KR20130070132A - 태양광 발전 모니터링 시스템 - Google Patents

태양광 발전 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 태양광 발전 모니터링 시스템이 개시되며, 상기 태양광 발전 모니터링 시스템은 태양광 발전장치에 의한 발전량을 계산하여 전력량계로 전송하기 위한 계측기; 상기 계측기로부터 상기 발전량을 수신하고, 상기 계측기가 설치된 일 수용가의 매도 전력량 또는 매수 전력량을 계측하는 전력량계; 및 상기 전력량계로부터 상기 발전량과, 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 전송받고, 이를 이용하여 수요전력을 예측하기 위한 관리서버를 포함할 수 있다.

Description

태양광 발전 모니터링 시스템{A SYSYEM FOR MONITORING SOLAR POWER GENERATION}
본 발명은 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것으로, 태양광 발전량 및 전력변환장치의 효율을 실시간으로 감시하고, 전력량계와 연동하여 발전량을 상위 시스템에 전송하는 지능형 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것이다.
주요 에너지원인 석유 또는 석탄 등 지하 자원의 매장량 감소와 이러한 지하 자원의 부산물로써 발생하는 탄소가스 배출문제로 인해, 대체 에너지원에 대한 개발 및 보급의 필요성이 대두되고 있다. 한편, 이러한 지하 자원 외에 친환경 에너지로서 원자력이 이용되고 있으나 원자력은 방사능으로 인한 각종 문제점이 수반된다는 단점이 있다.
따라서, 앞서 언급한 주된 에너지원 외에 대체적인 에너지원으로 자연 환경을 이용한 에너지원이 인기를 모으고 있다. 예컨대, 풍력, 태양광, 수력 등으로부터 전기에너지를 생산하는 방안이 최근들어 각광받고 있다.
특히, 태양광 발전 시스템은 십수년 전부터 소규모로 보급되었으며, 기존의 주된 에너지원으로 인한 발전 시스템과는 달리 가옥이나 건물 등에서 종종 관찰할 수 있다. 기존의 주된 에너지원은 소수의 발전소에서 전력을 생산하여 전력망을 통해 보급하여 전력계통을 관리하기가 상대적으로 용이했으나. 태양광 발전 시스템의 경우 발전주체가 상대적으로 다수이고 이들의 발전량을 모니터링하고 관리하기 위한 인프라가 구축되지 않은 상태이다. 따라서, 이러한 태양광 발전 시스템의 특성상 전력계통을 관리하는 서버(상위시스템)에서 수요 전력을 예측하기가 어렵다.
이에 따라, 태양광 발전을 모니터링하기 위한 시스템에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 태양광 발전을 모니터링하기 위한 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 태양광 발전 모니터링 시스템이 개시되며, 상기 태양광 발전 모니터링 시스템은 태양광 발전장치에 의한 발전량을 계산하여 전력량계로 전송하기 위한 계측기; 상기 계측기로부터 상기 발전량을 수신하고, 상기 계측기가 설치된 일 수용가의 매도 전력량 또는 매수 전력량을 계측하는 전력량계; 및 상기 전력량계로부터 상기 발전량과, 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 전송받고, 이를 이용하여 수요전력을 예측하기 위한 관리서버를 포함할 수 있다.
상기 계측기는 상기 태양광 발전장치에 의한 발전량을 측정하기 위한 계량부; 상기 전력량계로 상기 발전량을 전송하고, 상기 전력량계로부터 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 수신하기 위한 통신부; 및 상기 발전량과, 상기 전력량계로부터 수신된 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량으로부터 소비전력량을 계산하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전장치는 태양광을 직류 전력으로 변환하기 위한 태양전지;와 상기 직류 전력을 교류 전력을 변환하기 위한 전력변환장치로 구성되며, 상기 계량부는 상기 전력변환부의 출력을 측정하여 상기 발전량을 계산할 수 있다.
상기 계량부는 상기 태양전지의 출력과 상기 전력변환부의 출력을 이용하여 상기 전력변환부의 효율을 계산할 수 있다.
