KR102623435B1 - 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및이를 위한 장치 - Google Patents

신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 전력 계통, 에너지 저장 장치, 신재생 에너지 발전 장치와 같은 다양한 전력 출처로부터의 전력 사용을 관리하고 최적화하여 전력 사용의 효율성을 높일 수 있고, 신재생 에너지 장치의 사용을 최적화하고, 이를 전력 공급 시스템에 통합하는 데 필요한 관리 기능을 제공하고, 신재생 에너지의 활용도를 높일 수 있다.

Description

신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR MANAGING POWER SUPPLY SYSTEM BASED ON RENEWABLE ENERGY AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
신재생 에너지는 기존의 화석 연료 같은 비재생 에너지 소스가 아닌, 지속적으로 공급될 수 있는 에너지 소스를 의미한다. 이러한 에너지 소스는 일반적으로 환경에 친화적이며, 지구 온난화와 같은 환경 문제에 대한 해결책으로 인식되고 있다. 신재생 에너지에는 태양 에너지, 풍력 에너지, 수력 에너지, 지열 에너지, 바이오매스 에너지 및 해양 에너지가 있다.
ESS(Energy Storage System)는 태양광으로 대표되는 신재생 에너지 발전 시스템과 전력 저장 시스템을 연계한 것으로, 충전 및 방전이 가능한 배터리에 신재생 에너지 또는 전력 계통의 잉여 전력을 저장하고 필요 시 부하에 전력을 공급하는 시스템이다. 한국특허공개 제2013-0138611호에 신재생 에너지 발전 시스템과 연계된 에너지 저장 시스템이 개시되어 있다.
일반적으로 신재생 에너지 발전 시스템 연계형 에너지 저장 시스템은 신재생 에너지 또는 계통의 전력으로 배터리를 충전하고, 부하에 전력 공급이 필요할 때 신재생 에너지, 계통, 배터리 중 어느 하나를 통해 부하에 전력을 공급한다. 신재생 에너지 및 에너지 저장 시스템에 대한 관심이 점차 높아지고, 에너지 저장 시스템이 복수의 전력 공급원을 통해 배터리를 충전하고 부하에 전력을 공급하면서 점차 시스템 복잡도가 높아지고 있는 상황이다.
따라서, 신재생 에너지 및 배터리의 특성에 따라 최적화되고 에너지의 저장 및 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있는 기술에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2503382호(2023.02.21)
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 전력 계통, 에너지 저장 장치, 신재생 에너지 발전 장치와 같은 다양한 전력 출처로부터의 전력 사용을 관리하고 최적화하여 전력 사용의 효율성을 높일 수 있고, 신재생 에너지 장치의 사용을 최적화하고, 신재생 에너지의 활용도를 높일 수 있는 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서에서 수행되는 동작들은, 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치로부터 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하는 단계; 상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계; 및 상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 프로세서에서 수행되는 동작들은, 상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계는, 상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 역조류가 발생하는 경우, 상기 피크 발생 여부, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작 여부, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치를 이용하여 충전되는데 이용하는 전력의 크기와 상기 신재생 에너지 발전 장치가 생산하는 전력의 크기 비교 결과, 상기 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge), 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 목표 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최대 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최소 SOC, 상기 동작을 제어하는 단계가 평일에 수행되는지 여부 또는 상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보는, 전력 수요를 기반으로 경부하 구간에 따른 요금, 상기 경부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 중부하 구간에 따른 요금 및 상기 중부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 최대부하 구간에 따른 요금으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서 수행되는 전원 공급 시스템 관리 방법은, 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치로부터 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하는 단계; 상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계; 및 상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계는, 상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 단계는, 상기 역조류가 발생하는 경우, 상기 피크 발생 여부, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작 여부, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치를 이용하여 충전되는데 이용하는 전력의 크기와 상기 신재생 에너지 발전 장치가 생산하는 전력의 크기 비교 결과, 상기 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge), 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 목표 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최대 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최소 SOC, 상기 동작을 제어하는 단계가 평일에 수행되는지 여부 또는 상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보는, 전력 수요를 기반으로 경부하 구간에 따른 요금, 상기 경부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 중부하 구간에 따른 요금 및 상기 중부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 최대부하 구간에 따른 요금으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템은, 풍력 또는 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 신재생 에너지 발전 장치; 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 제공받은 전력을 저장하는 에너지 저장 장치; 전력을 공급하는 전력 계통; 상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치; 및 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 상기 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하고, 상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하고, 상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치;를 포함한다.
