KR20140131454A - 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법이 개시된다. 자율형 전력 관리 시스템은 소비 유닛들의 에너지 사용 신청을 수신하고, 에너지 사용 신청에 따른 신청 응답 결과에 따라 전력 공급을 제어하는 ICT형 컨트롤 박스; 상기 ICT형 컨트롤 박스로부터 에너지 사용 신청을 수신하고, 전력 공급량과 에너지 수요량 분석을 통해 상기 에너지 사용 신청에 대한 상기 신청 응답 결과를 상기 ICT형 컨트롤 박스로 통지하는 적어도 하나의 전력 제어 장치; 및 상기 전력 제어 장치와 연결되며, 상기 전력 제어 장치를 통한 전력 공급량 및 절대적 에너지 품질 규격을 관리하는 전력 관리 서버를 포함한다.

Description

자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법{Autonomous energy control system and method}
본 발명은 정전사태를 미연에 방지하도록 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞추어 차등적인 비교를 통해 선행적 에너지 제어를 실시할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 그에 따른 에너지 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 스마트 그리드 기술은 많은 국가에서 차세대 핵심 사업으로 선정되고, 활발히 연구되고 있다. 스마트 그리드 시스템은 전력 절감을 목표로 하고 있으며, 전력 절감을 위하여 일반적으로 한국공개특허공보 제2012-0097551호 등에서 보여지는 바와 같이 특정 디바이스를 온/오프(on/off)시키는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 기존 스마트 그리드 시스템은 공급되는 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 에너지를 요청하고 수락하는 적절한 방식을 제시하지 못하고 있다.
또한, 현재 정전 사고가 자주 발생하고 있는데, 이는 특정 시간대에 다수의 사람들이 에너지를 많이 사용하고 있기 때문이다. 따라서, 이러한 시간대에 사람들의 에너지 사용을 줄일 수 있는 방법으로, 미리 에너지를 사용하기 전에 전체 수요공급량에 따라 새로운 전력 사용을 요청하여 허락받은 경우에만 사용할 수 있는 요청 수락 과정이나 정전이 예측되는 상황에서 임의의 전력에 대한 선택적 단절 기능이 필요하나, 현재 존재하지 않는다.
본 발명은 ICT 기술을 통해 미리 에너지를 사용하기 전에 전체 수요공급량에 따라 새로운 전력 사용을 요청하여 허락받은 경우에만 개별 에너지 소비 기기에서 에너지를 사용하도록 할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법 을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 정전이 예측되는 경우, 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞춰 차등적인 비교를 통해 선택적으로 전력을 단절 또는 제어할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 첨단 ICT 기술을 통해 정보 형태로 에너지 사용을 사전 요청하고 허락받아 전원을 연결하는 ICT형 스위치와 계층별 다단계 전력 관리 시스템을 통해 각 단계별 자율적 에너지 여유분을 설정하여 자율적으로 수요와 공급을 협상 배분할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 세부 소비 유닛이 전력 사용을 시도하는 경우, 우선적으로 전력 관리 시스템을 통해 사전 허락을 받아 전력을 사용하고, 모두 사용한 후 사용한 전력량을 다시금 전력 관리 시스템으로 통보하도록 하여 수요 예측 과다에 따른 불필요한 에너지 생산을 사전에 방지할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, ICT 기술을 통해 미리 에너지를 사용하기 전에 전체 수요공급량에 따라 새로운 전력 사용을 요청하여 허락받은 경우에만 개별 에너지 소비 기기에서 에너지를 사용하도록 할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 전력 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소비 유닛들의 에너지 사용 신청을 수신하고, 에너지 사용 신청에 따른 신청 응답 결과에 따라 전력 공급을 제어하는 ICT형 컨트롤 박스; 상기 ICT형 컨트롤 박스로부터 에너지 사용 신청을 수신하고, 전력 공급량과 에너지 수요량 분석을 통해 상기 에너지 사용 신청에 대한 상기 신청 응답 결과를 상기 ICT형 컨트롤 박스로 통지하는 적어도 하나의 전력 제어 장치; 및 상기 전력 제어 장치와 연결되며, 상기 전력 제어 장치를 통한 전력 공급량 및 절대적 에너지 품질 규격을 관리하는 전력 관리 서버를 포함하는 자율형 전력 관리 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 소비 유닛들과 연결되어 자율적으로 에너지 공급을 제어하는 전력 제어 장치에 있어서, 상기 소비 유닛으로부터 에너지 사용 신청을 수신하는 송수신부; 상기 에너지 사용 신청은 상기 소비 유닛의 에너지 사용량을 포함함; 및 상기 에너지 사용 신청 수신에 따라 상기 에너지 사용량을 합산하여 에너지 수요량을 계산하고, 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 제어부를 포함하는 전력 제어 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력 공급량이 모자랄 경우 공급량이 줄어든 만큼 새로운 수요에 대한 차단뿐만 아니라 기존 에너지 수요량도 줄이도록 요청하고 각 전력 제어 장치에 있어서 기기별 중요도에 따라 소비 유닛의 에너지 공급 또는 단절 여부를 결정하여 제어부를 포함하는 전력 제어 장치가 차등으로 전력을 단절 또는 제어도 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, ICT 기술을 통해 미리 에너지를 사용하기 전에 전체 수요공급량에 따라 새로운 전력 사용을 요청하여 허락받은 경우에만 개별 에너지 소비 기기에서 에너지를 사용하도록 할 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 소비 유닛들의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 장치가 에너지를 제어하는 방법에 있어서, 상기 소비 유닛으로부터 에너지 사용 신청을 수신하는 단계-상기 에너지 사용 신청은 상기 소비 유닛의 에너지 사용량을 포함함; 상기 에너지 사용 신청 수신에 따라 상기 에너지 사용량을 합산하여 에너지 수요량을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계를 포함하는 에너지 제어 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템 및 에너지 제어 방법을 제공함으로써, ICT 기술을 통해 미리 에너지를 사용하기 전에 전체 수요공급량에 따라 새로운 전력 사용을 요청하여 허락받은 경우에만 개별 에너지 소비 기기에서 에너지를 사용하도록 할 수 있다.