상기 계측기는 상기 발전량, 상기 매도 전력량, 상기 매수 전력량 및 상기 소비전력량 중 적어도 하나를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템은 소규모, 예컨대 가정 또는 건물 내의 태양광 발전 시스템을 효율적으로 모니터링하며, 전력변환장치의 전력 변환 효율을 실시간으로 모니터링하며, 전력량계와 연계하여 전력량을 관리서버에 전송하여 수요 전력 예측에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기의 동작의 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계의 동작의 순서도를 도시한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템의 블록도를 도시한다.
상기 태양광 발전 모니터링 시스템은 태양광 발전장치에 의해 생성된 발전량을 계측하여 전력량계로 전송하기 위한 계측기(100); 상기 계측기로부터 상기 발전량을 수신하고, 매도 전력량과 매수 전력량을 계산하는 전력량계(200); 상기 전력량계로부터 상기 발전량, 상기 매도 전력량 및 상기 매수 전력량을 전송받고, 이를 이용하여 수요전력을 예측하기 위한 관리서버(300)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광 발전 모니터링 시스템은 태양광을 이용하여 전력을 생성하기 위한 태양광 발전장치(400); 전력을 소비하는 부하(500); 전력 배전을 위한 분전반(600); 계통전력(700)과 연결되어 있다. 여기서, 태양광 발전장치(400)는 태양광을 직류 전력으로 변환하기 위한 태양전지(410); 및 상기 태양전지에 의해 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하기 위한 전력변환장치(420)를 포함할 수 있다.
계측기(100), 태양광 발전장치(400) 및 부하(500) 등을 포함한 각 가정 또는 건물 등은 태양광 발전장치(400)에 의한 발전 전력을 매각할 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전장치(400)에 의한 발전량이 상기 각 가정 또는 건물 내에서 소비되는 전력보다 많은 경우에, 각 가정 또는 건물 등은 잉여 전력을 매도할 수 있다. 한편, 태양광 발전장치(400)에 의한 발전량이 상기 각 가정 또는 건물 내에서 소비되는 전력보다 적다면, 상기 각 가정 또는 건물 등은 소비하기 위한 전력을 매수하여야 한다.
이러한 매도 전력량 또는 매수 전력량을 전력량계(200)가 계측하며, 전력량계(200)는 상기 발전량뿐만 아니라, 계측된 매도 전력량 또는 매수 전력량을 관리서버(300)로 전송할 수 있다.
이러한 전력량 정보를 수신한 관리서버(300)는 각 가정 또는 건물의 발전량, 매도 또는 매수 전력량, 그리고 소비전력을 파악할 수 있고, 이를 통해 안정적인 전력수요 예측을 수행할 수 있다. 또한, 관리서버(300)는 이러한 전력량 정보를 통해 각 가정 또는 건물에 대한 요금을 책정할 수도 있다.
도 1에 도시된 계측기(100), 태양광 발전장치(400), 부하(600)는 하나의 가정 또는 건물 내에 존재할 수 있다. 또한, 전력량계(200)와 분전반(600)까지 하나의 가정 또는 건물 내에 포함될 수 있다.
다시 말하면, 상기 하나의 가정 또는 건물은 전력 수용가일뿐만 아니라, 발전소(또는 전력 공급처)가 될 수 있다. 예를 들어, 발전의 측면에서 한 가정 내에서 태양광 발전과 이를 통한 발전량을 계측하기 위해서 태양광 발전장치(400)를 구비하고, 전력 소비의 측면에서 상기 가정 내에 부하(500)가 존재할 수 있다. 부하(500)는 가정이나 건물에서 사용될 수 있는 모든 전기(또는 전력) 기기일 수 있다.
따라서, 계측기(100), 전력량계(200), 태양광 발전장치(400), 부하(500)는 각 가정 또는 건물마다 구비되는 것으로서, 실제로는 본 태양광 발전 모니터링 시스템에 속하거나 연결된 가정 또는 건물의 수만큼 존재하며, 도 1에서는 설명의 간단함을 위해 하나씩 존재하는 것으로 도시하였음을 미리 알려둔다.