상기 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는, 상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 것은, 상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 것은, 상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고, 상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작을 제어하는 것은, 상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 전력 계통, 에너지 저장 장치, 신재생 에너지 발전 장치 등 다양한 전력 출처로부터의 전력 사용을 관리하고 최적화하여 전력 사용의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하고 피크 발생 여부를 판단하고, 이를 통해 피크 전력 사용을 관리하고 전력 사용에 따른 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 상황에 따라 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전을 제어하고, 이를 통해 에너지 효율을 높이고, 전력 소비를 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 전력 사용 패턴과 요금 구조를 고려하여 전력 비용을 관리하고, 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 비용을 최소화할 수 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 전원 공급 장치와 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받는 외부 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 친환경 에너지 발전 장치와 친환경 에너지 발전 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법에서 이용하는 로직을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.
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, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법 및 이를 위한 장치의 다양한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템(10)은 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치(이하에서, 전원 공급 시스템 관리 장치라고 함)(100), 전력 계통(200), 전원 공급 장치(300), 에너지 저장 장치(400) 및 신재생 에너지 발전 장치(500)를 포함할 수 있다.
전원 공급 시스템 관리 장치(100)는 에너지 저장 장치(400) 또는 신재생 에너지 발전 장치(500)로부터 전력 계통(200)으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하고, 전원 공급 장치(300)의 사용 전력을 검출하고, 역조류의 발생 여부 또는 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 에너지 저장 장치(400) 또는 신재생 에너지 발전 장치(500) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
전원 공급 시스템 관리 장치(100)에 대해서는 도 2 이하를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
전력 계통(200)은 전원 공급 장치(300)로 전력을 공급할 수 있다. 전력 계통(200)은 전기 에너지를 발전소에서 최종 사용자에게 전달하는 전체 인프라를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전력 계통은 발전소, 전압 승압 및 강압 변압기, 최종 사용자에게 전력을 전달하는데 사용되는 전송 및 분배망을 포함할 수 있다. 전력 계통(200)으로부터 전력을 공급받는 전력 사용자는 가정, 사무실, 공장 등 일 수 있다.
전원 공급 장치(300)는 전력 계통(200), 에너지 저장 장치(400) 또는 신재생 에너지 발전 장치(500) 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급 장치(300) 및 외부 장치에 대해서는 도 4를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
에너지 저장 장치(400)는 신재생 에너지 발전 장치(500)로부터 제공받은 전력을 저장할 수 있다. 에너지 저장 장치(400)는 전력 계통(200)으로부터 제공받은 전력을 저장할 수도 있다. 에너지 저장 장치(400)는 전력을 임시로 보관하고 필요한 시점에 사용할 수 있도록 제공할 수 있다. 에너지 저장 장치(400)는 전력 부족, 전력 과부하 또는 전력 수요 피크 상황에 대응하여 전원 공급 장치(300)로 전력을 공급할 수 있다.
에너지 저장 장치(400)는 ESS(Energy Storage System)일 수 있다. ESS는 에너지를 저장하고 공급하기 위하여 필요한 구성요소(예를 들어, 관리 및 제어 소프트웨어, 안전 장치, 연결 장치 등)을 포함할 수 있다.
신재생 에너지 발전 장치(500)는 지속 가능한 자원을 이용하여 전기를 생성하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 신재생 에너지 발전 장치(500)는 풍력 또는 태양광을 이용하여 전력을 생성할 수 있다.