또한 본 발명은 정전이 예측되는 경우, 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞춰 차등적인 비교를 통해 선택적으로 전력을 단절 또는 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 첨단 ICT 기술을 통해 정보 형태로 에너지 사용을 사전 요청하고 허락받아 전원을 연결하는 ICT형 스위치와 계층별 다단계 전력 관리 시스템을 통해 각 단계별 자율적 에너지 여유분을 설정하여 자율적으로 수요와 공급을 협상 배분할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 세부 소비 유닛이 전력 사용을 시도하는 경우, 우선적으로 전력 관리 시스템을 통해 사전 허락을 받아 전력을 사용하고, 모두 사용한 후 사용한 전력량을 다시금 전력 관리 시스템으로 통보하도록 하여 수요 예측 과다에 따른 불필요한 에너지 생산을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치가 빌딩 관리 시스템과 연동된 일 예에 대한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템의 전체 인프라를 개략적으로 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 사용량을 모니티링한 결과 화면을 예시한 도면.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템의 구성을 위한 통신 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 사용량 분석 결과에 따른 그래프를 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 제어 과정을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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 명세서상에 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.
본 발명은 정전사태를 미연에 방지하도록 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞추어 차등적인 비교를 통해 선행적 에너지 제어를 실시할 수 있는 자율형 전력 관리 시스템 및 그에 따른 에너지 제어 방법에 관한 것이다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치가 빌딩 관리 시스템과 연동된 일 예에 대한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템의 전체 인프라를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 사용량을 모니티링한 결과 화면을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자율형 전력 관리 시스템은 각 세부 소비 유닛의 전력 공급을 제어하는 ICT형 컨트롤 박스(105), 적어도 하나의 전력 제어 장치(110), 에너지 저장 장치(120) 및 전력 관리 서버(130)를 포함하여 구성된다. 자율형 전력 관리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 스마트 그리드 네트워크 인프라와 연동되어 전력 공급 주체인 전력 공급 시스템과도 연결될 수 있다.
ICT형 컨트롤 박스(105)는 각 세부 소비 유닛에 전원을 연결하기 전에 전력 제어 장치(110)로 에너지 사용을 신청하고, 전력 제어 장치(110)에 의해 에너지 사용의 허락이 통지되는 경우 에너지를 세부 소비 유닛으로 공급하기 위한 장치이다.
ICT형 컨트롤 박스(105)는 전력 제어 장치(110)로 세부 소비 유닛에 대한 에너지 사용을 신청할 때, 해당 세부 소비 유닛이 소비할 에너지 사용량을 포함하여 에너지 사용을 신청할 수 있다. 이에 따라, 전력 제어 장치(110)는 전력 공급량과 전체 에너지 수요량을 분석하여 절대적 에너지 품질 규격에 따라 차등적으로 에너지 사용 신청에 따른 허락 여부를 결정하여 ICT형 컨트롤 박스(105)로 통지할 수 있다.
전력 제어 장치(110)는 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량을 수집하고, 전력 관리 서버(130)과 연동되어 에너지 사용을 신청하고, 허락받는 협상을 수행하거나 전력 수요와 공급 기준을 설정하고, 그에 따른 전력 공급량 및 전력 수요량의 변화를 모니터링하기 위한 수단이다.
또한, 전력 제어 장치(110)는 전력 관리 서버(130)의 제어에 따라 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 절대적 에너지 품질 규격에 따른 에너지 제어가 되도록 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 각 센서 및 제어 노드들로 제어 신호를 송출할 수 있다.
본 명세서에서 절대적 에너지 품질 규격은 정전상태시 피해 종류 및 영향 정도에 따른 에너지 품질 규격을 나타낸다. 예를 들어, 절대적 에너지 품질 규격은 그린, 블루, 엘로우, 레드 등으로 1 ~N 레벨별로 분류될 수 있다. 즉, 절대적 에너지 품질 규격은 정전 사태 발생시, 지역별, 건물별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 피해에 따른 차등 규정일 수 있다.
예를 들어, 엘리베이터, 비상구표시, 병원의 산소공급기 등은 무정전으로 전력이 공급되어야 하며, 에스컬레이터, 공조기 등은 그보다 낮은 등급으로 차등화할 수 있으며, 형광등이나 기타 사용자 편의에 따른 전력 소비 유닛들은 가장 낮은 등급으로 에너지 품질을 차등화할 수 있다.
전력 제어 장치(110)가 각 건물 용도별 에너지 사용량을 수집하는 경우, 전력 제어 장치(110)는 건물내에 존재하는 세부 소비 유닛들의 에너지 사용량을 센싱하거나 센싱된 사용량을 타 장치로부터 수신받고, 각 세부 소비 유닛들로의 에너지 공급을 제어할 수 잇다. 물론, 전력 제어 장치(110)는 각 세부 소비 유닛들의 에너지 공급을 제어하는 빌딩 관리 시스템(미도시)과 연동될 수도 있다. 여기서, 세부 소비 유닛은 에너지를 소비하는 각 디바이스들로 예를 들어, 에어컨, 엘리베이터, 비상 전등 등 에너지를 소비하는 모든 디바이스가 포함될 수 있다.
전력 제어 장치(110)는 ICT형 컨트롤 박스(105)의 에너지 사용 신청이 수신되면, 설정된 전력 공급 및 전력 수요 범위를 기준으로, 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 통지할 수 있다. 여기서, 신청 응답 결과는 허락 또는 거부일 수 있다.
예를 들어, 전력 제어 장치(110)는 전력 수요 대비 전력 공급이 충분한 경우, ICT 컨트롤 박스(105)를 통해 수신된 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 대해 허락에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT 컨트롤 박스(150)를 통해 통지할 수 있다.
그러나, 만일 전력 수요 대비 전력 공급이 부족하여 정전 상황이 예고되면, 전력 제어 장치(110)는 ICT 컨트롤 박스(105)를 통해 수신된 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 대해 거부에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT 컨트롤 박스(150)를 통해 통지할 수 있다.
