 수신하고, 제n 태양광 발전 시스템(520(n))으로부터 에너지 저장 장치의 충전량을 나타내는 제n 충전량 정보(CA(n)) 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 나타내는 제n 발전량 정보(GA(n))를 수신할 수 있다.
전력 공유 컨트롤러(540)는 에너지 저장 장치의 충전량 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
이 때, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 거래되는 전력의 가격은 주간에 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 매수하는 전력의 가격보다는 낮고, 야간에 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 매수하는 전력의 가격보다는 높을 수 있다. 따라서, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n))이 주간에 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유를 수행하는 경우 서로 간에 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있다.
구체적으로, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제k 사용자 설정 발전량 이상인 제k 태양광 발전 시스템(520(k))을 전력 매도 대상으로 설정할 수 있다. 이 때, 제k 사용자 설정 충전량 및 제k 사용자 설정 발전량은 제k 태양광 발전 시스템(520(k))의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제k 태양광 발전 시스템(520(k))에 포함된 에너지 저장 장치의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k))의 운용 주체가 제k 건물을 위해 항시 유지되어야 한다고 생각하는 전력량) 이상이라는 것은 제k 태양광 발전 시스템(520(k))에 포함된 에너지 저장 장치에 잉여 전력이 존재하고 있다는 것을 의미한다.
또한, 제k 태양광 발전 시스템(520(k))에 포함된 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제k 사용자 설정 발전량(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k))의 운용 주체가 제k 건물의 단위 시간당 예상 전력 사용량에 대응하기 위해 필요하다고 생각하는 단위 시간당 발전량) 이상이라는 것은 제k 건물의 현재 전력 사용량에 비해 제k 태양광 발전 시스템(520(k))의 현재 발전량이 많아 제k 건물의 전력 사용에 의해서도 잉여 전력이 계속적으로 증가하고 있다고 추정되는 것을 의미한다. 실시예에 따라, 제k 사용자 설정 발전량은 시간대 별로 상이하게 설정될 수도 있다.
이에, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제k 사용자 설정 발전량 이상인 제k 태양광 발전 시스템(120(k))을 전력 매도 대상으로 설정하는 것이다.
전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제j 사용자 설정 발전량 미만인 제j 태양광 발전 시스템(520(j))을 전력 매수 대상으로 설정할 수 있다. 이 때, 제j 사용자 설정 충전량 및 제j 사용자 설정 발전량은 제j 태양광 발전 시스템(520(j))의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제j 태양광 발전 시스템(120(j))에 포함된 에너지 저장 장치의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j))의 운용 주체가 제j 건물을 위해 항시 유지되어야 한다고 생각하는 전력량) 미만이라는 것은 제j 태양광 발전 시스템(520(j))에 포함된 에너지 저장 장치에 전력 부족이 발생하고 있다는 것을 의미한다.
또한, 제j 태양광 발전 시스템(520(j))에 포함된 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제j 사용자 설정 발전량(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j))의 운용 주체가 제j 건물의 단위 시간당 예상 전력 사용량에 대응하기 위해 필요하다고 생각하는 단위 시간당 발전량) 미만이라는 것은 제j 건물의 현재 전력 사용량에 비해 제j 태양광 발전 시스템(520(j))의 현재 발전량이 적어 제j 건물의 전력 사용에 의해 전력 부족이 계속적으로 심화되고 있다고 추정되는 것을 의미한다. 실시예에 따라, 제j 사용자 설정 발전량은 시간대 별로 상이하게 설정될 수도 있다.
이에, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제j 사용자 설정 발전량 미만인 제j 태양광 발전 시스템(520(j))을 전력 매수 대상으로 설정하는 것이다.
따라서, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k)))과 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j)))이 모두 존재하면, 전력 공유 컨트롤러(540)는 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k)))이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j)))에 잉여 전력을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어할 수 있다.
반면에, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k)))은 존재하나 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j)))이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(540)는 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k)))이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
다만, 상기 제어 동작에 대해서는 도 6을 참조하며 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j)))은 존재하나 전력 매도 대상(즉, 제k 태양광 발전 시스템(520(k)))이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(540)는 전력 매수 대상(즉, 제j 태양광 발전 시스템(520(j)))이 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 보충 전력을 제공받도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 전력 공유 시스템(500)은 서로 인접하는 제1 내지 제n 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN) 및 글로벌 배전 계통(GDS)에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 및 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각에 대해 에너지 저장 장치의 충전량 및 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 발전량에 기초하여 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 각각이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통(GDS)으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러(540)를 포함함으로써, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 적은 운용 주체로 하여금 주간에 종래(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통(GDS)에 잉여 전력을 제공하는 방식)에 비해 잉여 전력을 비싸게 매도하게 하고, 태양광 발전량에 비해 전력 사용량이 많은 운용 주체로 하여금 주간에 종래에 비해(즉, 일괄적으로 글로벌 배전 계통(GDS)으로부터 보충 전력을 제공받는 방식) 보충 전력을 저렴하게 매수하게 하며, 그에 따라, 태양광 발전 시스템(520)을 운용하지만 전력 사용 패턴은 상이한 운용 주체들이 경제적인 전력 거래를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
도 6은 도 5의 전력 공유 시스템에서 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 전력 공유 컨트롤러(540)는, 전력 매도 대상과 전력 매수 대상이 모두 존재하면, 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상에 잉여 전력을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어하고, 전력 매도 대상은 존재하나 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 전력 매도 대상이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매도 대상을 확인(S210)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제k 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제k 사용자 설정 발전량 이상인(즉, 에너지 저장 장치의 충전량이 증가하는 추세라고 추정되는) 제k 태양광 발전 시스템을 전력 매도 대상으로 확인할 수 있다.