신재생 에너지 발전 장치(500)에 대해서는 도 5를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
전력 계통(200), 에너지 저장 장치(400) 또는 신재생 에너지 발전 장치(500)는 각각 MCCB(Molded Case Circuit Breaker) 또는 VCB(Vacuum Circuit Breaker)와 연결되어 동작할 수 있다.
MCCB 또는 Molded Case Circuit Breaker는 자동적으로 회로를 끊어 오버로드나 단락 등으로 인한 과도한 전류를 방지하는 장치일 수 있다. 이는 발열체, 솔레노이드, 또는 양쪽의 조합에 의해 작동될 수 있다. VCB 또는 Vacuum Circuit Breaker는 전기 회로에서 과전류를 차단하는 데 사용되는 스위치일 수 있다. VCB는 진공을 이용하여 전류를 차단하고, 전류가 과도하게 증가하거나 과부하 상황에서 회로를 끊어줄 수 있다.
도 1에 도시된 모든 구성이 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템(10)의 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템(10)과 연결된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
전원 공급 시스템 관리 장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장매체(120), 통신 버스(150) 및 인공지능 기반 처리부(160)를 포함한다.
프로세서(110)는 전원 공급 시스템 관리 장치(100)로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(120)에 저장된 하나 이상의 프로그램(121)들을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램(121)들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(110)에 의해 실행되는 경우 전원 공급 시스템 관리 장치(100)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(120)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보는 입출력 인터페이스(130)나 통신 인터페이스(140)를 통해서도 주어질 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(120)에 저장된 프로그램(140)은 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(120)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 전원 공급 시스템 관리 장치(100)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(150)는 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(120)를 포함하여 전원 공급 시스템 관리 장치(100)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
전원 공급 시스템 관리 장치(100)는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(130) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(140)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(130) 및 통신 인터페이스(140)는 통신 버스(150)에 연결된다. 입출력 장치(미도시)는 입출력 인터페이스(130)를 통해 전원 공급 시스템 관리 장치(100)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.
인공지능 기반 처리부(160)는 프로세서(110)와 연동하여 프로세서(110)와 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법에 필요한 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 인공지능 처리부(160)는 프로세서(110)와 연동하여 프로세서(110)가 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법에 필요한 동작들을 수행하는 과정에서 인공지능과 관련된 동작들을 수행할 수 있다.
인공지능 기반 처리부(160)는 에너지 저장 장치의 충전 상태, 신재생 에너지 발전 장치의 전력 출력, 전력 요금 정보 등을 분석하여 시스템의 최적 운영을 지원할 수 있다. 인공지능 기반 처리부(160)는 과거의 데이터를 학습하여 신재생 에너지의 생산량, 외부 장치의 전력 충전 수요 등을 예측할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법은 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치에서 수행될 수 있다.
S310 단계에서, 프로세서는 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치로부터 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인할 수 있다.
본 발명에서 역조류는 전력 계통(200)으로부터 전원 공급 장치(300) 또는 에너지 저장 장치(400)로 전력이 공급되는 것이 아니라 에너지 저장 장치(400) 또는 신재생 에너지 발전 장치(500)로부터 전력 계통(200)으로 전력이 공급되는 것을 의미할 수 있다.
S320 단계에서, 프로세서는 전력 계통, 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출할 수 있다.
S340 단계에서, 프로세서는 역조류의 발생 여부 또는 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서는 S320 단계와 S340 단계 사이의 동작인 S330 단계에서, 전원 공급 장치가 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단할 수도 있다.
여기서, 미리 설정된 기간은 전력 수요자(본 발명에서의 전원 공급 시스템 또는 전원 공급 시스템 관리 장치 운용자)와 공급자(전력 계통 운용자) 간의 계약에 의하여 체결된 기간을 의미할 수 있다. 전력 수요자와 전력 공급자 간의 계약 내용에는 미리 설정된 기간, 적용 일자, 적용 시간, 계약 용량, 사용 전력 또는 피크 전력에 대한 내용이 포함될 수 있다. 여기서, 계약은 DR(Demand Response) 계약일 수 있다.