이와 같이, 전력 제어 장치(110)는 전력 관리 서버(130)과 연동되어 전력 수급량에 따라 절대적 에너지 품질 규에 따라 세부 소비 유닛별, 건물별 또는 지역별 에너지 사용에 상응하여 설정된 중요도에 따른 차등적 에너지 제어를 수행할 수 있다.
도 2에는 전력 제어 장치(110)가 건물내의 빌딩 관리 시스템과 연동된 일 예가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 제어 장치(110)가 빌딩 관리 시스템과 연동되는 경우, 빌딩 관리 시스템이 세부 소비 유닛에 대한 에너지 사용량을 계측한 결과를 전력 제어 장치(110)로 전송할 수 있으며, 전력 제어 장치(110)는 절대적 에너지 품질 규격에 따라 빌딩 관리 시스템이 각 세부 소비 유닛들로의 에너지를 제어하기 위한 제어 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 제어 데이터는 에너지 수요 공급 범위에 따른 신청 응답 결과를 비교한 후 이를 기반으로 각 세부 소비 유닛들로의 에너지 공급 또는 차단을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
에너지 저장 장치(120)는 에너지를 저장하기 위한 수단이다. 예를 들어, 에너지 저장 장치(120)는 상대적으로 에너지 소비가 적은 시간에 에너지를 저장하고, 에너지 소비가 많은 시간에 해당 에너지 저장 장치(120)의 에너지를 각 세부 소비 유닛들로 분배할 수 있다. 도 1에는 에너지 저장 장치(120)가 자율형 전력 관리 시스템내에 하나만 위치되는 것을 가정하고 있으나, 에너지 저장 장치(120)는 복수개 위치될 수 있다. 물론, 에너지 저장 장치(120)는 일정 규모 이상의 건물 단위로 위치될 수도 있음은 당연하다.
또한, 전력 제어 장치(110)는 에너지 수급 부족으로 정전 상황이 예고되는 경우, 세부 소비 유닛의 중요도에 따른 등급에 따라 에너지 저장 장치(120)의 전력이 해당 세부 소비 유닛으로 공급되도록 제어할 수도있다.
예를 들어, 전력 제어 장치(110)는 ICT형 컨트롤 박스(105)를 통해 세부 소비 유닛에 대한 에너지 사용 신청을 전력 관리 서버(130)로 전송하고, 이에 대해 거부에 상응하는 신청 응답 결과가 통지되는 경우, 해당 세부 소비 유닛의 중요도가 높은 경우 에너지 저장 장치(120)의 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
이를 통해, 전력 제어 장치(110)는 비상 상황에서도 반드시 에너지가 공급되어야 하는 중요한 소비 유닛들(예를 들어, 비상등, 산소공급장치, 병원 등등)에 대해 전력 관리 서버(130)에 의해 에너지 사용 신청이 거부되더라도 안정적으로 에너지가 공급되도록 자율적으로 제어할 수 있다.
전력 관리 서버(130)는 적어도 하나의 전력 제어 장치(110)로부터 수집된 에너지 사용량을 수집하여 통합한 후 지역별, 건물 용도별 및 세부 소비 유닛별로 에너지 사용량을 모니터링한다. 에너지 사용량 수집시, 에너지 사용량과 함께 수비된 에너지 사용량이 계측된 위치 정보 및 시간 정보도 함께 수집될 수 있다. 이에 따라, 전력 관리 서버(130)는 위치 정보를 이용하여 지역별 에너지 사용량을 모니터링할 수 있다.
또한, 전력 관리 서버(130)는 통합된 에너지 사용량을 연동된 스마트 그리드 네트워크 인프라를 통해 전력 공급 시스템으로 전송하고, 전력 공급 시스템으로부터 전체 전력공급량, 절대적 에너지 품질 규격 등을 제공받는다.
전력 관리 서버(130)는 통합된 에너지 사용량을 모니터링할 뿐만 아니라, 이를 분석하여 지역별, 건물 용도별 및 세부 소비 유닛별에 따른 각 소비 유닛의 에너지 사용에 대한 에너지 수요량을 예측한다.
이에, 전력 관리 서버(130)는 전체 전력공급량 및 예측된 에너지 수요량을 이용하여 전력 제어 장치(110)를 통해 수신되는 에너지 사용 신청에 대한 신청 응답 결과를 전력 제어 장치(110)로 통지할 수 있다.
전력 관리 서버(130)는 전체 전력공급량 및 예측된 에너지 수요량을 이용하여 전력 수요 공급 범위를 분석하고, 전력 수요 공급 범위에 상응하여 차등적으로 에너지 사용 신청에 대한 신청 응답 결과를 전력 제어 장치(110)로 통지할 수 있다.
이때, 전력 관리 서버(130)는 절대적 에너지 품질 규격과 에너지를 사용하는 세부 소비 유닛들의 중요도를 더 고려하여 에너지 사용 신청에 따른 신청 응답 결과를 전력 제어 장치(110)로 통지할 수 있다.
또한, 전력 관리 서버(130)는 예측된 에너지 수요량에 따라 정전 상황을 예측할 수 있다. 물론, 전력 관리 서버(130)는 예측된 에너지 수요량과 전체 전력 공급량을 비교 분석하여 정전 상황을 예측할 수도 있다.
예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 예측된 에너지 수요량이 통합 모니터링된 에너지 사용량보다 작은 경우 정전 상황으로 예측할 수 있다. 물론, 전력 관리 서버(130)는 예측된 에너지 수요량이 전체 전력 공급량보다 많은 경우 정전 상황으로 예측할 수도 있다.
전력 관리 서버(130)는 정전 상황 예측시 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량(에너지)를 제어할 수 있다. 또한, 전력 관리 서버(130)는 세부 소부 유닛별 에너지 공급량을 최적화하여 강제적으로 제어하고 제한된 공급량 정보를 전력 제어 장치(110)로 제공하여 에너지 사용량을 제어하도록 할 수 있다.