계측기(100)는 태양광 발전장치(400)에 의해 발전된 전력량(즉, 발전량)을 계측할 수 있다. 또한, 계측기(100)는 계측된 발전량을 전력량계(200)로 전송하고, 전력량계(200)로부터 매도 전력량 또는 매수 전력량을 수신할 수 있다. 전력량계(200)는 각 가정마다 또는 각 건물마다 구비되어, 상기 가정 또는 건물에서 사용한 전력(매수 전력량) 또는 상기 가정 또는 건물에서 발전되어 전력계통으로 공급한 전력(매도 전력량)을 측정할 수 있다. 전력량계(200)의 구체적인 기능 또는 동작은 본 발명의 권리범위에 속하는 것이 아니므로 본 명세서에서 생략하도록 한다.
계측기(100)의 좀더 상세한 동작을 설명하면, 계측기(100)는 태양광 발전장치(400) 중 태양전지(410)의 출력 전류 및 전압과, 전력변환장치(420)의 출력 전류 및 전압을 측정하여, 발전량 또는 전력변환장치의 효율을 계산하기 위한 계량부(110); 상기 발전량 또는 효율을 전력량계(200)로 전송하거나, 전력량계(200)로부터 매도 전력량 또는 매수 전력량을 수신하기 위한 통신부(120); 및 전력량계(200)로부터의 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 이용하여 소비전력량을 계산하기 위한 제어부(130)를 포함할 수 있다.
종래의 기술에서는, 태양광 발전장치의 발전량을 획득하기 위해, 전력변환장치로부터 전력변환장치의 출력 전압 및 전류 값을 제공받았으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 계량부(110)가 전력변환장치(420)의 입력/출력 전압 및 전류 값을 직접 계측하여 발전량뿐만 아니라 전력변환장치의 효율까지도 얻을 수 있다. 태양광 발전의 경우에 발전량과 전력변환 효율은 날씨에 영향을 많이 받으므로, 발전량과 효율을 모니터링 하는 것이 중요하다.
계량부(110)는 전력변환장치(420)의 입력 전압 및 전류 값(또는 태양전지(410)의 출력 전압 및 전류 값)을 계측하여 입력 전력값을 계산하고, 전력변환장치(420)의 출력 전압 및 전류 값을 계측하여 출력 전력값을 계산하여, 상기 입력 전력값과 상기 출력 전력값의 비율을 통해 효율을 계산할 수 있다. 예를 들어, 계량부(110)는 AC 계량부와 DC 계량부로 구성될 수 있고, 각각 AC 전력과 DC 전력을 측정할 수 있다.
통신부(120)는 상기 발전량과 효율을 전력량계(200)로 전송할 수 있고, 전력량계(200)로부터 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 수신할 수 있다.
제어부(130)는 상기 발전량을 계량부(110)로부터 수신받고, 통신부(120)를 통해 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 수신하여, 가정 또는 건물에서 사용된 소비전력량을 계산할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 앞서 설명된 각종 전력량, 예컨대, 발전량, 매수 전력량 및 매도 전력량을 디스플레이부(140)에 표시할 수 있다.
전력량계(200)는 계측기(100)로부터 태양광 발전장치(400)의 발전량을 수신할 수 있고, 수신된 발전량과 자신이 계산한 매도 전력량 또는 매수 전력량을 관리서버(300)로 전송할 수 있다.
관리서버(300)는 전력시스템을 관리 또는 감시하기 위한 것으로서, 전력량계(200)로부터 수신한 각종 전력량 정보를 이용하여 수요전력을 예측할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기(100)의 동작의 순서도를 도시한다. 계측기(100)는 태양광 발전장치의 발전량을 계산할 수 있다(S210). 또한, 계측기(100)는 태양광 발전장치의 효율, 또는 전력변환장치의 효율을 계산할 수 있다. 좀더 상세하게는, 계측기(100)의 계량부(110)가 전력변환장치의 출력 전력을 계산하여 태양광 발전장치의 발전량을 획득할 수 있다.
다시 말하면, AC 계량부가 전력변환장치로부터 분전반으로 출력되는 전압 및 전류 값을 측정하여 AC 전력을 계산하고, DC 계량부가 태양광 발전장치로부터 전력변환장치로 출력되는 전압 및 전류 값을 측정하여 DC 전력을 계산할 수 있다. 이러한 AC 전력이 태양광 발전장치의 발전량에 해당한다. 또한, 계량부(110)는 위에서 획득한 AC 전력 값과 DC 전력 값의 비율을 계산하여 효율을 계산할 수 있다.