동작을 제어하는 단계(S340)에서 프로세서는 미리 설정된 기간에 해당하는 날일 경우, 계약 전력만큼을 차감한 크기만큼 에너지 저장 장치가 충전되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서는 미리 설정된 기간에 해당하는 날일 경우, 참여일 0시부터 09시까지 목표 SOC를 변경할 수 있고, 변경된 목표 SOC는 100%-Dkwh/Bkwh*100로 설정될 수 있다.
여기서, Dkwh는 계약전력, Tdr은 계약시간, Bkwh는 배터리 총 용량일 수 있다.
미리 설정된 기간에 따른 동작을 적용함으로써 외부 장치 충전에 의한 유동적인 상황에 대처할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 기간에 해당하는 날의 중간 시간대에 다수의 외부 장치가 충전하게 되면 후반 시간에는 에너지 저장 장치에 적게 충전할 수 있고, 반대로 미리 설정된 기간에 해당하는 날의 중간 시간대에 적은 수의 외부 장치가 충전하게 되면, 에너지 저장 장치에 많이 충전할 수 있다.
이 경우, Pess = 3.6*(Dkwh - Skwh)/(Tdr-t) - Pev(단, Pess >0)가 적용될 수 있다.
여기서, Pess는 에너지 저장 장치가 제공받는 전력량, Skwh는 미리 설정된 기간 시작부터 현재까지 계통누적전력량, t는 미리 설정된 기간 시작부터 시작부터 현재까지 시간(sec), Dkwh는 계약전력, Tdr은 계약시간, Bkwh는 배터리 총 용량일 수 있다.
외부 장치가 이용하는 충전 전력(Pev)가 많아서 Tdr 시간 이내에 계통누적전력량(Skwh)이 Dkwh를 넘으면 미리 설정된 기간은 종료하고, SOC 완충시, 에너지 저장 장치는 대기할 수 있다.
신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는 사용자에게 DR 계약에 관련된 정보를 제공할 수 있다. 또한, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는 사용자가 참여 일자와 시간을 입력하면 해당하는 시간 대의 평균 전력 사용량을 계산하여 보여줄 수 있다.
시간대별 평균 전력 사용량 계산은 참여 일 전날 기준으로 이전 6일간 최대/최소 제외 4일간 평균 전력 사용량 계산을 의미할 수 있다.
신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는 사용자에게 DR 계약과 관련된 참여 이력(예를 들어, 참여 일자, 시간, 계약 용량, 실제 충전량, 예상 금액)에 대한 정보를 전시하는 화면을 제공할 수 있다.
또한, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는 외부 장치에 전원 공급 서비스를 제공함에 따라 발생한 수익과 DR 계약으로 인하여 발생한 수익에 대한 정보를 전시하는 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.
동작 제어 변수 그룹은 동작을 제어하는 단계(S340)가 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 동작 제어 변수 그룹은 외부 장치가 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
동작 제어 변수 그룹은 신재생 에너지 발전 장치의 동작 여부, 외부 장치가 전원 공급 장치를 이용하여 충전되는데 이용하는 전력의 크기와 신재생 에너지 발전 장치가 생산하는 전력의 크기 비교 결과, 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge), 에너지 저장 장치의 미리 설정된 목표 SOC, 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최대 SOC, 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최소 SOC, 동작을 제어하는 단계가 평일에 수행되는지 여부 또는 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
에너지 저장 장치의 최대 SOC는 배터리의 안전한 운영을 위해 설정될 수 있고, 배터리가 과충전되는 것을 방지하고, 배터리의 수명을 연장하기 위하여 설정되는 값일 수 있다. 에너지 저장 장치의 최대 SOC는 배터리에 저장 가능한 최대 충전량의 80~90% 범위에서 결정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 에너지 사용량, 전력 수요 피크 등을 고려하여 다르게 설정될 수도 있다.