이때, 전력 관리 서버(130)는 절대적 에너지 품질 규격을 고려하여 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량(에너지)를 에너지 소비 중요도 레벨에 따라 차등적으로 제어할 수도 있다. 전력 관리 서버(130)는 전력량의 차등적 제어에 세부 소비 유닛들에 대해 설정된 우선 순위를 더 고려하여 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 제어할 수도 있다.
전력 관리 서버(130)는 전력 제어 장치(110)를 통해 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청이 수신되면, 전력 공급량 및 예측된 에너지 수요량을 기준으로 해당 세부 소비 유닛의 에너지 소비 중요도 레벨과 여유 전력량에 따라 차등적으로 에너지 사용 신청의 허락 여부를 결정하여 제어할 수 있다.
전력 관리 서버(130)는 지역별 또는 건물 용도별로 제공되는 전력량 또한 상술한 바와 같이 자율적으로 제어할 수 있음은 당연하다.
전력 관리 서버(130)는 각 지역들, 건물 용도에 따른 각 건물들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 제어시, 에너지 저장 장치(120)에 저장된 전력량(에너지)이 제공되도록 제어할 수도 있다. 전력 관리 서버(130)는 특별 상황에 의해 상위 전력 관리 서버가 해당 전력 관리 서버(130)의 전력 수요를 확대해줄 수 없는 경우, 자체적으로 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 공급하여 제어할 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 정전 상황 예측시, 각 전력 공급 주체(예를 들어, 전력 공급 시스템 또는 에너지 저장 장치 등)들에서 제공되는 전력 이용 가격을 더 고려하여 전력 이용 가격이 상대적으로 더 저렴한 전력을 우선하여 각 지역들, 각 건물들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되도록 자율적으로 제어할 수도 있다.
이와 같이, 전력 관리 서버(130)는 에너지 수급량을 모니터링하여 정전 상황 예고시 자율적으로 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어함으로써, 실제 정전 상황 발생을 모면하도록 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 전력 관리 서버(130)는 정전 상황이 예고되지 않더라도 각 세부 소비 유닛들이 전력을 사용하는 경우, 이에 대한 사전 허락을 전력 관리 서버(130)를 통해 받은 경우에만 사용하도록 하여 정전을 미연에 방지할 수 있는 이점도 있다. 또한, 각 세부 소비 유닛이 전력 사용을 시도하는 경우, 우선적으로 전력 관리 서버(130)를 통해 사전 허락을 받아 전력을 사용하고, 모두 사용한 후 사용한 전력량을 다시금 전력 제어 장치(110)를 통해 전력 관리 서버(130)로 통보하도록 하여 수요 예측 과다에 따른 불필요한 에너지 생산을 사전에 방지할 수 있는 이점도 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 관리 서버(130)는 거점 지역별로 위치될 수 있으며, 전력 관리 서버(130)간 스마트 그리드 네트워크 인프라를 통해 상호간 연동될 수도 있다.
도 4 및 도 5에는 전력 관리 서버(130)가 통합된 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 분석한 결과에 대한 화면이 예시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율형 전력 관리 시스템의 구성을 위한 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 610에서 전력 제어 장치(110)는 센서 및 제어 노드 디스커버리 과정을 수행한다. 이에 따라, 센서 및 제어 노드는 keepalive 메시지를 전력 제어 장치(110)로 보내 센서 및 제어 노드의 동작을 알린다(단계 615).
이어, 단계 620 및 단계 625에서 전력 제어 장치(110) 및 전력 관리 서버(130)간 전력 제어 장치 디스커버리 과정을 수행하고, 정상적으로 전력 제어 장치 디스커버리 과정이 완료되면, 인벤토리 디스커버리 과정을 수행한다.
이어, 단계 630에서 전력 관리 서버(130)는 상태 정보 요청을 전력 제어 장치(110)로 전송하고, 전력 제어 장치(110)는 상태 정보를 전력 관리 서버(130)로 전송한다.
상태 정보 전송 과정이 완료되면, 단계 635에서 전력 관리 서버(130)는 구성 설정을 전력 제어 장치로 요청하고, 전력 제어 장치(110)는 전력 관리 서버(130)의 구성 설정 요청에 따라 센서 및 제어 노드로 구성 설정을 요청하여 획득한 후 구성 설정을 전력 관리 서버(130)로 전송한다.
이와 같은 과정을 통해 전력 제어 시스템은 각 ICT 컨트롤 박스(105), 전력 제어 장치(110) 및 전력 관리 서버(130)간의 토폴로지를 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템의 에너지 수요량과 공급량 변화에 따른 협상 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
개별 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 따라 ICT 컨트롤 박스(105)는 전력 제어 장치(110)로 에너지 사용 신청을 전송한다(단계 710). 여기서, 에너지 사용 신청은 에너지 사용량과 세부 소비 유닛을 식별하기 위한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계 715에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 따라 에너지 수요량이 단위 전력 공급량을 초과하는지 여부를 판단한다.
여기서, 에너지 수요량은 당해 전력 제어 장치(110)에 의해 제어되는 모든 세부 소비 유닛들의 에너지 사용에 따른 에너지 수요량일 수 있다.
단위 전력 공급량은 전력 제어 장치(110)와 전력 관리 장치(130)의 에너지 수요량 및 공급량 변화에 따른 협상을 통해 해당 전력 제어 장치(110)를 통해 연결된 세부 소비 유닛들로 공급 가능한 전력 공급량을 나타낸다.
이에 따라, 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 포함된 에너지 사용량을 에너지 수요량에 합산하고, 합산된 에너지 수요량이 단위 전력 공급량을 초과하는지 여부를 판단한다.
만일 합산된 에너지 수요량인 단위 전력 공급량 이하면, 단계 720에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 상응하여 허락에 따른 신청 응답 결과를 ICT 형 컨트롤 박스(105)로 전송한다. 이에 따라, ICT형 컨트롤 박스(105)는 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 상응하여 에너지가 공급되도록 제어할 수 있다.
그러나 만일 합산된 에너지 수요량이 단위 전력 공급량을 초과하면 단계 725에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 상응하여 거부에 따른 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 전송한다. 이에 따라, ICT형 컨트롤 박스(105)는 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 상응하여 에너지가 공급되지 않도록 차단할 수 있다.