이후, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하는지 여부를 확인(S220)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 공유 컨트롤러(540)는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 에너지 저장 장치의 충전량이 제j 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 제j 사용자 설정 발전량 미만인(즉, 에너지 저장 장치의 충전량이 감소하는 추세라고 추정되는) 제j 태양광 발전 시스템을 전력 매수 대상으로 확인할 수 있다.
이 때, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하면, 전력 공유 컨트롤러(540)는 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통해 전력 매수 대상에 잉여 전력(예를 들어, 전력 매도 대상이 제k 태양광 발전 시스템인 경우 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되는 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력)을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어(S230)할 수 있다.
일 실시예에서, 기준 공유 시간은, 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 많은 시간대일수록 짧아지고, 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 적은 시간대일수록 길어질 수 있다. 즉, 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유는 기준 공유 시간 동안 수행되는 것이기 때문에, 전력 공유 컨트롤러(540)는 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 많아서 단위 시간당 이루어지는 전력 공유량이 상대적으로 큰 시간대에서는 기준 공유 시간을 짧게 설정하고, 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 적어서 단위 시간당 이루어지는 전력 공유량이 상대적으로 적은 시간대에서는 기준 공유 시간을 길게 설정하는 것이다.
실시예에 따라, 복수의 전력 매수 대상들이 존재하는 경우, 전력 공유 컨트롤러(540)는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유가 보다 시급한(즉, 상기 단위 시간당 발전량이 상대적으로 적은) 전력 매수 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유에 있어 높은 우선 순위를 갖도록 할 수 있다.
마찬가지로, 복수의 전력 매도 대상들이 존재하는 경우, 전력 공유 컨트롤러(540)는 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유가 보다 시급한(즉, 상기 단위 시간당 발전량이 상대적으로 많은) 전력 매도 대상이 로컬 전력 공유 네트워크(LSN)를 통한 잉여 전력 공유에 있어 높은 우선 순위를 갖도록 할 수 있다.
반면에, 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들(520(1), ..., 520(n)) 중에서 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 전력 공유 컨트롤러(540)는 전력 매도 대상이 글로벌 배전 계통(GDS)으로 잉여 전력(예를 들어, 전력 매도 대상이 제k 태양광 발전 시스템인 경우 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되는 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력)을 제공하도록 제어(S240)할 수 있다.
본 발명은 태양광 발전 시스템에 광범위하게 적용될 수 있다. 한편, 이상에서는 본 발명에 대하여 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전력 공유 시스템 120: 태양광 발전 시스템
122: 태양 전지 패널 124: 에너지 저장 장치
140: 전력 공유 컨트롤러 500: 전력 공유 시스템
520: 태양광 발전 시스템 540: 전력 공유 컨트롤러
GDS: 글로벌 배전 계통 LSN: 로컬 전력 공유 네트워크

Claims (15)

  1. 서로 인접하는 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 건물들에 각각 설치되고, 태양 전지 패널 및 상기 태양 전지 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하며, 로컬 전력 공유 네트워크 및 글로벌 배전 계통에 연결되는 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들; 및
    상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각에 대해 상기 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 충전량의 단위 시간당 변화량을 모니터링하고, 상기 충전량 및 상기 단위 시간당 변화량에 기초하여 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 각각이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통한 잉여 전력 공유 또는 상기 글로벌 배전 계통으로의 잉여 전력 제공을 선택적으로 수행하도록 제어하는 전력 공유 컨트롤러를 포함하고,
    상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제k(단, k는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 이상임과 동시에 제k 건물의 전력 사용에 의해서도 상기 단위 시간당 변화량이 양의 값을 갖는 제k 태양광 발전 시스템을 전력 매도 대상으로 설정하고, 상기 제1 내지 제n 태양광 발전 시스템들 중에서 상기 충전량이 제j(단, j는 1이상 n이하의 정수) 사용자 설정 충전량 미만임과 동시에 제j 건물의 전력 사용에 의해 상기 단위 시간당 변화량이 음의 값을 갖는 제j 태양광 발전 시스템을 전력 매수 대상으로 설정하며,
    상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상과 상기 전력 매수 대상이 모두 존재하고, 상기 전력 매수 대상의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 전력 매도 대상의 상기 단위 시간당 변화량보다 작으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로 상기 제k 사용자 설정 충전량을 초과하는 잉여 전력을 제공하도록 제어하고,
    상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상과 상기 전력 매수 대상이 모두 존재하고, 상기 전력 매수 대상의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 전력 매도 대상의 상기 단위 시간당 변화량보다 크거나 같으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 로컬 전력 공유 네트워크를 통해 상기 전력 매수 대상에 상기 잉여 전력을 기준 공유 시간 동안 제공하도록 제어하며,
    상기 기준 공유 시간은, 상기 태양 전지 패널의 단위 시간당 발전량이 많은 시간대일수록 짧아지고, 상기 단위 시간당 발전량이 적은 시간대일수록 길어지는 것을 특징으로 하는 전력 공유 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제k 사용자 설정 충전량은 상기 제k 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되고, 상기 제j 사용자 설정 충전량은 상기 제j 태양광 발전 시스템의 운용 주체에 의해 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전력 공유 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매도 대상은 존재하나 상기 전력 매수 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매도 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로 상기 잉여 전력을 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 공유 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 공유 컨트롤러는, 상기 전력 매수 대상은 존재하나 상기 전력 매도 대상이 존재하지 않으면, 상기 전력 매수 대상이 상기 글로벌 배전 계통으로부터 보충 전력을 제공받도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 공유 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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