에너지 저장 장치의 최소 SOC는 배터리의 과방전을 방지하고, 배터리의 성능 손상을 방지하고, 배터리의 안전한 운영을 위해 설정될 수 있다. 에너지 저장 장치의 최소 SOC는 배터리에 저장 가능한 최대 충전량의 20~30% 범위에서 결정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 에너지 사용량, 전력 수요 피크 등을 고려하여 다르게 설정될 수도 있다.
에너지 저장 장치의 목표 SOC는 시스템의 운영 목표에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 피크 시간 중에서 에너지 저장 장치를 사용하여 전력을 공급하려는 경우, 목표 SOC는 에너지 저장 장치를 최대 SOC만큼 충전하는 것일 수 있다. 또한, 예비 용량을 유지하려는 경우 또는 특정 전력 수요를 충족시키는 목표 등에 따라 목표 SOC는 다르게 설정될 수 있다. 목표 SOC는 요일, 계절, 시간, 날씨, 전력 수요 예측, 경부하, 중부하 또는 최대부하 중 어느 요금 구간에 해당하는지 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보는 전력 수요를 기반으로 경부하 구간에 따른 요금, 경부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 중부하 구간에 따른 요금 및 중부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 최대부하 구간에 따른 요금으로 구분될 수 있다.
도 3에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 전원 공급 장치와 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받는 외부 장치를 설명하기 위한 도면이다.
전원 공급 장치로부터 전원을 공급받는 외부 장치(410)는 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) 또는 엔진을 제거하고 모터로만 동력을 공급하는 전기 자동차(Electric Vehicle: EV)일 수 있다.
전기 자동차(EV: Electric Vehicle)는 전기를 주된 동력 원으로 사용하는 자동차를 의미할 수 있다. 전기 자동차는 대개 전기를 충전 가능한 배터리에 저장하고, 이 배터리를 통해 전기 모터를 구동하여 차량을 움직일 수 있다.
플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 가솔린 또는 디젤 엔진과 함께 하나 이상의 전기 모터를 사용하는 하이브리드 차량의 한 유형을 의미할 수 있다. PHEV는 집이나 공공 충전소에서 충전할 수 있는 대형 배터리 팩을 사용하므로, 순수 전기 차량처럼 일정 거리를 전기만으로 운전할 수 있다.
PHEV와 EV는 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 차량 내부에 구비된 고전압 배터리를 충전하고, 고전압 배터리에 충전된 전원에 대한 방전 제어를 통해 차량 구동을 위한 구동 모터에 전원을 공급한다.
도 4를 참조하면 외부 장치(410)는 PHEV 또는 EV의 형태로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 스마트폰, 노트북, 태블릿, 스마트 워치, 전자담배, 휴대용 스피커, 전동 킥보드, 전기 자전거 또는 드론 등 장치 내부에 구비된 배터리를 충전할 수 있도록 마련된 다양한 종류의 장치일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템의 친환경 에너지 발전 장치와 친환경 에너지 발전 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 친환경 에너지 발전 장치(500)는 태양광 패널(510), 풍력 터빈(520), 수력 터빈(530) 및 해양 에너지 발전 장치(540)를 포함할 수 있다.
태양광 패널(510)은 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 변환할 수 있다. 태양광 패널(510)은 지붕, 건물의 외벽, 또는 대규모 태양광 발전소에 설치될 수 있다.
태양광 패널, 또는 태양 전지판은 자연광 즉, 태양 빛을 전기 에너지로 변환하는 장치일 수 있다. 본 발명에서 태양광 패널, 또는 태양 전지판은 광전효과를 이용하는 실리콘 기반의 결정질 태양 전지와 반도체 물질을 이용하는 박막 태양 전지 모두를 포함할 수 있다.
태양광 패널은 태양 전지를 포함할 수 있다. 태양 전지는 반도체 물질로 만들어지며, 주로 실리콘을 사용할 수 있다. 태양 빛이 태양 전지에 도달하면, 반도체 내에서 전자와 '홀'이 생성되어 전류가 생성될 수 있다.