도 7을 이용하여 에너지를 사용하는 세부 소비 유닛들이 에너지 사용을 위해 사전에 전력 제어 장치(110)로 신청하고, 그 결과에 따라 에너지를 사용하는 방법을 설명하였다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 공급량을 협상하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 하나의 전력 관리 서버(130)과 복수의 전력 제어 장치(110)과의 전력 수요/공급량을 협상하는 과정에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 전력 제어 장치, 제2 전력 제어 장치, 제3 전력 제어 장치로 칭하기로 한다.
전력 관리 서버(130)은 수집된 에너지 수요량을 토대로 절대적 에너지 품질 규격 및 전력 공급량을 정해 제1 전력 제어 장치로 전송한다(단계 810). 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 전력 관리 서버(130)에 의해 공급되는 전력 공급량을 A라 칭하기로 한다.
제1 전력 제어 장치는 해당 전력 제어 장치에 의해 제어되는 세부 소비 유닛들의 에너지 사용량을 B라고 가정하면, 전력 관리 서버(130)에 의해 공급된 전력 공급량 A에서 해당 제1 전력 제어 장치에 의해 사용되는 에너지 사용량 B를 차감한 전력 공급량을 제2 전력 제어 장치로 전송한다(단계 815).
이어, 제2 전력 제어 장치에 의해 제어되는 세부 소비 유닛들의 전체 에너지 사용량을 C라고 가정하면, 제1 전력 제어 장치에 의해 공급된 전력 공급량에서 에너지 사용량 C를 차감한 후 제3 전력 제어 장치로 전송한다(단계 820).
이와 같은 과정을 통해 각 전력 제어 장치는 각각의 전력 제어 장치에 의해 공급할 수 있는 전력 공급량을 제공받아 모니터링한다.
이와 같은 상태에서, 제3 전력 제어 장치의 현재 에너지 수요량이 Q인 상태에서 추가로 특정한 세부 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 따라 에너지 수요량이 P만큼 증가한다고 가정하자.
각 전력 제어 장치는 에너지 수요량 변동을 전력 관리 서버(130)로 통지한다.
즉, 제3 전력 제어 장치는 에너지 사용 신청에 따라 변동된 에너지 수요량(Q+P)을 제2 전력 제어 장치로 통지한다(단계 825).
제2 전력 제어 장치는 현재 시점에 제2 전력 제어 장치의 에너지 수요량을 R이라 가정하면, 제3 전력 제어 장치로부터 변동된 에너지 수요량이 통지되면, 이를 반영하여 변동된 에너지 수요량(R+Q+P)를 제1 전력 제어 장치로 통지한다(단계 830).
마찬가지로, 제1 전력 제어 장치의 현재 시점의 에너지 수요량을 S라 가정하면, 제2 전력 제어 장치의 통지된 에너지 수요량을 반영하여 변동된 에너지 수요량(S+R+Q+P)을 전력 관리 서버(130)로 통지한다(단계 835).
이와 같이, 전력 관리 서버(130)과 각 전력 제어 장치(110)는 전력 공급량과 에너지 수요량의 변화를 전달하고, 세부 소비 유닛에 의해 제공된 에너지 소비가 완료되면, 이를 상호간에 반영하여 차등적인 에너지 제어를 수행할 수 있다.
각 전력 제어 장치(110)는 단위 전력 공급량보다 에너지 수요량이 더 큰경우 절대적 에너지 품질 규격 및 에너지 사용 중요도 레벨 중 적어도 하나를 고려하여 세부 소비 유닛들로 공급되는 에너지를 차등적으로 공급되도록 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치가 차상위 전력 제어 장치와 추가 전력 사용을 협상하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 차상위 전력 제어 장치를 제1 전력 제어 장치라 칭하고, 제1 전력 제어 장치의 하위 전력 제어 장치를 제2 전력 제어 장치로 통칭하여 설명하기로 한다.
제1 전력 제어 장치의 에너지 사용량을 A라고 가정하고 에너지 수요량을 Q라고 가정하자. 그리고, 제2 전력 제어 장치의 에너지 사용량을 B라고 가정하고, 에너지 수요량을 P라고 가정하자.
단계 910에서 제2 전력 제어 장치는 세부 소비 유닛으로부터 에너지 사용 신청을 수신한다. 여기서, 에너지 사용 신청에 포함된 에너지 사용량을 W라고 가정하자.
단계 915에서 제2 전력 제어 장치는 제2 전력 제어 장치에서 공급 가능한 단위 전력 공급량과 에너지 수요량을 비교하여 에너지 수요량이 단위 전력 공급량을 초과하는지 여부를 판단한다. 여기서, 에너지 수요량은 제2 전력 제어 장치의 에너지 수요량P와 에너지 사용 신청에 따른 에너지 사용량 W가 합산된 결과값일 수 있다.
만일 에너지 수요량이 단위 전력 공급량을 초과하면, 단계 920에서 제2 전력 제어 장치는 에너지 사용 신청에 따른 세부 소비 유닛의 에너지 사용 중요도 레벨이 기준 레벨 이상인지를 판단한다.
만일 에너지 사용 중요도 레벨이 기준 레벨 이상인 경우, 단계 925에서 제2 전력 제어 장치는 차상위 전력 제어 장치(즉, 제1 전력 제어 장치)로 추가 전력 사용을 요청한다. 여기서, 추가 전력 사용 요청은 변동된 에너지 수요량을 포함하거나 추가적으로 필요한 에너지 수요량을 포함할 수 있다.
단계 930에서 제1 전력 제어 장치는 제2 전력 제어 장치의 추가 전력 사용 요청 수신에 따라 제1 전력 제어 장치에서 공급 가능한 단위 전력 공급량과 에너지 수요량을 분석하여 제2 전력 제어 장치로 추가 전력 할당이 가능한지를 판단한다.
제1 전력 제어 장치는 단위 전력 공급량 대비 에너지 수요량이 현저하게 작고, 추가 전력 사용 요청에 따른 추가 수요량과 제1 전력 제어 장치의 에너지 수요량을 합산한 값이 단위 전력 공급량보다 작으면, 추가 수요량을 제2 전력 제어 장치로 통지할 수 있다.