계측기(100)는 계산된 발전량을 전력량계로 전송할 수 있다(S220). 전력량계로 태양광 발전장치의 발전량을 전송하여, 다시 전력량계가 상기 발전량을 관리서버로 전송하여 안정적인 수요전력을 예측하기 위함이다.
또한, 계측기(100)는 전력량계로부터 매도 전력량 또는 매수 전력량을 수신할 수 있다(S230). 그리고나서, 계측기(100)는 위에서 언급한 각종 전력량 정보를 저장할 수 있다(S240). 한편, 계측기(100)는 상기 각종 전력량 정보와 상기 효율을 디스플레이부에 표시할 수 있다. 이러한 정보를 디스플레이부에 표시함으로써, 발전장치와 전력변환장치의 효율 개선이 필요함을 사용자에게 알릴 수 있고, 현재 발전/소비전력 상태를 사용자에게 알릴 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계(200)의 동작의 순서도를 도시한다. 전력량계(200)는 분전반과 계통전력 사이의 전류에 흐름을 통해 매수 전력량 또는 매도 전력량을 계산할 수 있다(S310). 또한, 전력량계(200)는 계측기(100)로 상기 매수 전력량 또는 상기 매도 전력량을 전송할 수 있다(S320).
한편, 전력량계(200)는 계측기로부터 태양광 발전장치의 발전량을 수신할 수 있다(S330). 전력량계(200)는 관리서버로 상기 매수 전력량, 매도 전력량, 또는 발전량을 전송할 수 있고, 이들을 저장하고 있을 수 있다(S340). 또한, 전력량계(200)는 상기 매수 전력량, 매도 전력량, 또는 발전량을 이용하여, 상기 전력량계와 연결된 각 가정 또는 건물의 소비전력을 계산할 수 있다.
전력량계(200)는 이러한 각종 전력량 정보를 관리서버로 전송하여 관리서버가 전력수요를 예측할 수 있도록 한다. 특히 각 가정 또는 건물에서 태양광 발전을 통해 획득한 발전량을 제공해줌으로써, 종래에 제공되었던 각 수용가의 소비전력뿐만 아니라, 각 수용가의 발전량을 이용하여 전력수요를 예측하므로 좀더 정확하고 신뢰성 높은 전력수요의 예측이 가능하다.
위에서 본 발명의 실시예들이 설명되었으며, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예들은 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시적인 것임을 인식할 수 있고, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 변형, 수정 등이 가능함을 인식할 것이다.

Claims (5)

  1. 태양광 발전 모니터링 시스템으로서,
    태양광 발전장치에 의한 발전량을 계산하여 전력량계로 전송하기 위한 계측기;
    상기 계측기로부터 상기 발전량을 수신하고, 상기 계측기가 설치된 일 수용가의 매도 전력량 또는 매수 전력량을 계측하는 전력량계; 및
    상기 전력량계로부터 상기 발전량과, 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 전송받고, 이를 이용하여 수요전력을 예측하기 위한 관리서버를 포함하는, 태양광 발전 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계측기는
    상기 태양광 발전장치에 의한 발전량을 측정하기 위한 계량부;
    상기 전력량계로 상기 발전량을 전송하고, 상기 전력량계로부터 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량을 수신하기 위한 통신부; 및
    상기 발전량과, 상기 전력량계로부터 수신된 상기 매도 전력량 또는 상기 매수 전력량으로부터 소비전력량을 계산하기 위한 제어부를 포함하는, 태양광 발전 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태양광 발전장치는 태양광을 직류 전력으로 변환하기 위한 태양전지;와 상기 직류 전력을 교류 전력을 변환하기 위한 전력변환장치로 구성되며,
    상기 계량부는 상기 전력변환부의 출력을 측정하여 상기 발전량을 계산하는, 태양광 발전 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 계량부는
    상기 태양전지의 출력과 상기 전력변환부의 출력을 이용하여 상기 전력변환부의 효율을 계산하는, 태양광 발전 모니터링 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 계측기는
    상기 발전량, 상기 매도 전력량, 상기 매수 전력량 및 상기 소비전력량 중 적어도 하나를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는, 태양광 발전 모니터링 시스템.

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