풍력 터빈(520)은 바람의 에너지를 이용해 전기를 생산하는 대형 터빈일 수 있다. 풍력 터빈(520)은 블레이드, 회전축, 발전기, 터빈 탑 및 날개 조정 장치를 포함할 수 있다.
수력 터빈(530)은 물의 흐름 또는 낙하를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
해양 에너지 발전 장치(540)은 바다의 움직임, 예를 들어 파도, 조수 및 해류 등을 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
도 5에 도시된 모든 구성이 친환경 에너지 발전 장치(500)의 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 친환경 에너지 발전 장치(500)와 연결된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
또한, 친환경 에너지 발전 장치(500)는 지열 발전 장치 또는 바이오매스 발전 장치를 더 포함할 수 있다. 지열 발전 장치는 지구 내부의 열을 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 바이오매스 발전 장치는 생물학적 물질을 연소하거나 가스화하여 전기를 생산할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법에서 이용하는 로직을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, S610 단계에서, 프로세서는 역조류 발생 여부를 판단할 수 있다. 역조류가 발생하는 경우, S620 단계가 이어서 수행될 수 있고, 역조류가 발생하지 않는 경우, S630 단계가 이어서 수행될 수 있다.
S620 단계에서, 프로세서는 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF 할 수 있다.
S630 단계에서, 프로세서는 피크 발생 여부를 판단할 수 있다. 피크가 발생하는 경우, S640 단계가 이어서 수행될 수 있다. 피크가 발생하지 않는 경우, S650 단계가 이어서 수행될 수 있다.
S640 단계에서, 프로세서는 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF할 수 있다.
S650 단계에서, 프로세서는 동작을 제어하는 단계가 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부를 판단할 수 있다. 동작을 제어하는 단계가 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우, S660 단계가 이어서 수행될 수 있다. 동작을 제어하는 단계가 미리 설정된 기간 내에 수행되지 않는 경우, S670 단계가 이어서 수행될 수 있다.
S660 단계에서, 프로세서는 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF할 수 있다.
S670 단계에서, 프로세서는 외부 장치 충전 여부 또는 신재생 에너지 발전 장치 동작 여부를 고려하여 에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치 동작 제어할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 도 6을 통하여 설명한 S670 단계를 예시적으로 설명하기 위한 흐름도들이다.
예를 들어, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법이 중부하 요금이 적용되며, 평일 또는 토요일일 경우에 이용하는 로직을 예시적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법이 최대부하 요금이 적용되는 경우에 이용하는 로직을 예시적으로 나타내는 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법이 경부하 요금이 적용되며, 일요일 또는 공휴일 09:00 ~ 23:00 시간대에 이용하는 로직을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
경부하 요금이 적용되며, 일요일 또는 공휴일 23:00 ~ 09:00 시간대에 적용되는 로직의 경우, 스케줄 운전에 의한 충전(시간대별 충전량 지령값 설정 필요)이 수행될 수 있다. 신재생 에너지 발전 장치는 설정된 시간(예를 들어, 7시)부터 동작할 수 있고, 목표 SOC에 도달하면, 신재생 에너지 발전 장치는 OFF하고, 에너지 저장 장치는 대기할 수 있다. 신재생 에너지 발전 장치를 OFF하는 것은 PVPCS(Photovoltaic Power Conditioning System)을 OFF하는 것일 수 있다. PVPCS가 운전되어 설정된 지령보다 Ppv가 클 경우, Pess=Ppv일 수 있다.
본 발명에서 공휴일은 "관공서의 공휴일에 관한 규정"에서 정한 공휴일을 말하고, 임시 공휴일은 포함하지 않을 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 동작을 제어하는 단계(S340)는 동작을 제어하는 단계(S340)가 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우, 외부 장치가 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF할 수 있다.