만일 추가 전력 할당이 가능하면, 단계 935에서 제1 전력 제어 장치는 추가 전력 할당에 상응하는 공급량을 전체 공급량에서 차감하고, 제2 전력 제어 장치로 추가 전력 사용을 허락한다.
그러나 만일 추가 전력 할당이 가능하지 않은 경우, 단계 940에서 제1 전력 제어 장치는 추가 전력 할당 거부에 상응하는 응답을 제2 전력 제어 장치로 통지한다.
도 9에서는 제2 전력 제어 장치의 차상위 전력 제어 장치가 하나인 것을 가정하여 설명하고 있으나, 복수의 계층으로 전력 제어 장치가 형성된 경우, 제1 전력 제어 장치에서 추가 할당이 어려운 경우, 제1 전력 제어 장치의 차상위 전력 제어 장치로 추가 할당을 협상하여 제2 전력 제어 장치에 추가 전력 사용을 허락할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치에서 각 세부 소비 유닛들의 전력 사용을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
전력 제어 장치(110)가 전력 관리 서버(130)를 통해 협상받은 단위 전력 공급량이 X라고 가정하자.
단계 1010에서, ICT형 컨트롤 박스(105)는 제1 소비 유닛의 에너지 사용 신청을 전력 제어 장치(110)로 전송한다. 이때, 제1 소비 유닛의 에너지 사용량을 A라고 가정하자.
단계 1015에서 전력 제어 장치(110)는 ICT형 컨트롤 박스(105)를 통해 수신한 제1 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 따라 단위 전력 공급량X와 에너지 수요량을 비교한다. 여기서, 에너지 수요량은 A일 수 있다.
만일 단위 전력 공급량 X가 에너지 수요량을 초과하면, 단계 1020에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 따라 허락에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 전송한다.
이에 따라, ICT형 컨트롤 박스(105)는 제1 소비 유닛의 전력 공급을 위한 스위치를 온(ON)시켜 에너지가 공급되도록 제어할 수 있다.
이어, 단계 1025에서 ICT형 컨트롤 박스(105)가 제2 소비 유닛의 에너지 사용 신청을 전력 제어 장치(110)로 전송한다. 이때, 제2 소비 유닛의 에너지 사용량을 B라고 가정하자.
단계 1030에서 전력 제어 장치(110)는 ICT형 컨트롤 박스(105)를 통해 수신한 제2 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 따라 단위 전력 공급량X와 에너지 수요량을 비교한다. 여기서, 에너지 수요량은 A+B일 수 있다.
만일 단위 전력 공급량 X가 에너지 수요량을 초과하면, 단계 1035에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용 신청에 따라 허락에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 전송한다.
이에 따라, ICT형 컨트롤 박스(105)는 제2 소비 유닛의 전력 공급을 위한 스위치를 온(ON)시켜 에너지가 공급되도록 제어할 수 있다.
이어, 단계 1040에서 ICT형 컨트롤 박스(105)가 제3 소비 유닛의 에너지 사용 신청을 전력 제어 장치(110)로 전송한다. 이때, 제3 소비 유닛의 에너지 사용량을 C라고 가정하자.
단계 1045에서 전력 제어 장치(110)는 ICT형 컨트롤 박스(105)를 통해 수신한 제2 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 따라 단위 전력 공급량X와 에너지 수요량을 비교한다. 여기서, 에너지 수요량은 A+B+C일 수 있다.
만일 단위 전력 공급량 X가 에너지 수요량을 이하이면, 단계 1050에서 전력 제어 장치(110)는 에너지 수요량 변동을 전력 관리 서버(130)로 통지하고 단위 전력 공급량 변경을 요청한다.
단계 1055에서 전력 관리 서버(130)는 단위 전력 공급량 변동 요청에 따른 신청 결과를 전력 제어 장치(110)로 통지한다. 여기서, 신청 결과를 허락 또는 거부일 수 있다.
이에 따라, 전력 제어 장치(110)는 신청 결과에 따라 에너지 사용 신청에 따른 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 통지한다(단계 1060).
예를 들어, 만일 신청 결과가 허락이면, 전력 제어 장치(110)는 제3 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 상응하여 허락에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 통지한다. 그러나 만일 신청 결과가 거부이면, 전력 제어 장치(110)는 제3 소비 유닛의 에너지 사용 신청에 상응하여 거부에 상응하는 신청 응답 결과를 ICT형 컨트롤 박스(105)로 통지한다.
이와 같이, 전력 제어 장치(110)의 현재 단위 전력 공급량을 초과하여 에너지 수요가 발생하는 경우, 전력 제어 장치(110)는 이를 전력 관리 서버(130)에 통지하고, 추가 공급을 요청한 후 허락받는 과정을 선행한 후 에너지 제어를 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 사용량 분석 결과에 따른 그래프를 예시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버(130)는 송수신부(1110), 수집부(1115), 모니터링부(1120), 분석부(1125), 전력 분배부(1130), 저장부(1135) 및 제어부(1140)를 포함하여 구성된다.
송수신부(1110)를 다른 장치들(예를 들어, 전력 제어 장치(110), 스마트 그리드 네트워크 인프라 등)과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.
수집부(1115)는 적어도 하나의 전력 제어 장치(110)로부터 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량을 수집하여 저장하기 위한 수단이다. 이때, 수집부(1115)는 에너지 사용량과 해당 에너지 사용량이 계측된 위치에 대한 위치 정보와 시간에 대한 시간 정보를 함께 더 수집할 수 있다.
모니터링부(1120)는 수집부(1115)를 통해 수집된 에너지 사용량을 통합하여 지역별, 건물 용도별 및 세부 소비 유닛별로 우선 순위에 따라 모니터링하기 위한 수단이다.
예를 들어, 모니터링부(1120)는 수집된 에너지 사용량의 위치 정보를 이용하여 지역별 에너지 사용량을 통합하여 모니터링할 수도 있다.
분석부(1125)는 수집된 에너지 사용량을 통계 분석하여 에너지 수요량을 예측하고, 이를 이용하여 정전 상황인지를 분석한다.