전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계(S320)는 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고, 동작 제어 변수 그룹은, 피크 발생 여부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 기준은 전력 수요의 최대 허용치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 기준은 일반적으로 전력 수요가 증가하는 시간대 또는 근무 시간이나 공장의 가동 전력이 증가하는 시간대를 기반으로 결정될 수 있고, 본 발명의 경우 특히, 외부 장치의 충전 수요가 증가하는 시간대를 기반으로 결정될 수도 있다. 미리 설정된 기준은 과거 데이터, 예상 수요, 인프라 용량 등을 고려하여 설정될 수 있고, 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 그 시점을 '피크'로 판단할 수 있다.
본 발명에서, 피크 발생 여부를 판단하는 것은 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 판단할 수도 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 이동 평균, 시계열 분석, 머신 러닝 또는 실시간 모니터링 등의 방식을 통하여 피크 발생 여부를 판단할 수도 있다.
동작을 제어하는 단계(S540)는 피크가 발생한 경우, 동작을 제어하는 단계(S540)가 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 외부 장치가 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF할 수 있다.
동작을 제어하는 단계(S540)는 역조류가 발생하는 경우, 피크 발생 여부, 동작을 제어하는 단계가 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 외부 장치가 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF할 수 있다.
동작 제어 변수 그룹은 동작을 제어하는 단계가 수행되는 시점 이후에 최대부하가 적용되는 시점이 존재하는지 여부를 더 포함할 수 있다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치(900)는 역조류 발생 확인부(910), 사용 전력 검출부(920), 설정 기간 확인부(930), 동작 제어부(940) 및 인공지능 기반 처리부(950)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에서 메모리에 저장된 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서는, 역조류 발생 확인부(910), 사용 전력 검출부(920), 설정 기간 확인부(930), 동작 제어부(940) 및 인공지능 기반 처리부(950)일 수 있고, 프로세서에서 수행되는 동작들을 역조류 발생 확인부(910), 사용 전력 검출부(920), 설정 기간 확인부(930), 동작 제어부(940) 및 인공지능 기반 처리부(950)가 각각의 역할에 따라 분담하여 수행할 수 있다.
역조류 발생 확인부(910)는 에너지 저장 장치나 신재생 발전 장치에서 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인할 수 있다. 역조류 발생 확인부(910)는 전력의 흐름이 일반적인 방향(즉, 전력 계통에서 사용자로)과 반대로 흐르는지 확인할 수 있다.
사용 전력 검출부(920)는 전원 공급 장치의 사용 전력을 감지하고 측정할 수 있다. 사용 전력 검출부(920)는 전원 공급 장치의 사용 전력에 관하여 피크 발생 여부를 감지할 수 있다.
설정 기간 확인부(930)는 프로세서가 특정 조건 하에서 동작을 수행해야 하는 시간을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치가 신재생 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하도록 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판별할 수 있다.
동작 제어부(940)는 역조류 발생 확인부(910), 사용 전력 검출부(920), 설정 기간 확인부(930)로부터 수집된 데이터와 함께 다른 제어 변수(예를 들어, 에너지 저장 장치의 충전 상태, 피크 발생 여부 등)를 기반으로 에너지 저장 장치 또는 신재생 발전 장치의 동작을 제어할 수 있다.
인공지능 기반 처리부(950)는 역조류 발생 확인부(910), 사용 전력 검출부(920), 설정 기간 확인부(930), 동작 제어부(940)로부터 얻은 데이터를 분석하고, 시스템의 전반적인 동작을 최적화할 수 있다. 인공지능 기반 처리부(950)는 복잡한 데이터 패턴을 인식할 수 있다.