예를 들어, 분석부(1125)는 예측된 에너지 수요량이 전체 전력 공급량보다 큰 경우 정전 상황으로 분석할 수 있다(도 12참조).
또한, 분석부(1125)는 각 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들에 대한 에너지 사용량을 모니터링하고, 각각에 대한 에너지 수요량을 예측할 수도 있다.
전력 분배부(1130)는 분석부(1125)의 분석 결과 정전 상황이 예고되면, 절대적 에너지 품질 규격에 따라 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량(에너지)를 자율적으로 제어하기 위한 수단이다.
이때, 전력 분배부(1130)는 전력 공급 주체별 전력 공급에 따른 가격을 더 고려하여 정전 상황이 예고되면, 절대적 에너지 품질 규격에 따라 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량(에너지)를 자율적으로 제어할 수도 있다.
물론, 전력 분배부(1130)는 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들에 대해 에너지 사용에 대해 설정된 우선 순위를 더 고려하여 정전 상황이 예고되면, 절대적 에너지 품질 규격에 따라 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량(에너지)를 자율적으로 제어할 수도 있다.
다른 예를 들어, 전력 분배부(1130)는 에너지 저장 장치(120)에 저장된 전력을 지역들, 건물 용도들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되도록 자율적으로 제어할 수도 있다.
저장부(1135)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버(130)를 운용하기 위해 필요한 다양한 어플리케이션, 수집부(1115)를 통해 수집된 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량 등을 저장한다.
물론, 저장부(1135)는 분석부(1125)를 통해 예측된 시간별 에너지 수요량, 절대적 에너지 품질 규격, 지역별, 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 우선 순위 등을 저장한다.
제어부(1140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버(130)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 송수신부(1110), 수집부(1115), 모니터링부(1120), 분석부(1125), 전력 분배부(1130), 저장부(1135) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
또한, 제어부(1140)는 수집부(1115)를 통해 통합된 에너지 사용량을 연동된 스마트 그리드 네트워크 인프라를 통해 전력 공급 시스템으로 전송하도록 제어하고, 전력 공급 시스템을 통해 절대적 에너지 품질 규격을 제공받을 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 전력 제어 장치(110)는 송수신부1310), 수집부(1315), 저장부(1320) 및 제어부(1325)를 포함하여 구성된다.
송수신부(1310)는 연동된 통신망을 통해 다른 장치들(예를 들어, 센서 및 제어 노드, 전력 관리 서버(130) 등)과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.
수집부(1315)는 전력 제어 장치(110)와 연결된 센서 및 제어 노드, 빌딩 관리 시스템을 통해 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별로 에너지 사용량을 수집하여 저장한다.
저장부(1320)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(110)를 운용하기 위해 필요한 어플리케이션, 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량을 저장한다.
제어부(1325)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(110)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 송수신부(910), 수집부(915), 저장부(920) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
또한, 제어부(1325)는 수집된 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량을 모니터링하도록 제어할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 1410에서 전력 관리 서버(130)는 적어도 하나의 전력 제어 장치(110)를 통해 에너지 사용량을 각각 수집하고, 이를 통합하여 모니터링한다.
이때, 전력 제어 장치(110)는 각 세부 소비 유닛들로부터 에너지 사용량을 수집할 수도 있다. 또한, 전력 제어 장치(110)는 건물 용도별로 에너지 사용량을 수집할 수도 있다. 이와 같이 건물 용도별로 에너지 사용량을 수집하는 경우, 전력 제어 장치(110)는 별도의 빌딩 관리 시스템과 연동되어 해당 건물 용도에 대한 에너지 사용량을 수집하여 전력 관리 서버(130)로 전송할 수 있다.
다른 예를 들어, 전력 제어 장치(110)는 에너지 사용량과 함께 에너지 사용량이 센싱된 위치 정보 및 시간 정보를 더 포함하여 전력 관리 서버(130)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 전력 관리 서버(130)는 전력 제어 장치(110)를 통해 에너지 사용량뿐만 아니라 에너지 사용량이 센싱된 위치 정보 및 시간 정보를 더 수집할 수 있다. 이에 따라, 전력 관리 서버(130)는 위치 정보를 이용하여 수집된 에너지 사용량을 지역별로 분류하여 지역별 에너지 사용량을 모니터링할 수도 있다.
또한, 전력 관리 서버(130)는 각 시간 단위로 각 전력 제어 장치(110)를 통해 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 에너지 사용량을 수집한 후, 이를 통합할 수 있으며, 결과적으로 시간 단위별 지역별, 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별 통합된 에너지 사용량을 모니터링할 수도 있다.
단계 1415에서 전력 관리 서버(130)는 통합된 에너지 사용량을 연동된 스마트 그리드 네트워크 인프라를 통해 전력 공급 시스템으로 전송한다.
이어, 단계 1420에서 전력 관리 서버(130)는 해당 전력 공급 시스템으로부터 전체 전력공급량 및 절대적 에너지 품질 규격을 제공받는다.
본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 전력 관리 서버(130)가 통합된 에너지 사용량을 전력 공급 시스템으로 전송한 후 전체 전력공급량 및 절대적 에너지 품질 규격을 제공받는 것을 가정하고 있으나, 이는 병렬적으로 수행되거나 통합된 에너지 사용량을 전송하기 이전에 수행될 수도 있음은 당연하다.
단계 1425에서 전력 관리 서버(130)는 통합된 에너지 사용량을 통계 분석하여 에너지 수요량을 예측한다. 이때, 에너지 수요량은 지역별, 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛별로 각각 예측될 수도 있다.
단계 1430에서 전력 관리 서버(130)는 정전 상황을 예측한다.
예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 예측된 에너지 수요량이 에너지 사용량보다 많거나 에너지 수요량이 전체 전력 공급량보다 많은 경우, 정전 상황으로 분석할 수 있다.
만일 정전 상황으로 판단되면, 단계 1440에서 전력 관리 서버(130)는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어한다.