도 10에 도시된 모든 구성이 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치(900)의 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치(900)와 연결된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
본 출원은 컴퓨터 저장 매체도 제공한다. 컴퓨터 저장 매체에는 프로그램 명령이 저장되어 있고, 프로세서에 의해 프로그램 명령이 실행되면, 상술한 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법이 실현된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 저장 매체는 U디스크, SD카드, PD광학 드라이브, 모바일 하드 디스크, 대용량 플로피 드라이브, 플래시 메모리, 멀티미디어 메모리 카드, 서버 등일 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템
100: 전원 공금 시스템 관리 장치
200: 전력 계통
300: 전원 공급 장치
400: 에너지 저장 장치
500: 신재생 에너지 발전 장치

Claims (25)

  1. 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서에서 수행되는 동작들은,
    에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치로부터 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하는 단계;
    상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계;
    상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동작 제어 변수 그룹은,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계는,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 역조류가 발생하는 경우, 상기 피크 발생 여부, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 동작 제어 변수 그룹은,
    상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작 여부, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치를 이용하여 충전되는데 이용하는 전력의 크기와 상기 신재생 에너지 발전 장치가 생산하는 전력의 크기 비교 결과, 상기 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge), 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 목표 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최대 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최소 SOC, 상기 동작을 제어하는 단계가 평일에 수행되는지 여부 또는 상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보는,
    전력 수요를 기반으로 경부하 구간에 따른 요금, 상기 경부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 중부하 구간에 따른 요금 및 상기 중부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 최대부하 구간에 따른 요금으로 구분되는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치.
  10. 전원 공급 시스템을 관리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서 수행되는 전원 공급 시스템 관리 방법에 있어서,
    에너지 저장 장치 또는 신재생 에너지 발전 장치로부터 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하는 단계;
    상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계;
    상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동작 제어 변수 그룹은,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 단계는,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 단계는,
    상기 역조류가 발생하는 경우, 상기 피크 발생 여부, 상기 동작을 제어하는 단계가 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 방전을 수행하는 것을 OFF하거나 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 동작 제어 변수 그룹은,
    상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작 여부, 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치를 이용하여 충전되는데 이용하는 전력의 크기와 상기 신재생 에너지 발전 장치가 생산하는 전력의 크기 비교 결과, 상기 에너지 저장 장치의 SOC(State of Charge), 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 목표 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최대 SOC, 상기 에너지 저장 장치의 미리 설정된 최소 SOC, 상기 동작을 제어하는 단계가 평일에 수행되는지 여부 또는 상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력 계통으로부터 공급받는 전력의 대가로 지불하는 요금에 대한 정보는,
    전력 수요를 기반으로 경부하 구간에 따른 요금, 상기 경부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 중부하 구간에 따른 요금 및 상기 중부하 구간보다 높은 전력 요금이 적용되는 최대부하 구간에 따른 요금으로 구분되는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법.
  19. 제10항 및 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  20. 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템에 있어서,
    풍력 또는 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 신재생 에너지 발전 장치;
    상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 제공받은 전력을 저장하는 에너지 저장 장치;
    전력을 공급하는 전력 계통;
    상기 전력 계통, 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 외부 장치로 전원을 공급하는 전원 공급 장치; 및
    상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 상기 전력 계통으로 전력이 공급되는 역조류의 발생 여부를 확인하고, 상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하고, 상기 역조류의 발생 여부 또는 상기 사용 전력을 포함하는 동작 제어 변수 그룹을 기반으로 상기 에너지 저장 장치 또는 상기 신재생 에너지 발전 장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치;를 포함하고,
    상기 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템 관리 장치는,
    상기 전원 공급 장치가 상기 신재생 에너지 발전 장치로부터 공급되는 전력보다 상기 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 우선적으로 사용하기 위하여 미리 설정된 기간에 해당하는지 여부를 판단하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 동작 제어 변수 그룹은,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 것은,
    상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는 경우,
    상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부에 관계없이 상기 신재생 에너지 발전 장치의 동작을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 검출하는 것은,
    상기 전원 공급 장치의 사용 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 피크 발생 여부를 판단하는 것을 포함하고,
    상기 동작 제어 변수 그룹은, 상기 피크 발생 여부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 동작을 제어하는 것은,
    상기 피크가 발생한 경우, 상기 동작을 제어하는 것이 상기 미리 설정된 기간 내에 수행되는지 여부 또는 상기 외부 장치가 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받고 있는 충전 상태인지 여부와 관계없이 상기 에너지 저장 장치가 충전을 수행하는 것을 OFF하는 것을 특징으로 하는, 신재생 에너지 기반 전원 공급 시스템.
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