이때, 전력 관리 서버(130)는 절대적 에너지 품질 규격에 맞도록 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 지역들 또는 건물 용도들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어할 수도 있다. 이와 같은 경우에도 지역들 또는 건물 용도들에 대해 설정되거나 측정된 절대적 에너지 품질 규격에 맞도록 지역들 또는 건물 용도에 따른 건물들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어할 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 지역별, 건물 용도별 또는 세부 소비 유닛들에 대해 에너지 사용에 관한 우선 순위가 설정되어 있을 수 있다. 이와 같은 경우, 전력 관리 서버(130)는 우선 순위를 더 고려하여 지역별, 건물들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되는 전력량을 자율적으로 제어할 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 에너지 저장 장치(120)에 저장된 전력이 절대적 에너지 품질 규격에 맞도록 지역별, 건물들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되도록 자율적으로 제어할 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 전력 관리 서버(130)는 각 전력 공급 주체를 통해 제공되는 전력에 대한 전력 이용 가격을 더 고려하여 전력 이용 가격이 저렴한 전력 우선으로 절대적 에너지 품질 규격에 맞도록 지역별, 건물들 또는 세부 소비 유닛들로 제공되도록 자율적으로 제어할 수도 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 서버(130)는 정전 사태를 미연에 방지하여 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞춰 선행적으로 에너지를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정전사태를 미연에 방지하도록 에너지 수급량과 절대적 에너지 품질 기준에 맞추어 차등적인 비교를 통해 선행적 에너지를 제어할 수 있는 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
105: 컨트롤 박스
110: 전력 제어 장치
120: 에너지 저장 장치
130: 전력 관리 서버

Claims (16)

  1. 소비 유닛들의 에너지 사용 신청을 수신하고, 에너지 사용 신청에 따른 신청 응답 결과에 따라 전력 공급을 제어하는 ICT형 컨트롤 박스;
    상기 ICT형 컨트롤 박스로부터 에너지 사용 신청을 수신하고, 전력 공급량과 에너지 수요량 분석을 통해 상기 에너지 사용 신청에 대한 상기 신청 응답 결과를 상기 ICT형 컨트롤 박스로 통지하는 적어도 하나의 전력 제어 장치; 및
    상기 전력 제어 장치와 연결되며, 상기 전력 제어 장치를 통한 전력 공급량 및 절대적 에너지 품질 규격을 관리하는 전력 관리 서버를 포함하는 자율형 전력 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 ICT형 컨트롤 박스는 상기 신청 응답 결과가 허락인 경우 상기 에너지 사용 신청한 소비 유닛으로 전력이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 신청 응답 결과가 거부인 경우 상기 에너지 사용 신청한 소비 유닛으로 전력이 공급되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 관리 서버는 계층 구조로 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 장치는 상기 에너지 사용 신청의 수신에 따라 변동된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량을 초과하면 추가 전력 공급을 차상위 전력 제어 장치 또는 상기 전력 관리 서버로 요청하고,
    상기 차상위 전력 제어 장치 또는 상기 전력 관리 서버는 에너지 수요량 및 전력 공급량 분석을 통해 상기 전력 제어 장치로의 추가 전력 공급 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 장치는,
    상기 전력 관리 서버로부터 절대적 에너지 품질 규격을 수신하고, 상기 절대적 에너지 품질 규격을 고려하여 상기 에너지 사용 신청에 대한 허락 또는 거부 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 장치는,
    각 소비 유닛에 대한 에너지 사용 중요도 레벨을 관리하되,
    상기 에너지 사용 중요도 레벨을 더 고려하여 상기 에너지 사용 신청에 대한 허락 또는 거부 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전력 제어 장치는,
    상기 에너지 사용 신청의 수신에 따른 변동된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량을 초과하고, 상기 소비 유닛의 에너지 사용 중요도 레벨이 높은 경우 에너지 저장 장치의 전력이 공급되도록 제어하거나 차상위 전력 제어 장치 또는 상기 전력 관리 서버로 추가 전력 공급을 요청하여 에너지가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 장치는 상기 에너지 사용 신청에 상응하여 에너지 사용이 완료되면, 회수된 에너지 수요량을 상기 전력 관리 서버로 통지하는 것을 특징으로 하는 자율형 전력 관리 시스템.
  10. 복수의 소비 유닛들의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 장치가 에너지를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 소비 유닛으로부터 에너지 사용 신청을 수신하는 단계-상기 에너지 사용 신청은 상기 소비 유닛의 에너지 사용량을 포함함;
    상기 에너지 사용 신청 수신에 따라 상기 에너지 사용량을 합산하여 에너지 수요량을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계를 포함하는 에너지 제어 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계는,
    상기 계산된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량을 초과하면, 상기 소비 유닛의 에너지 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 에너지 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계는,
    상기 계산된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량 이하이면, 상기 소비 유닛으로 에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 제어 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계는,
    상기 계산된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량을 초과하는 경우, 상기 소비 유닛의 에너지 사용 중요도 레벨이 높으면, 차상위 전력 제어 장치 또는 전력 관리 서버로 추가 전력 공급을 요청하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 제어 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 단계는,
    상기 계산된 에너지 수요량이 상기 전력 공급량을 초과하는 경우, 상기 소비 유닛의 에너지 사용 중요도 레벨이 높으면, 에너지 저장 장치의 에너지가 상기 소비 유닛으로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 제어 방법.
  15. 제10 항 내지 제14 항 중 적어도 하나에 따른 자율형 전력 관리 시스템에서의 에너지 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
  16. 복수의 소비 유닛들과 연결되어 자율적으로 에너지 공급을 제어하는 전력 제어 장치에 있어서,
    상기 소비 유닛으로부터 에너지 사용 신청을 수신하는 송수신부상기 에너지 사용 신청은 상기 소비 유닛의 에너지 사용량을 포함함; 및
    상기 에너지 사용 신청 수신에 따라 상기 에너지 사용량을 합산하여 에너지 수요량을 계산하고, 계산된 에너지 수요량 및 전력 공급량을 분석하여 상기 소비 유닛의 에너지 공급 또는 차단 여부를 결정하는 제어부를 포함하는 전력 제어 장치.
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